流体冷却式巴伦变换器制造技术

本技术提出了一种流体冷却式巴伦变换器，其包括具有第一面和相对的第二面的基板、分别布置在第一面和第二面上的第一传导元件和第二传导元件、分别电气连接至第一传导元件和第二传导元件的第一信号端口和第二信号端口以及冷却模块。第二传导元件被变换地耦合到第一传导元件并与其电气隔离。冷却模块包括第一管状构件。第一管状构件具有用于将冷却剂流体接收到第一管状构件中的流体入口、用于引导冷却剂流体在第一管状构件内流动的流动通道以及用于从第一管状构件释放冷却剂流体的流体出口。第一管状构件的流动通道被布置成与第一传导元件热接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体冷却式巴伦变换器本专利技术涉及能够将单端输出匹配至平衡输入的变换器，即巴伦变换器，并具体涉及用于射频（RF）功率应用的巴伦变换器的冷却技术。高功率射频（RF）源用于广播、通信、雷达、医疗保健应用等许多应用中。RF源（并且更具体地，高功率RF源）的重要元件之一是最后的功率放大器。与基于真空管（如速调管、四极管和感应输出管）的传统RF功率源相比，基于固态晶体管的功率放大器具有更小的尺寸、更好的可靠性和更高的效率。目前，单个RF功率晶体管的上限功率能力在1-1.5kW（千瓦）的范围内。在输出功率要求（即，功率需求）超过单个晶体管可以输送的功率的情况下，可以组合多个晶体管以共同满足功率需求。组合或耦合两个晶体管的方便且有用的方法是称为“推挽”原理图的技术。在“推挽”方案中，在第一晶体管和第二晶体管之间共享驱动，第一晶体管驱动电流以一个方向通过负载，第二晶体管驱动电流以相对方向通过负载。然而，“推挽”电路是平衡的系统，其产生相对于耦合的晶体管的公共地电位对称的输出信号，而通常要求单端（即，参考地）的输出信号。这个问题的解决方案是在“推挽”对的输出和负载之间提供变换器。此变换器能够将平衡输出耦合到单端负载。这种变换器是在本领域被称为“巴伦”（平衡到不平衡变换）的变换器。包括传输线形式的许多形式的巴伦在本领域中是已知的。目前，从制造和组装的角度来看，巴伦变换器中最有前途的设计之一是基于PCB（印刷电路板）的平面变换器。例如如题为“BalunTransformers（巴伦变换器）”的美国专利号5061910中描绘的那样，PCB巴伦变换器在本领域中被广泛使用。然而，这些巴伦变换器以及尤其是PCB巴伦变换器由于过热的令人感兴趣的问题而处于不利地位，主要是初级和次级传导元件（即，PCB中用作PCB巴伦变换器中的初级绕组和次级绕组的传导束（tract））的过热以及传导束中存在的其它嵌入式电子器件（例如，PCB巴伦变换器中在传导束中连接的电容器（如果有的话））的过热。目前，在一些PCB巴伦变换器中，通过使用具有高导热性的基底（PCB基底）材料利用增加散热来解决过热问题。本领域发现的另一解决方案是使用预匹配电路来减少变换器的变换比率并因此减少变换器中流动的电流。本领域中利用的又另一解决方案是在变换器的顶部使用气冷式翅片。然而，这些技术中没有一个有效地解决了过热问题，并且更具体地没有解决针对在高于1.2kW的RF功率水平处操作的RF功率应用的过热问题。因此，本技术的目的是提供一种具有高效冷却系统的巴伦变换器。此外，期望本技术的具有冷却系统的巴伦变换器是紧凑的、易于与巴伦变换器集成的并且简单的。以上目的通过根据本技术的权利要求1的流体冷却式巴伦变换器实现。在从属权利要求中提供本技术的有利实施例。权利要求1的特征可以与从属权利要求的特征组合，并且从属权利要求的特征可以组合在一起。根据本技术的一个方面，提出了一种流体冷却式巴伦变换器。流体冷却式巴伦变换器包括基板、第一传导元件和第二传导元件、第一信号端口和第二信号端口以及冷却模块。基板具有第一面和第二面。第一面和第二面彼此相对。第一传导元件布置在基板的第一面上。第二传导元件布置在基板的第二面上。第二传导元件被变换地（transformatively）耦合到第一传导元件并与其电气隔离。第一信号端口被电气连接到第一传导元件。第二信号端口被电气连接到第二传导元件。冷却模块包括第一管状构件。第一管状构件具有用于将冷却剂流体接收到第一管状构件中的流体入口、用于引导冷却剂流体在第一管状构件内流动的流动通道、以及用于从第一管状构件释放冷却剂流体的流体出口。第一管状构件的流动通道被布置成与第一传导元件热接触。当使用流体冷却式巴伦变换器时，合适的冷却剂流体被引入到第一管状构件的流体入口中。合适的冷却剂流体然后流经第一管状构件的流动通道到达第一管状构件的流体出口，并通过第一管状构件的流体出口离开。由于流动通道与第一传导元件热接触，所以来自第一传导元件的热量传递到第一管状构件的流动通道，并且因此被在第一管状构件的流动通道中流动的冷却剂流体所接收，并随后与冷却剂流体一起通过第一管状构件的流体出口送离流体冷却式巴伦变换器。冷却剂流体可以是合适的冷却剂液体。流体冷却（具体地，液体冷却）比仅通过散热的冷却更高效。这种主动冷却技术在本技术的巴伦变换器中提供了冷却的高效方式。此外，冷却技术和构造是简单的、易于集成的、并能够以紧凑的设计进行制造。在流体冷却式巴伦变换器的实施例中，第一传导元件的至少一部分被印刷在基板的第一面上。这提供了本技术的基于印刷电路板（PCB）的巴伦变换器的有利实施例。这也有助于流体冷却式巴伦变换器的紧凑设计。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第二传导元件的至少一部分被印刷在基板的第二面上。这提供了本技术的基于PCB的巴伦变换器的有利实施例。这也有助于流体冷却式巴伦变换器的紧凑设计。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第一管状构件的流动通道被布置成通过第一管状构件和第一传导元件的直接物理接触来与第一传导元件热接触。这确保了第一传导元件和第一管状构件的流动通道之间通过第一管状构件的壁或表面的良好热接触。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第一传导元件包括用于使第一传导元件接地的接地点。第一管状构件的流体入口或第一管状构件的流体出口或第一管状构件的（流体入口和流体出口）二者位于邻近第一传导元件的接地点。第一管状构件的流体入口和/或流体出口的这种放置减少了在使用流体冷却式巴伦变换器期间第一管状构件和在第一管状构件中流动的冷却剂流体在第一传导元件的顶部上的存在对于通过流体冷却式巴伦变换器的RF功率流的影响。此外，在接地点直接连接到地面的情况下，第一管状构件的流体入口和/或流体出口可以用金属管而不是塑料管连接到外部流体连接。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第一管状构件的流动通道被适配成湍流地引导冷却剂流体的流动。流体的湍流式流动是通过确保流动通道在流体冷却剂的流动路径中具有湍流产生结构（例如，从第一管状构件的壁的内表面到第一管状构件的流动通道中的突出）来实现的。流体的湍流式流动确保流动的冷却剂流体的较大部分的容积被最佳地用于从第一管状构件的流动通道中接收热量。这增强了由以给定速率流经第一管状构件的流动通道的给定量的冷却剂流体实现的冷却效率。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第一管状构件的流动通道的形状与第一管状构件的形状不同。这确保了第一管状构件内部的流动通道以使得增加第一传导元件和第一管状构件的流动通道之间的热接触的方式成形。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第一信号端口是平衡信号端口，并且第二信号端口是单端信号端口。因此，当使用流体冷却式巴伦变换器时，第一传导元件用作流体冷却式巴伦变换器的初级绕组。从而为初级绕组提供冷却。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，第一信号端口是单端信号端口，并且第二信号端口是平衡信号端口。因此，当使用流体冷却式巴伦变换器时，第一传导元件用作流体冷却式巴伦变换器的次级绕组。从而为次级绕组提供冷却。在流体冷却式巴伦变换器的另一实施例中，冷却模块包括第二管状构件。第二管状构件具有被适配成将冷却剂流体接收到第二管状构件中的流体入口、被适配成引导冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体冷却式巴伦变换器（10），包括：‑ 基板（5），其具有第一面（51）和第二面（52），其中第一面（51）和第二面（52）彼此相对；‑ 第一传导元件（3），其被布置在基板（5）的第一面（51）上；‑ 第二传导元件（4），其被布置在基板（5）的第二面（52）上，其中第二传导元件（4）被变换地耦合到第一传导元件（3）并与其电气隔离；‑ 第一信号端口（1），其被电气连接到第一传导元件（3）；‑ 第二信号端口（2），其被电气连接到第二传导元件（4）；以及‑ 冷却模块（20），其具有第一管状构件（21），其中第一管状构件（21）包括被适配成接收冷却剂流体到第一管状构件（21）中的流体入口（22）、被适配成引导冷却剂流体在第一管状构件（21）中流动的流动通道（23）以及被适配成从第一管状构件（21）释放冷却剂流体的流体出口（24），并且其中第一管状构件（21）的流动通道（23）被布置成与第一传导元件（3）热接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种流体冷却式巴伦变换器（10），包括：-基板（5），其具有第一面（51）和第二面（52），其中第一面（51）和第二面（52）彼此相对；-第一传导元件（3），其被布置在基板（5）的第一面（51）上；-第二传导元件（4），其被布置在基板（5）的第二面（52）上，其中第二传导元件（4）被变换地耦合到第一传导元件（3）并与其电气隔离；-第一信号端口（1），其被电气连接到第一传导元件（3）；-第二信号端口（2），其被电气连接到第二传导元件（4）；以及-冷却模块（20），其具有第一管状构件（21），其中第一管状构件（21）包括被适配成接收冷却剂流体到第一管状构件（21）中的流体入口（22）、被适配成引导冷却剂流体在第一管状构件（21）中流动的流动通道（23）以及被适配成从第一管状构件（21）释放冷却剂流体的流体出口（24），并且其中第一管状构件（21）的流动通道（23）被布置成与第一传导元件（3）热接触。2.根据权利要求1所述的流体冷却式巴伦变换器（10），其中第一传导元件（3）的至少一部分被印刷在基板（5）的第一面（51）上。3.根据权利要求1或2所述的流体冷却式巴伦变换器（10），其中第二传导元件（4）的至少一部分被印刷在基板（5）的第二面（52）上。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的流体冷却式巴伦变换器（10），其中第一管状构件（21）的流动通道（23）被布置成通过第一管状构件（21）和第一传导元件（3）的直接物理接触而与第一传导元件（3）热接触。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的流体冷却式巴伦变换器（10），其中第一传导元件（3）包括用于使第一传导元件（3）接地的接地点（6），并且其中第一管状构件（21）的流体入口（22）和流体出口（24）中的至少一个位于邻近第一传导元件（3）的接地点（6）。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的流体冷却式巴伦变换器（10），其中第一管状构件（21）的流动通道（23）被...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA克拉斯诺夫，M泽尔布，
申请(专利权)人：西门子公司，西门子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE