Amplificadores de Potencia

Consideraciones Trmicas

Consideraciones TrmicasEl lmite de la potencia que puede proporcionar una etapa de salida, viene establecida por el lmite de la temperatura que se puede alcanzar en los puntos interiores de los dispositivos que transfieren la potencia.

Consideraciones TrmicasEsta temperatura, es funcin de la cantidad de potencia que se genera y de la capacidad de conduccin de la energa trmica hacia la fuente fra sobre la que se libera y que habitualmente es el entorno ambiente. Este ltimo aspecto se describe mediante el concepto de resistencia trmica.

Consideraciones TrmicasSe define laresistencia trmica de un trozo de material, como la relacin entre la diferencia de temperatura entre los extremos del trozo, y la potencia que se transfiere por conduccin trmica.

Consideraciones TrmicasLas temperaturas en los diferentes puntos de un dispositivo, se pueden obtener utilizando una analoga del modelo trmico con un circuito elctrico. En esta analoga, el papel de la intensidades que fluyen lo juega la potencia que se transmite, el de las diferencias de potencial lo juegan las diferencias de temperaturas, y el de la resistencias hmicas lo juegan las resistencias trmicas.

Consideraciones TrmicasSiguiendo esta analoga, la temperatura TJ en el interior de un dispositivo que libera una potencia P, se puede calcular como: Tj = Pc (jc + ca) + TA

Consideraciones TrmicasModelo de Flujo de Calor en Valor Promedio

Consideraciones TrmicasCurva de Degradacin de la Disipacin

Consideraciones TrmicasLa eficiente y segura de los transistores de potencia requiere una atencin primaria al voltaje, corriente, potencia y a las limitaciones de la temperatura, las cuales son secundarias en los amplificadores de pequea seal.

Consideraciones TrmicasLas especificaciones de los fabricantes de transistores incluyen:Icmx=Corriente contnua de colector mxima.Bvceo=Voltaje de ruptura por avalancha (Vce>0) con Ib=0Pcmx=Potencia promedio mxima que el transistor puede disipar con la temperatura del encapsulado

Consideraciones TrmicasTco=Mxima temperatura del encapsulado sin correccin de Pcmx (el valor comn es de 25C).Tjmx=Temperatura mxima permitida en la unin (base-colector) de 80 a 100C para Ge, de 125 a 200C para Si.

Consideraciones TrmicasDel modelo trmico del transistor:jc=resistencia trmica entre la unin y la cpsula madida en grados celcius/watt.ca=resistencia trmica entre la cpsula y el ambiente medida en grados celcius/watt.sa=resistencia trmica entre el disipador trmico y el ambiente medida en grados celcius/watt.cs=resistencia trmica entre la cpsula y el disipador trmico medida en grados celcius/watt.

Consideraciones TrmicasProblemas Resueltos:

Problema 1:

Consideraciones TrmicasProblema 2:

Consideraciones TrmicasProblema 3:

Consideraciones TrmicasProblema 4:

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FINConsideraciones Trmicas