Устройство элемента схемы температурной компенсации

 

Полезная модель относится к устройствам стабилизации рабочего режима в электронных устройствах и предназначена для обеспечения снижения влияния температурных изменений в различных модификациях усилителей. Устройство элемента схемы температурной компенсации содержит термодатчик, расположенный непосредственно под выводом или на выводе контролируемого элемента.

Полезная модель относится к устройствам стабилизации рабочего режима в электронных устройствах и предназначена для обеспечения снижения влияния температурных изменений в различных модификациях усилителей.

Известен способ стабилизации рабочего режима в электронных устройствах [патент РФ 2193272, опубликован 20.11.2002], при котором стабилизация рабочего режима, независимо от температуры тела кристалла усилительного элемента и температуры окружающей среды, достигается выделением сигнала отрицательной обратной связи с прямосмещенного PN-перехода датчика тока и с помощью формирователя установлением рабочего режима по постоянному току путем размещения рабочей точки на изгибе динамической характеристики.

Известен способ контроля тепловой устойчивости однородного токораспределения в импульсных режимах работы мощных биполярных транзисторах [патент РФ 1290869, опубликован 10.12.1996] по измеренным значениям напряжений между эмиттерным и базовым выводами в зависимости от напряжения между коллекторным и базовым выводами при заданной амплитуде импульсов эмиттерного тока. Сложность предлагаемых технических решений не нашла практического применения.

Основной характеристикой выходного каскада усилителя является то, что температуры p-n-переходов выходных полупроводниковых приборов непосредственно влияют на установку значения тока в рабочей точке. Для того, чтобы компенсировать изменение температуры p-n-переходов выходных полупроводниковых приборов, устанавливают температурно-чувствительные датчики в основном на теплоотводящем радиаторе. Истинная температура p-n-перехода не доступна для системы температурной компенсации, а измерение взамен ее температуры теплоотводящего радиатора обеспечивает плохое приближение к реальности, определяемое наличием теплового сопротивления всей конструкции крепежа полупроводникового прибора. На результат также очень сильно влияет тепловая инертность большой массы радиатора.

Более простым вариантом является закрепление термодатчика на верхней поверхности корпуса полупроводникового прибора [Дуглас Селф, Проектирование усилителей мощности звуковой частоты, АМК, Москва, 2009, стр.414]. Как утверждает автор, верхняя поверхность корпуса полупроводникового прибора реагирует на изменение температуры быстрее всего и с самой высокой скоростью, а для достижения теплового равновесия всей конструкции понадобилось время более часа. Однако между корпусом и кристаллом p-n-перехода имеется воздушная прослойка, которая является термоизолятором, а термодатчик на корпус устанавливается с изолирующей прокладкой, следовательно измеряемая температура не соответствует температуре p-n-перехода.

Отрицательной стороной большинства схем температурной компенсации выходных каскадов усилителя является высокая инерционность, свойственная большой массе теплоотводящего радиатора относительно температурных изменений, а также, погрешность контроля температуры из-за препятствий на пути распространения тепла от p-n-перехода, поэтому очевидным выходом является поиск варианта, позволяющего разместить термодатчик как можно ближе к p-n-переходу полупроводникового прибора.

Техническим результатом, на который направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение достоверности контроля температурного режима элементов в схеме температурной компенсации усилителя.

Технический результат достигается тем, что термодатчик располагается непосредственно под выводом контролируемого элемента. Так как вывод элемента является хорошим проводником тепла и непосредственно соединен с p-n-переходом, температура на его поверхности практически равна температуре p-n-перехода кристалла контролируемого полупроводникового прибора. Если полупроводниковый прибор имеет корпус для поверхностного монтажа, то термодатчик располагается на выводе контролируемого элемента. Таким образом, достигается достоверность замера рабочей температуры элемента.

На чертеже фиг.1 условно изображено устройство элемента схемы температурной компенсации для полупроводникового прибора в корпусе для объемного монтажа, которое содержит: термодатчик 1, контролируемый элемент 2, плату 3, на которой расположен усилитель.

На чертеже фиг.2 условно изображено устройство элемента схемы температурной компенсации для полупроводникового прибора в корпусе для поверхностного монтажа.

При нагревании p-n-перехода контролируемого элемента распространение тепла беспрепятственно проходит по выводу, на котором размещен термодатчик, следовательно измеряемая им температура будет наиболее точно соответствовать температуре p-n-перехода. Далее сигнал с термодатчика поступает на схему температурной компенсации для обеспечения оптимального режима работы усилителя.

При построении схем температурной компенсации основным требованием является обеспечение достоверности постоянного контроля температуры критичного к данным условиям полупроводникового прибора. Поскольку мощные транзисторы размещаются на термопроводящей подложке или радиаторе, то даже рядом температура будет отличаться от температуры самого транзистора и данные с термодатчика на схему температурной компенсации поступают с большой погрешностью и задержкой во времени, что не позволяет обеспечить оптимальный режим работы усилителя. Предлагаемая полезная модель позволяет обеспечить большую достоверность контроля температурного режима элементов в схеме температурной компенсации усилителя и более быструю скорость реакции системы термокомпенсации. В настоящее время промышленностью выпускаются термодатчики по размерам соизмеримые с размерами выводов полупроводниковых приборов.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемая конструкция элемента схемы температурной компенсации имеет достаточно простое устройство и может быть реализована для любого элемента объемного или поверхностного монтажа, требующего достоверного постоянного контроля рабочей температуры.

Схема температурной компенсации, содержащая термодатчик, отличающаяся тем, что термодатчик расположен непосредственно под выводом или на выводе контролируемого элемента.



 

Похожие патенты:

Система шунтирования относится к устройствам преобразовательной техники и может быть применена в реверсивных тиристорных электроприводах постоянного тока с обратной связью по скорости. Устройство однополярного шунтирования тиристоров в реверсивном трехфазном тиристорном электроприводе предназначено для своевременного шунтирования токов обусловленных ЭДС самоиндукции, устраняя тем самым отрицательные составляющие выпрямленного напряжения катодной группы тиристоров и положительные составляющие анодной группы
Наверх