Специальные радиосистемы
Логин  Пароль   Регистрация   
На главную
наш магазин радио
объявления
радиорейтинг
радиостанции
радиоприемники
диапазоны частот
таблица частот
аэродромы
статьи
файлы
форум
поиск
Профессиональная радиостанция Vertex VX-231
Линейный усилитель мощности КВ диапазона на LDMos транзисторах
Размышления на тему построения несложного HF PWR PA
Начало » Оборудование радиосвязи » Различное оборудование
Разместил: Бродяга68 1.2


В принципе, данная статья рассчитана на простого обывателя, коим я сам являюсь. И нам потребуется определённая помощь от опытных радиоинженеров.
Здесь собраны все (мои возможные) сообщения из разных форумов и сообществ, отредактированы в меру способностей, и предоставлены вашему вниманию..
Надеюсь изучение подобных статей и форумных тем, так или иначе подтолкнёт радиолюбителей к более продвинутому творчеству..

Так уж сложилось в моём скромном деянии, никогда не было наставников, отсутствие справочной литературы и нормальной технической базы, что на голом энтузиазме невозможно покорять вершины. И конструирование шарманок на радиолампах удовлетворения не приносило. Однажды в детстве, начало 80-х, родственник (работал штукатуром на министерских дачах в Москве) сказал, мол в Европе и Японии выпускают безламповые телевизоры, чему я долго не мог поверить..
Естественно, куда нам до капитализма, но транзисторная схемотехника сразу запала в душу. Через несколько лет (ценой усилий) удалось собрать АМ передатчик на КТ903Б, ещё через несколько (уже после армии) SSB UA1FA 160м, и усилитель двухтактник 2Т903Б на ферритовых 2000НМ кольцах. Всё лепилось абы как, знаний в процессе ноль, намотка ШПТ не грамотная, но ток покоя легко выставлялся. Благо помогли комплектующие, со списанной армейской и бытовой аппаратуры, халява так сказать. В последствии к этому усилителю товарищ подключил случайную антенну, и девайс 'приказал долго жить'. Посыпались конечно же усмешки. Это заставило думать о надёжности биполяров, которые вам не лампа. Но вернёмся пожалуй к современности..

В наше время можно купить на Али киловаттный двойной PushPull транзистор Мосфет BLF188XR, или аналогичный. Лучше всего б/у, гарантия что оригинал, и цена в пределах 5-6К. Этим FETs требуется раскачка в пределах 10вт, граничная частота вплоть до VHF, достойно работают в любом классе излучения. Получится отличный линейный усилитель при питании 30-50в, причём двухтактный. Ферритовые трубки 4шт. для мощного ШПТЛ бинокля можно использовать от мониторных кабелей? и т.п. Блок питания простейший трансформаторный до 20-30а, ёмкость хотя бы 50К мкф, чем больше тем лучше. Но потребуется нормальный ФНЧ на выходе, желательно 5-го порядка, хотя можно и П-контур (3-й порядок).
Так что, нет сложности построить PWR PA практически на любых транзисторах, например самый дешёвый вариант 16шт и более IRF510...IRF740, IRFP(E) выбор очень велик, главное не получить подделку. Мосфеты IRF510, IRF520, SIHP6N40D (40 шт.) 1,4 квт (до 30мгц), публикаций на форумах предостаточно..

Однако, временами встречаю в эфире и на форумах отзывы недовольных радистов. Чаще всего возникает проблема с выводом Мосфета на линейный участок характеристики (пресловутый ток покоя). В шутку сказать это 'проверка на вшивость', или же 'вывод на чистую воду'. Чрезвычайно важный момент, от этого зависит очень многое, кпд, линейность, интермодуль, и т.п.
Так вот, начав выстанавливать начальный ток, многие товарищи приходят в ступор, поскольку получают либо неконтролируемый возбуд (мосфет самокатит), а хуже того и сквозной пробой электродов. На личном опыте убедился, Но, что виной тому, не берусь утверждать. Либо неграмотный монтаж, либо откровенная подделка (например серии IRF(P)E, DE275, SD2931-SD2933 от Али).
Знаю одно, можно собрать HF КВ усилитель и без должной квалификации 'если долго мучиться'. Если сильно захотеть, можно полететь в космос (утопия). Но сия конструкция будет устраивать вас недолго, покуда не увидите хотя бы фото нормального усилка..

Временами 'блуждая' по нашим и зарубежным форумам, сделал список наиболее доступных PushPull RF LDМоs (ВЧ полевых двойных транзисторов) с выходной мощностью 1квт и более:
BLF178, BLF178XR,
BLF188, BLF188XR,
BLF578, BLF578XR,
MRF6VP11KH, MRFE6VP61K25HR6.
MRFX1K50H (1500w), MRFX1K80H (1800w)

Впрочем, запасайтесь терпением, определенной квалификацией (то есть учитесь), и да будут вам качественные комплектующие впридачу.
Лично мне не приходилось выполнять мощные ШПТЛ, пользовал лишь платы 1квт EB-104 4шт. SD2943 из Воронежа. Это 'крутые' радиолюбители, торгуют даже на Ebay. В некой степени назову их мошенниками, вместо якобы нового товара, прислали б/у, перегрет выходной транс. Понятно дело, иностранцам такое не вотрёшь.. Вот там феррит не хилый, тёмный цвет якобы MnZn (НМ), но омметр не реагирует. В любом случае, всю конструкцию необходимо продувать.
Если же отказаться от ШПТЛ, и собрать схему по даташиту, но это не современно..
При выходе 40-50вт в моём макетном PA 2шт. MRF150 (BLF177), ощутимый нагрев ШПТ одиночное кольцо из Китая Ф40мм, якобы 700НН, цвет слегка сероватый, на омметр не реагирует.
Возможно с повышением температуры проницаемость феррита растёт, видел где-то в даташитах, а затем дойдя до точки, резко падает к нулю. При сильном нагреве феррит медленно умирает, превращаясь по сути в порошок.

Бытует обязательное правило, переносить энергию на большие расстояния выгоднее всего в киловольтах, но не в амперах. Это касается частоты переменного тока 50-60гц, поднимают напряжение до сотен киловольт и перегоняют через полстраны.
В радиолюбительской практике дальних связей, всегда славились лампы типа 81М, 43Б, здесь тоже упор ставился на киловольты. Это в шутку сказано..
Мы же с вами невольно нарушаем правило (прогресс не стоит на месте), отказавшись от анодно-накальных напряжений, и стараемся перейти на Мосфеты. Однако, для снятия требуемой мощности, необходимы десятки ампер, закон Ома невозможно изменить.

Если посмотреть на реальные конструкции 1квт КВ усилителей в интернете, можно сразу заметить, все они собраны на печатных платах. Затем эти платы (pallet) с транзисторами крепятся к медной пластине, которая в свою очередь через теплопроводящую пасту, жёстко фиксируется на ребристом алюминиевом радиаторе, лихо продуваемом мощным кулером. Без медной пластины есть риск перегреть выходные мосфеты, потому что алюминий обладает сравнительно низкой теплопроводностью.
Но при выходной мощности до 500вт (именно такую выдаст усилитель при питании 27-36в) проще всего обойтись без пластины, достаточно использовать приличный дюралевый радиатор, с толщиной основания (подложки) не менее 10мм, весом 2-3кг. Если добиться высокого КПД двухтактного каскада, подводимая энергия не будет тратиться на нагрев. Здесь для обдува достаточно двух небольших кулеров от оргтехники 80/80мм, причём не полные обороты.

Продолжим рассуждения по теме "Линейный усилитель КВ диапазона на LDMos транзисторах"

Например, не удаётся найти специальные ферритовые трубки подходящей мощности, - тогда используем набор ферритовых колец.
Проницаемость от mj1000НН(НМ) до mj3000НН(НМ), НН-NiZn, НМ-MnZn, возможно подойдут и mj5000, но желательно Amidon (материал 43 mj850, 77 mj2000), Epcos, Micromet и т.п., главное чтоб держали реактивку.. Без нормального бинокля учтите, не получится желаемый КПД 70%, при выходе 500вт.
Основная задача любых ферритовых ШПТ(Л), трансформировать сопротивление в широкой полосе частот. И главное, строго но закону Ома, т.е. какие ток и напряжение выходного каскада, таков и коэффициент трансформации; иначе неминуемо потеря эффективности. Здесь и плюсы свои (малые габариты), и конечно минусы (отказ на верхних диапазонах). Представьте себе ШПТЛ без феррита, длина линии до 5м, аккуратно намотанной на цилиндрической каркасе нужного диаметра..
На частотах 30мгц (некачественный) ферритовый состав теряет свои (свойства индуктивности), поэтому в работу вступает непосредственная связь между проводниками. По этой причине рекомендуется Заполнять Пространство медных трубок полностью без зазора..
Я думаю все знакомы с продукцией Amidon, публикаций очень много, но вот некоторые данные от буржуев, дополняют наши знания:

Ferrite Amidon ring for broadband transformers.
Material: 43: high-quality 40 MHz to 400 MHz
Material: 61: to 200 MHz
Material: 63: to 300 MHz
Material: 68: high-quality 80 MHz to 180 MHz
Material: 77: 0.5 MHz to 50 MHz

Отказавшись от дефицитной медной пластины, откажемся и от печатной платы с металлизацией отверстий, которую невозможно изготовить в домашних условиях. Используем обычный навесной монтаж по кратчайшему расстоянию проводников, карболитовые монтажные стойки. Керамика возможно не потребуется (хотя не помешает), поскольку в схеме бешеный ток (а не напряжение), к тому же полная техническая безопасность. Питание подводится проводниками сечением до 2,5мм², вполне пригодна сетевая или автомобильная медная проводка. Реле обхода (если используем усилитель вместе с трансивером) обычные китайские 12-24в на 5-10а/125-250в. Впрочем, каждый лепит по своей технической квалификации.
Отметим следующее, деталей в обвязке схемы не много, поскольку всё можно и нужно упростить. Общий вес усилителя BLF188XR 500вт с трансформаторным блоком питания получится до 15кг, это не мало, но с импульсным БП всего до 5кг. По сравнению с мощными ламповыми каскадами, выигрываем по габаритам, экономичности, безопасности и долговечности. Надёжность мосфетных усилителей конечно ниже, но при питании 30в, эти транзисторы не боятся любое КСВ, ОБРЫВ или КЗ, просто при коротком замыкании выхода, сильно греются ферритовые бинокли. В принципе полевой транзистор, во многом схож с лампами, в отличии от биполярных.

Любителям АМ, модулируйте питание выходного каскада через транс до 200вт, транзисторным УНЧ мощностью не менее 100вт. Если добьётесь нужной глубины модуля 80% и более, фактическая отдача передатчика удвоится или утроится. Дуга станет такая, что среднего размера гвозди плавятся в слитки..

Были же времена, а мы о них не знали, спец (RF PWR bipolar TH430 and mods), секретная разработка от ведущих фирм, великолепный транзистор. Теперь о нём не вспоминают..
Кто-то может утверждать, мол полевик Мосфет, это по сути радиолампа, но в уменьшенном масштабе, в шутку сказать 'засушенный Шварценеггер'.
И да, и нет. Почему нет? И зачем мы ставим ШПТ по входу 9:1? Хотя затвор имеет высокое сопротивление постоянному току, в отличии от биполярных переходов (требуется микроток, чтобы приоткрыть затвор, а ток базы в разы больше). Но для радиочастоты RF играет роль ёмкость затвора Ciss, чем она выше, тем входное сопротивление стремится к нулю.
Конструкция дешевых мощных ключевых Мосфетов, в плане построения затвора, примерно такова: микронапыление пластины недорогими металлами, - в этом месте он быстро выгорает. Но специальные RF FETs на порядок крепче в этом плане, от этого и цены разные..
Однажды встретил на форуме обсуждение МОП(МДП), с фотоотчетами, оказывается оригинал отличается от подделки, в первую очередь размером кристалла. Что и неудивительно), нам впаривают под видом киловаттного, всего лишь двестиваттный Фет.

Пару слов вновь и вновь за ШПТ, медные (латунные) трубки внутри колец, применяются в PA для питания стоков, и снятия (трансформации) RF мощности с предельно низких сопротивлений. Если же используем ШПТ в качестве антенного балуна, или для сложения мощностей, можно использовать в обмотках обычный монтажный провод подходящего сечения, либо коаксиальный кабель.
Многие советуют вести намотку бифилярно (трифилярно, квадратично и т.д.) с особой тщательностью; рекомендуют для бифилярной линии также, сетевой провод от пяльника или т.п.

Отдельно для любителей всяческих экспериментов, рекомендуется схема сложения мощностей на ферритовых ШПТ(Л). Живой тому пример, 'простая' схемотехника усилителя 3-30мгц RM KL-500. То есть, изготавливается 2 или более абсолютно одинаковых PA, затем их мощности пропорционально складываются. Именно так устроены передатчики FM вещания, здесь происходит сложение 5-6шт. одинаковых модулей по 200вт каждый, в итоге получается 1квт. Эта конструкция хороша тем, что при выходе из строя одного-двух модулей, общая трансляция передачи не прекращается..
При повторении схемы сложения данного усилителя, необходимо учитывать выходное сопротивление конструкции. Если складывать 2×50Ом, в итоге получим всего 25ом выход, здесь потребуется дополнительный транс 1:2, несложно отыскать в сети. Напрашивается же сложение 2×100ом, таким будет выход каждого нашего усилка, а общий - 50ом. Ну и конечно, земной закон (палка о двух концах), чем больше согласующих звеньев, тем больше потерь.
Тем кто не желает собирать усилок с нуля, рекомендую именно (относительно недорогие) KL-500/KL-800. Если питание 14-24в, пробуем простейший трансформаторный БП, диодный мост 100а из Китая, ёмкость 0,5-1Ф от автоусилителей сабвуфера, мягкий старт по сети.
Импульсные источники (дешёвые) могут вносить сильные помехи RX на определённых частотах..

Этой осенью имел негативные последствия усилителя по мотивам "Джин+300".
В данный момент собираю на макетном радиаторе, несложную конструкцию HF PA 4шт. LDMos MRF150 (BLF177), на кольцах без биноклей, два блока плюс сложение мощностей, питание 24-27в. И тормозит процесс извечная проблема с комплектующими.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
Файл создан: 22 Ноя 2019 10:19, посл. исправление: 23 Ноя 2019 04:54
© radioscanner.ru, miniBB® 2006 | загрузка: с.