DE4231828C2 - Transistor-Leistungsverstärker-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Transistor-Leistungsver­ stärker-Anordnung, deren Leistungstransistor entweder in Gegentaktschaltung mit zwei parallelen Leiterstreifen oder in Eintakt-Schaltung mit nur einem Leiterstreifen eines Anpaß-Netzwerkes verbunden ist.

Leistungsverstärkeranordnungen dieser Art sind bekannt, (z. B. US Patentschrift 3753056).

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer solchen Gegentakt-Verstärker-Anordnung. Der Leistungstransistor 2 ist mit seinem Gehäuse zur Wärmeableitung auf einem Kühler 21 befestigt, seine Anschlußfahnen 3 und 4 sind auf den Enden von zwei parallelen Streifenleitungen 5 und 6 aufgelötet, die auf einer Platine 1 ausgebildet sind und zwischen sich einen vorbestimmten Wellenwiderstand Z aufweisen. Die Platine 1 ist auf ihrer Rückseite mit einer als Massefläche M wirkenden Kupferkaschierung versehen. Zusätzlich sind meist noch Keramikkondensatoren 7 und 8 zwischen diesen Leiterstreifen 5 und 6 in vor­ bestimmten Abständen angeordnet, sie bilden einen Teil des Anpassungsnetzwerkes zwischen dem Transistor 2 und dem nicht dargestellten Verbraucher.

Infolge des bei größeren Ausgangsleistungen niederohmigen Lastwiderstandes treten bei Schaltungen dieser Art im Bereich der Transistorfahnen 3, 4 und dem durch die Streifenleitungen 5 und 6 angedeuteten Teil des Aus­ gangs-Anpassungsnetzwerkes sehr große Hochfrequenzströme auf, durch welche die einzelnen Bauteile abhängig von ihrer Güte und Wärmeableitfähigkeit unterschiedlich erhitzt werden. Bei speziellen Betriebsarten solcher Verstärkerschaltungen kann diese Wärmeentwicklung sehr störend sein. So kann es beispielsweise bei Leistungs­ verstärkern, die im Zeitschlitzverfahren in Sendern des Cityruf-Sendernetzes betrieben werden und bei denen es innerhalb kurzer Zeitintervalle zu permanentem Wechsel zwischen Vollast- und Standby-Betrieb im beispielsweise 30 sec-Zyklus kommt, zu thermisch bedingten Ermüdungs­ erscheinungen an der Lötverbindung zwischen den Anschluß­ fahnen 3 und 4 (Kollektor- bzw. Drain-Anschlußfahnen des Transistors) kommen. Durch den dabei auftretenden hohen Temperaturgradienten tritt eine Versprödung der Lötstelle auf, die zur Loslösung der Transistoranschluß­ fahnen von den Streifenleitungen führen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Transistor- Leistungsverstärker-Anordnung dieser Art so weiter zu bilden und zu verbessern, daß solche thermisch bedingte Ermüdungserscheinungen an der Lötverbindung vermieden werden und trotzdem die Gesamtanordnung im Aufbau sehr einfach bleibt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Transistor-Gegen­ takt-Leistungsverstärker-Anordnung laut Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. einer Transistor-Eintakt-Leistungsver­ stärker-Anordnung laut Oberbegriff des Anspruchs 2 durch die jeweils kennzeichnenden Merkmale dieser Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die zusätzlich aufgesetzten Metallblöcke wird im Übergangsbereich zwischen den Anschlußfahnen des Tran­ sistors und den dort angelöteten Streifenleitungen eine Art Wärmespeicher wirksam, durch welchen der Temperatur­ gradient längs der Lötstelle zwischen Anschlußfahne und Streifenleitung extrem klein gehalten wird, d. h. der Temperaturunterschied zwischen dem unmittelbar dem Transistor benachbaren Punkt der Lötstelle und dem entfernteren Ende der Anschlußahne wird klein gehalten, damit werden die bei schnellem Leistungswechsel auftre­ tenden aufeinanderfolgenden großen Temperaturänderungen vermieden und es können keine Versprödungen der Lötstelle auftreten. Es wird so verhindert, daß im Laufe des Betriebes die Lötstelle der Anschlußfahne des Transistors sich löst.

Gleichzeitig werden gemäß der Erfindung die zu Wärmespeicherzwecken aufgesetzten Blöcke in an sich bekannter Weise (Deutsche Patentschrift 2800304) als Kapazitäten und/oder Induktivitäten ausgenutzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 2 zeigt im perspektivischer Darstellung im Maßstab von etwa 1 : 1 eine Gegentakt-Verstärkeranordnung gemäß Fig. 1, bei welcher auf die beiden Enden der Streifen­ leitungen 5 und 6 im Bereich der Lötstelle für die in Fig. 2 nicht sichtbaren Ausgangs-Anschlußfahnen 3 und 4 des Transistors 2 zwei Kupferblöcke 10 und 11 aufge­ lötet sind, deren sich gegenüberstehende Seitenflächen 12 und 13 eine durch die Größe der Flächen und durch den Abstand bestimmte Kapazität bilden. Im Schlitz 14 zwischen diesen beiden Blöcken 10 und 11 kann bei Bedarf ein Dielektrikum oder ein flacher Keramikkondensator angeordnet werden, die Blöcke 10 und 11 bilden in diesem Fall vorzugsweise eine Baueinheit, die auf die Streifen­ leiter aufgelötet wird. Auf der Unterseite der Blöcke 10 und 11 kann ggf. eine flache Nut 15 für die Aufnahme der Anschlußfahnen 3, 4 ausgebildet sein. Die Größe dieser zwischen den Blöcken 10 und 11 ausgebildeten Kapazität ist durch Wahl der Größe dieser Blöcke und deren Abstand so gewählt, daß sie einen Teil, beispielsweise die erste Kapazität 7 des Anpassungsnetzwerkes bildet. Damit erfüllen die Blöcke gleichzeitig zwei Aufgaben, nämlich einerseits die Kompensation der thermischen Wechselbe­ lastung der Anschlußstelle und andererseits gleichzeitig auch die Funktion einer Kapazität des Anpassungsnetz­ werkes, die nach dazu nicht mehr periodisch aufgeheizt wird, sondern im wesentlichen auf gleicher Temperatur gehalten wird. Über die Blöcke 10 und 11 kann hoch­ frequenzmäßig ggf. auch eine Induktivität zwischen den beiden Streifenleitungen 5 und 6 ausgebildet werden, dazu ist es nur nötig, die beiden Blöcke 10 und 11 oben durch einen weiteren Block zu einem U-förmigen Metallbügel zu ergänzen.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme bei einer Eintakt-Transistorleistungsverstärker-Anordnung, bei welcher der auf der Oberseite der Platine 1 befestigte Transistor 2 über seine nicht sichtbare Ausgangsanschluß­ fahne auf einer einzigen Streifenleitung 16 aufgelötet ist. In diesem Bereich der Lötstelle zwischen Anschluß­ fahne und Leiterstreifen ist wiederum ein Kupferblock 17 aufgelötet, der in diesem Fall als Doppel-U-Bügel ausgebildet ist und mit seinem mittleren Schenkel 18 auf dem Ende des Leiterstreifens 16 zusammen mit der Anschlußfahne aufgelötet ist. Die beiden seitlichen Schenkel 19 und 20 sitzen flach auf der unkaschierten Oberfläche der Platine 1 auf und ihre Stirnflächen bilden mit der rückseitigen Massefläche M der Platine 1 jeweils eine Kapazität gegen Masse. Die beiden U-Bügel können in dieser Ausführung auch wieder als Induktivität wirken, wenn die seitlichen Schenkel 19 und 20 über eine Kapazität mit der Masseseite (Unterseite) der Platine verbunden sind. Die Größe der Induktivität hängt wieder von der Länge und Breite dieser Bügel ab.

Die Größe der Blöcke 10, 11 bzw. 17 richtet sich nach der abzuführenden Wärmeleistung und hängt von dem verwendeten Material ab. Bei gut wärmeleitendem Material wie Kupfer besitzen die Blöcke beispielsweise ein Volumen von 1 bis 3 cm³.

Claims (5)

1. Transistor-Leistungsverstärker-Anordnung in Gegentakt- Schaltung (Fig. 2) mit einem Leistungstransistor (2), dessen Ausgangs-Anschlußfahnen (3, 4) an den Enden von zwei auf einer Platine (1) ausgebildeten parallelen-Streifenleitungen (5, 6), aufgelötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mit den Anschlußfahnen (3, 4) verbundenen Enden der Streifen­ leitungen (5, 6) jeweils ein Block (10, 11) aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Kupfer, so aufgelötet ist, daß die sich gegenüberstehenden Seitenflächen (12, 13) der beiden Blöcke (10, 11) zwischen den Streifenleitungen (5, 6) eine Kapazität und/oder Induktivität bilden.

2. Transistor-Leistungsverstärker-Anordnung in Eintakt- Schaltung (Fig. 3) mit einem Leistungstransistor (2), dessen Anschlußfahne an dem Ende mindestens einer auf einer Platine (1) ausgebildeten Streifenleitung (16), aufgelötet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß auf dem mit der Anschlußfahne verbundenen Ende der Streifenleitung (16) ein Block (17) aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Kupfer, aufge­ lötet ist, der mit mindestens einer seiner Flächen mit mindestens einer Leiterfläche (M) der Platine (1) zwischen der Streifenleitung (16) und dieser Leiterfläche (M) eine Kapazität und/oder Induktivität bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität und/oder Induktivität ein Teil des durch den bzw. die Streifenleitungen (16 bzw. 5, 6) gebildeten Anpassungsnetzwerkes ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den beiden Blöcken (10, 11) ein Dielektrikum oder ein flacher Kondensator angeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Block (17) die Form eines Einfach- oder Doppel-U-Bügels besitzt und ein Schenkel (18) auf dem Ende der Streifenleitung (16) aufgelötet ist während der oder die anderen Schenkel (19 bzw. 20) mit einer anderen Leiterfläche (M) der Platine (1) eine Kapazität bilden.