Усилители мощности на LDMOS транзисторах

[ew6ba]

Алексей, это же не мы придумали. У нас (белорусских радиоаматоров) это направление в усилителестроении только сейчас набирает обороты. А на Западе , да и на Востоке это развито уже давно , и мы называем так , как там называют. Так что вопрос не к нам. Да и было бы странно, если бы весь мир называл их по-прежнему паллеты, а только белорусы назвали бы как-то еще, более "правильно".

[ew6ba]

Решил выложить свой очередной проект на транзисторах LDMOS, еще незаконченный, но хотя бы то что сделано. Задумал я давно, что неплохо бы умощниться на КВ диапазонах. На лампах, я для себя решил, еще когда создавал эту тему, что больше не буду делать усилители, поэтому остановился на новых транзисторах ф. NXP MRF300. Хотел плату сделать сам, а транзисторы купить отдельно, но оказалось что гораздо проще и выгоднее купить готовую па.... готовое изделие на воронежской фирме EB104. Что я и сделал. Отдельно транзисторы, самое дешевое предложение что я видел это на e-bay и это 100 у.е за пару AN + BN. А готовое изделие от EB104 160$ (см фото 1)). Причем отдельно транзисторы, они не продают. У них цена транзисторов по 30 евро за штуку. Т.е. 60 евро за пару. Вобщем, я решил не мучаться с разводкой платы и намоткой ферритовых трансов.Вот с этой платы я собираюсь снимать 600 Вт. По крайней мере на EB104 и у производителя заявлена такая цифра. Но готовая плата усилителя, это еще не совсем тот усилитель, который можно подключать и сразу работать. Это только четверть того что нужно.

[ew6ba]

Еще нужен, как минимум, мощный БП на 50 Вольт хотя бы 1,5 кВт, на выходе нужен ФНЧ на все диапазоны, контроллер управления , который будет осуществлять измерение КСВ, температуры транзисторов, напряжения питания, переключение нужного ФНЧ в зависимости от рабочей частоты (да, в этом контроллере есть такая фишка) и много чего еще. Плату ФНЧ и защит по входу и по току (на фото только ФНЧ) любезно предоставил Юрий EU2AV, за что ему огромное спасибо!

[ew6ba]

Про контроллер управления мощным PA, который Вы видите на фото есть большая ветка форума на CQHAM.RU
http://www.cqham.ru/forum/showthread.ph ... 5%ED%E8%FF
Кольца на ФНЧ ф. Amidon T-106, надеюсь что для 600 Вт их хватит и греться они не будут. Еще выкладываю фото дешифратора на 8, с оптронной развязкой, купленный на Алиэкспрессе. Он нужен чтобы из полученного от контроллера кода диапазона в формате 1-2-4-8, дешифрировать и передать сигнал на конкретное реле диапазона.
На работе еще лежат почти собранные платы защит. Корпус тоже есть на примете, но путь до готового PA, который будет "под ключ" , у меня еще долгий. Все время есть еще какие-то проекты, которым тоже нужно уделять время. А еще и работа....

[ew6ba]

За это время, был сделан ФНЧ на КВ, плата от Юрия EU2AV. Также сделаны : защита по входу, защита по току и КСВ метр на основе направленного ответвителя "тандем матч". Настроен ФНЧ с помощью NWT-500. Потом выложу его АЧХ. Все очень точно получилось! Индуктивности измерял на Е7-22 , емкости уже запаянные в плату , на нем же. Кольца покупал T106-2 и T106-6 и подбирал витки на кольцах по заданной на схеме индуктивности. Конденсаторы SMD высоковольтные припаяны снизу платы. Прикладываю схему от EU2AV по которой собирал его.
Кстати, есть уже и блок питания на 50 Вольт 1,7 кВт, работает на естественном охлаждении, т.е. там нет шумных вентиляторов. У него свой очень хороший корпус с радиатором в отличие от распространенных флэтпаков. И я думаю его использовать как внешний БП, для усилителя КВ на MRF300 и на 144 на них же. Потом выложу здесь его фото. Могу о нем только сказать, что такие стояли в базовых станциях стандарта CDMA на 450 Мгц , которые уже не работают и списаны за ненадобностью.

[ew6ba]

Была куплена паллета на 144 МГц , без транзисторов MRF300 и без медной подложки. Транзисторы ранее были куплены свои, медная подложка тоже была своя, от старого усилителя на BLF278. Старую паллету на BLF278 я решил продать и сделать более новый и мощный усилитель.
Все подробности распишу потом, на работе, ибо все у меня там лежит

[ew6ba]

Еще немного фотографий. Сейчас доделываю переднюю панель корпуса, на ней будет установлен контроллер PA от US4ICI.

[ew6ba]

Усилитель на 144 уже на финальной стадии сборки. Уже подавал питание, проверял все напряжения по постоянке. Осталось только подать сигнал с трансивера. БП на работе остался, поэтому испытания и замеры будут на следующей неделе.
Вкратце устройство такое: БП на 48 Вольт, 1,7 кВт будет внешним. Он сделан так добротно и качественно, что ему не нужно принудительное охлаждение, только радиатор рассеивает все тепло. Поэтому корпус большой и тяжелый, сверху сплошной радиатор. Еще и на КВ усилитель будет питать он же. Затем стоит 2 DC-DC преобразователя на 12 и на 24 Вольта, они видны на фото.
48 Вольт подается через выключатель и датчик тока на паллету. На паллете расположен еще датчик температуры DS18B20 в корпусе SOIC 8. Сигналы от датчиков тока и температуры поступают на контроллер. Все сигналы управления усилителем , формируются этим контроллером от US4ICI.

[ew6ba]

И еще немного фото на разных стадиях сборки и БП

[ew6ba]

Добрый день, всем!
Немного продвинулся вперед с усилителем, о чем и хочу рассказать. Подал сигнал на усилитель. Все работает, но оказалось что в моем TS-790 выходная мощность всего 23 Вт. А я рассчитывал что там паспортная мощность- 50 Вт. При этой мощности, максимальная мощность на выходе, 176 Вт. Дальше нужно или искать причину в выходном каскаде трансивера (который я уже чинил неоднократно по причине выхода из строя коммутирующего PIN диода) или уменьшать входной аттенюатор на 10 дБ на входе усилителя. Пока чешу репу как лучше поступить. Да , еще оказалось мало моего охлаждения, надо еще думать как приспособить серверные кулеры. Проблема в том, что у меня применяются DC-DC преобразователи с 48 В на 12 В и на 24В , у них ток потребляемый ограничен до 1,2 Ампера в 12 В , а в 24 В еще меньше. А серверные вентиляторы есть разные , но не видел их с током потребления меньше 1 Ампера, а намного больше.

P.S. На фото виден IC-820, 10 Вт версия. С него пробовал, получалось максимально 85 Вт. Сейчас подключился к основному трансиверу, думал там мощность, а там оказывается не намного и больше

[UD2F]

Сделайте регулировку узла защиты в 790-м согласно мануала. Скорее всего у вас там "пропадает" часть мощности. (там есть потенциометры то ли VR2. то ли VR3. не помню уже сейчас точно, посмотрите по схеме). Проверить можно даже отпаяв выходные цепи от модуля, и замерить прямо на его выходе. Ватт 40 - 50 должно быть железно.

[ew6ba]

Валентин, спасибо за подсказку, попробую завтра же. Я грешил на другое.

[ew6ba]

Пока остановился. В трансивере я все проверил, все резисторы были в максимуме, на выходе модуля 50 Вт есть, на выходе трансивера 24 Вт. А еще она меняется в зависимости от КСВ. Это при идеальной нагрузке 24 Вт. А когда трансивер подключен ко входу усилителя, то КСВ не равен 1 , а где-то 1,2-1,3. Поэтому 18 Вт, это то что я намерил, приходит на раскачку. Где-то потерялась мощность. Обследовал всю схему, вроде бы нашел один битый транзистор Q3, заменил, но ничего не изменилось. Возможно коммутирующий PIN диод не полностью открыт. Или он такого качества- так как покупал на Aliexpress. Больше ничего не придумал, пока отложил, заказал аттенюаторов поменьше на 6 дБ и на 3 дБ. Пока максимум что я получил, 180 Вт при раскачке 18 Вт и при входном аттенюаторе 10 дБ. Без проблем с ВЧ наводками на цепи контроллера и с умеренным перегревом.

[UD2F]

Резисторы могут быть не обязательно в максимуме. В каком то талмуде на 790-й есть описание регулировки этих резисторов (кажется в сервис мануале), сам когда то делал эту операцию после замены модуля. Попробую поискать ...

[ew6ba]

Валентин, приветствую!!
Я не правильно сказал, они в таком положении , при котором на выходе максимум мощности. Я догадываюсь, что это может быть не обязательно крайнее положение резистора. Сервис мануал у меня есть, но в сервис мануале как то не очень хорошо описано как регулировать эти все подстроечные резисторы, хочется подробнее. Или напишите где описаны эти операции, я чего то не нашел. Их 3 штуки в этом районе. И еще 1 на этой плате - УМ 144. Если можно , поищите пожалуйста этот документ, может быть у меня на 790й , но другой какой то версии. Потому что я уже находил различия между схемой у меня и реальным трансивером. Я хочу уже разобраться с этим вопросом. А то на 432 и то 40 Вт, а на 144 всего 24 и это при КСВ 1.
Моя почта на всякий случай ew6ba@yandex.ru
C уважением, Виталий 73!!

[ew6ba]

Добрый вечер!! Еще немного продвинулся с усилителем на 144 Мгц. Пришли аттенюаторы 6 дБ. Впаял, подключил к трансиверу и плавно повышал мощность с трансивера. Увеличил мощность до максимума , получил напряжение 130 Вольт на 50 Ом. Это 338 Вт. Не могу понять почему не растет выше. И вдруг завоняло чем- то я заглянул внутрь и вдруг как бахнет в районе ФНЧ. Отключил все , занес усилитель на операционный стол, оказывается это выгорел текстолит (!) , который я использовал для ФНЧ. Такого я не ожидал, похоже что этот мой текстолит оказался не очень хорошим диэлектриком. Начал вспоминать что я еще делал на этом текстолите и оно не заработало. Вроде бы больше ничего. Вобщем, теперь буду искать покупной ФНЧ, так как у меня все равно другого больше нет. Ну и чтобы долго не разводить научно-исследовательские работы на эту тему.

[eu1aq]

Такого я не ожидал, похоже что этот мой текстолит оказался не очень хорошим диэлектриком. Начал вспоминать что я еще делал на этом текстолите и оно не заработало. Вроде бы больше ничего. Вобщем, теперь буду искать покупной ФНЧ, так как у меня все равно другого больше нет. Ну и чтобы долго не разводить научно-исследовательские работы на эту тему.

Поскольку ФНЧ выполннен на дискретных компонентах, можно попробовать собрать его на другом материале - ФЛАНе, фольгированном фторопласте и т.п.

[ew6ba]

Добрый вечер всем!!
Мне помогли понять в чем была моя ошибка. Может быть кому-то еще пригодится. Я делал свой ФНЧ по мотивам , как я думал, фирмы EB104. Фото этого ФНЧ прилагаю. Так вот, если внимательно присмотреться, то можно увидеть на контактных квадратах многочисленные переходы на вторую сторону. Значит на противоположной стороне (ее фото на сайте не приводится) должны быть такие же квадраты изолированные от общего провода. А у меня их нет!! Сплошная фольга на общем. Вот и получается , что у меня там образовался конструктивный конденсатор из текстолита, не считая ATC емкости. А в оригинальной плате такого конструктивного конденсатора из текстолита нет, а только конденсаторы ATC. Я конечно измерил емкость перед тем, как запаять конденсаторы ATC и включил ее в общую емкость. Но так нельзя делать, там должны были быть только конденсаторы ATC100 ( вообще желательно ATC700, ATC800), и то к ним есть вопросы на такой мощности . У меня и на 180 Вт ATC100 были теплые. А текстолит , как диэлектрик, таких мощностей (300 - 500 Вт) еще и на таких частотах и не должен выдерживать.
P.S. Добавил фото сгоревшего ФНЧ

[ew6ba]

Добрый вечер всем.
Считаю эпопею с усилителем на MRF300 благополучно законченной. Усилитель выдает теперь 450 Вт - 150 Вольт на 50 Ом. Этого мне вполне хватит. И я еще не знаю как отнесутся соседи к этой мощности , может быть у них уже разговаривают музыкальные центры, компьютерные колонки и т.п. бытовая техника.
Поставил я новый ФНЧ , сразу появилась моща и стала намного меньше греться сама паллета на радиаторе. На этом
остановлюсь, дальше нужно повышать входную мощность ,напряжение питания и соответственно увеличится нагрев. Это все ради прироста мощности в 100 Вт? Да ну, не хочу. Сейчас питание усилителя 45 Вольт. Греется примерно до 52 градусов при долгой работе усилителя, входная мощность 25 Вт, выходная мощность 450 Вт. Поставил усилок в шэк и подключил антенну вместо нагрузки. Теперь нужна обкатка "в боевых условиях". В ближайший ДА в цифре и попробую. Теперь приступлю к КВ усилителю, блоки от которого уже давно готовы и они есть на фотках выше. ФНЧ нужно только переделать, как выяснилось.
С уважением, Виталий 73!!

[ew6ba]

Всем добрый вечер!