FU-100F型电子管的工作状态理论计算

高东飞

（江西景光电子有限公司，江西景德镇，333405）

1 工作状态

FU–100F双管工作在音频放大或者调制AB1类时，最大输出功率3.26KW,阳极电压3000V,典型工作状态是阳极电压2500V，输出功率2.6KW。其最大阴极发射电流应按双音峰包功率计算：

Ikmax=2 Pout/（δα1ξEa）；

取，工作在乙类状态，θa=90。，α1=0.5，α0=0.319，Ea=3KV，δ=0.9，ξ=0.75。

Ikmax=2×1.63/（0.9×0.5×0.75×3）=3.22（A）。

2 阳极耗散功率

阳极耗散功率的计算按单音峰包功率计算；

P a=α0 IamaxEa–Pout=0.319 IamaxEa–Pout；

Iam=2 Pout/（α1ξEa）=2×1.3/（0.5×0.75×2.5）=2.75（A）；

P a=0.319×2.75×2.5–1.3=0.89（KW）。

3 求二栅耗散

P g2=E g2Ig20；

取，Ig20= 0.05 Ia0=0.05×0.319×2.75=0.044（A）；

如果对栅好Ig20比这个值要小。

取E g2=325V；P g2=325×0.044=14.3（W）。

在甲乙1类或乙1类工作，工作在负栅区，几乎没有一栅流，因此一栅极的耗散只有阴极的辐射到一栅上的功率。

4 阴极加热功率的核算

（1）FU–100F这样的电子管阴极工作在800℃左右。热丝加热给阴极的总功率为Pf。

（2）阴极辐射出去的总功率：

喷粉表面的面积AK=π×2.495×2=15.67(cm2）；

喷粉表面的热辐射比功率HK=1.7×10–13×TK4.4=1.7×10–13×10734.4=3.67(W/cm2)；

图1

喷粉表面辐射出去的功率HKAK=15.67×3.67=57.5(W)；

阴极外园未喷粉部分面积ANi=π×2.49×0.15=1.18(cm2)；

阴极外园未喷粉部分的热辐射比功率

HNi =0.5×10–13×10734.4=1.08(W/cm2)；

阴极外园未喷粉部分辐射出去的功率HNiANi=1.18×1.08=1.27(W)；

HD=0.6×10–13×8004.4=0.365(W/cm2)；

阴极顶部和底部的面积AD=2×π×2.482/4=9.66(cm2)；

阴极顶部和底部辐射出去的功率HDAD=0.365×9.66=3.53(W)；

Pf，=HKAK+HNiANi+HDAD=57.5+1.27+3.53=62.3(W)。

（3）阴极传导出去的总功率Pf,,：

压环的外周的传热因子C1：

图2 压环图

C1=l1/(πλNiδ1d1)

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=0.47/(π×0.145×0.05×1.77)=11.66。K/cal；

钢带的传热因子 C2=l2/(πλ可δ2d2)

=0.3/(π×0.0395×0.005×1.77)=273.31。K/cal；

阴极支持筒的传热因子：

C3=l3/(πλ 可 δ3d3)

=2.3/(π×0.0395×0.05×1.77)=209.54。K/cal；

阴极引出环的传热因子：

图3 阴极支持筒图

图4 阴极引出环图

C4=C4a+C4b

C4a=ln(R5/R4)/(2πλNiδ4Cosθ)

其中，Cosθ=Cos{arctg[2×1.6/(3.6–1.77)]}=0.496

C4a=ln(3.6/1.77)/(2π×0.145×0.05×0.496)

=31.44。K/cal；

C4b=ln(R6/R5)/(2πλNiδ4)

= ln(5.22/3.6)/(2π×0.145×0.05)=8.16。K/cal；

C4=C4a+C4b=31.44+8.16=39.6。K/cal；

Pf,,=4.18(T1–T4)/（C1+C2+C3+C4）

=4.18×(1073–473)/（11.66+273.31+209.54+39.6=4.7(W)。

（4）阴极耗散掉的总功率：

Pf=Pf,+Pf,,=62.3+4.7=67(W)。

5 FU-100F的二分三次方定律表达式

（1）表达式：在一栅极电位为负或很小正值，二栅极电压不太高时，IK≈Ia表达式可以用下式表示。

Ia=14.65×10–6(Hk/ Rg1βg12)[Ug1+(Ug2/μ12)+(Ua/μ1a)]3/2÷{1+(1/μ12)[1+(2/3)βg1＊ln(Rg2/Rg1)]}3/2。

其中，Hk=1.9cm，Rg1=1.307cm，

βg12(Rg1/Rk)=βg12(2.614/2.495)

=βg12(1.04769)=0.00209966(发射管设计手册P60表)，

βg1＊(Rg1/Rk)= βg1＊(1.04769)=43.04723(发射管设计手册P60表)，

ln(Rg2/Rg1)=ln(2.714/2.614)=0.0375；

Ia=14.65×10–6[2/(1.307×0.00209966)]

[Ug1+(Ug2/5.9)+(Ua/426.6)]3/2

÷{1+(1/5.9)[1+(2/3)×43.04723×0.0375]}3/2

Ia=0.006792[Ug1+(Ug2/5.9)+(Ua/426.6)]3/2(A)。

（2）核算静态工作点：

测试条件：Ua=3000V，Ug2=325V，当Ia=0.3A时，Ug1=？

0.3=0.006792[Ug1+(325/5.9)+(3000/426.6)]3/2

Ug1=12.5–55.1–7.03=–49.6（V）。

（3）核算阳极电流截止电压：

测试条件：Ua=3000V，Ug2=325V，当Ia =0.002时，Ug1 =？

0.002=0.006792[Ug1+(325/5.9)+(3000/426.6)]3/2

Ug1=0.4364–55.1–7.03=–61.6（V）。