Результаты.
Я всё же предпочитаю принимать во внимание результаты измерений (особенно спектров), нежели полагаться на субъективные особенности слухового восприятия экспертов, участвующих в тестах и прослушивании усилителя. Проведенные измерения показали искажения усилителя менее 0,1% на границе клиппирования
При уменьшении выходной мощности искажения уменьшались вплоть до полного маскирования шумами измерительной аппаратуры. В спектре искажений доминирует вторая гармоника. Подобные результаты служат для меня более чем убедительными доказательствами высокого качества усилителя, лучше мнения самого «ушастого» эксперта
Проведенные измерения показали искажения усилителя менее 0,1% на границе клиппирования. При уменьшении выходной мощности искажения уменьшались вплоть до полного маскирования шумами измерительной аппаратуры. В спектре искажений доминирует вторая гармоника. Подобные результаты служат для меня более чем убедительными доказательствами высокого качества усилителя, лучше мнения самого «ушастого» эксперта.
А если учесть высокую стабильность схемы при испытании меандром, отсутствие переходных процессов и выбросов на прямоугольных импульсах при любой реактивной нагрузке без цепей высокочастотной коррекции, то «слуховые тесты» кажутся абсолютно лишними.
Последним доводом «за» повторение этой конструкции должен послужить для вас тот факт, что при практически идентичном звучании с высококачественными и дорогими ламповыми усилителями данный усилитель отличается простотой, доступностью и низкой стоимостью используемой элементной базы. Затраты на его сборку составляют лишь десятую часть от стоимости элементов для хорошего лампового усилителя.
В своих статьях Джон Линсли Худ постоянно сравнивает свой транзисторный усилитель класса «А» с ламповым усилителем Williamson. Для него он является эталоном звучания и эталоном в ламповой схемотехнике. Чтобы было понятно, о чём идёт речь: это ламповый двухтактный усилитель, охваченный цепью общей отрицательной обратной связи, с кенотронным блоком питания. Выходные лампы KT-66 по конструкции и характеристикам были относительно революционны для своего времени. На рисунке представлена принципиальная схема усилителя:
Продолжение следует…
Схема работы
Выходной сигнал собирается с выходного трансформатора T r2 . Первичная обмотка этого трансформатора T r2 практически не имеет постоянного тока через него. Транзисторы T 1 и T 2 имеют свои коллекторы, подключенные к первичной обмотке трансформатора T r2, так что их токи равны по величине и протекают в противоположных направлениях через первичную обмотку трансформатора T r2 .
Когда подается входной сигнал переменного тока, база транзистора T 1 является более положительной, в то время как база транзистора T 2 является менее положительной. Следовательно, ток коллектора i c1 транзистора T 1 увеличивается, тогда как ток коллектора i c2 транзистора T 2 уменьшается. Эти токи протекают в противоположных направлениях в двух половинах первичной обмотки выходного трансформатора. Кроме того, поток, создаваемый этими токами, также будет в противоположных направлениях.
Следовательно, напряжение на нагрузке будет индуцированным напряжением, величина которого будет пропорциональна разности токов коллектора, т.е.
(ic1−ic2)
Аналогично, для отрицательного входного сигнала ток коллектора i c2 будет больше, чем i c1 . В этом случае напряжение, развиваемое на нагрузке, снова будет связано с разницей
(ic1−ic2)
As ic2>ic1
Полярность напряжения, индуцированного на нагрузке, будет изменена.
ic1−ic2=ic1+(−ic2)
Для лучшего понимания рассмотрим приведенный ниже рисунок.
В результате всей операции возникает напряжение переменного тока, индуцированное во вторичной обмотке выходного трансформатора, и, следовательно, мощность переменного тока подается на эту нагрузку.
Понятно, что в течение любого данного полупериода входного сигнала один транзистор приводится (или проталкивается) глубоко в проводимость, тогда как другой является непроводящим (вытянутым). Отсюда и название двухтактный усилитель
. Гармоническое искажение в двухтактном усилителе сводится к минимуму, поэтому все четные гармоники исключаются.
Spectral purity
This is the spectral purity 2 tones and 25w output
A quick check without the LPF
Important
IRF530 Mosfet are not dedicated for HF usage and according with that it is not realistic to provide more than 30W with 2 IRF530 without producing significant spurious ,IMD and 2nd/3rd Order harmonics at the suitable level means < -50dB.
Feeding with more than 14vdc the IRF530 is working but the MOSFET will not sustain such voltage due to Thermal Runaway (The temperature and current may increase and will be difficult to control) . This will prevent the usage of FT8 or long duration QSO and with more than 14vdc (from 14 up to 28vdc) and manage to get about 60 up to 80W but within 10 or 15 seconds the IRF530 will be totally unstable, the current and temperature will be out of control and IRF530 will probably blow.
The drain and Gate voltage should be provided ith a current limiting system in order to protect against any current overloading and Thermal runaway (See below the thermal regulation protection).
I will have the same comment regarding the biasing and exceeding 40ma or 100ma overall and 3.7vdc will provide also a totally unstable transistor after few seconds with the same result : Transistor blow
In addition a voltage above 14 Vdc and a biasing current above 40ma (100ma overall) are providing significant IMD and the spectral purity is not good at all. 40ma (One transistor) biasing is in my point of vue the maximum current in order to achieve a compliant spectral purity
The maximum input power for 2 IRF530 without attenuator is 1.5 to 2w , otherwise the spurious or IMD will transform your spectral analyzer screen into a Xmas Tree. With 0.5 up to 1 w i manage to have 40 to 45w output which is i was targeting.
For my amplifier the drain voltage for the mosfet is about 13.5vdc with a 40ma biasing current and 3.7vdc for the gate. i can run this amplifier permanently for one hour without any issue and the spurious/spectral purity are acceptable (My biasing current is about 60ma overall) . I use this amplifier with this setup for months now without any problem. Needless to say that you need to apply a proper cooling system with a radiator and a fan.
Принципы работы полевых транзисторов в электронных схемах: упрощенная информация
Все сложные процессы электроники удобно представлять на примере обычного водопроводного крана с рукояткой, которая позволяет перекрывать воду или регулировать ее напор от очень тонкой струйки (течь) до максимально сильного проходящего потока.
Показал это примитивной картинкой, на которой:
- входной патрубок с напором назван стоком;
- место выхода воды (истечения) обозначен истоком;
- рукоятка управления или вентиль со штоком — затвор.
Аналогичным образом работает рассматриваемая нами электрическая схема полевого транзистора. Только у нее между стоком и истоком приложено основное постоянное напряжение. Эту область называют каналом. Он выполнен из полупроводника определенной структуры:
- n-типа (преобладают электроны — носители отрицательных зарядов);
- p-типа — с излишком положительных дырок.
На чертежах эти выводы показываются одним из следующих образов.
На обозначении затвора нам надо обращать внимание на направление стрелки. У полупроводников n- канального типа она направлена на затвор, а с p- проводимостью — в противоположную сторону
Любой field-effect transistors является полупроводником, причем управляемым. Это значит, что он пропускает через себя нагрузку исключительно в одну сторону, а противоположное движение электрических зарядов всегда заблокировано.
Движение тока через полупроводниковые переходы всегда направлено от стока к истоку, как и воды в кране
Это важно запомнить.. Функции закрытия или открытия этого крана (затвора), а также роль регулирования силы потока электрических зарядов возложены на затвор
Здесь действует известный всем закон Ома:
Функции закрытия или открытия этого крана (затвора), а также роль регулирования силы потока электрических зарядов возложены на затвор. Здесь действует известный всем закон Ома:
Сопротивление среды канала управляет нагрузкой, а на него действует приложенный извне потенциал.
Говоря другими словами: энергия электрического поля, приложенная к затвору, меняет сопротивление внутренних полупроводниковых переходов и влияет на величину тока в выходной силовой цепи.
Слово «поле» здесь знаковое. Оно определило целый ряд транзисторных изделий, работающих по этому принципу управления.
Потенциал электрического поля регулирует величину сопротивления через силовой полупроводниковый слой (канал), закрывая/открывая транзистор или изменяя ток через него.
Аналогичным образом управляются биполярные транзисторы (БТ), про которые у меня на блоге опубликована предыдущая статья.
Только у них силовая цепь образована меду коллектором и эмиттером, а схема управления работает от тока, образованного приложением напряжения между базой и эмиттером. У БТ своя система обозначения выводов, но те же два внутренних контура (силовая цепь и цепочка ее регулирования).
Заостряю внимание: при одном и том же напряжении между входом и выходом полевого транзистора (сток-исток) потенциал на затворе изменяет электрическое сопротивление встроенных полупроводниковых переходов.
Причем происходит это по одному из предусмотренных заранее сценариев. О них я последовательно рассказываю дальше.
Biasing (quiescent current)
The quiescent operation point will Influence the gain of the transistor, and change theoutput waveform (linearity) and spectral purity.
The Quiescent current you should target is 20ma up to 40ma (for one IRF530 means about 40ma up to 80ma for a pair of IRF530) is the magnitude you should target and you need to replace the R7 resistor with a 220R to achieve this result. The biasing voltage is about 3.5Vdc up to 3.7Vdc. In order to achieve this correct biasing (40 up to 80ma for 2 IRF530), R7 and VR1 resistor are important and should be adjusted with different value in order to provide the suitable biasing (3.7v and 40ma max). One thing very important and i notice the biasing should be adjusted according the pair IRF530 you are using . My setup is about 3.73vdc in order to achieve a perfect modulation and a great spectral purity . In accordance you should pay a special attention for the biasing setup with this kind of Mosfet . To provide you an example during my test initially i was using the stock IRF530 provided with the kit and my initial biasing was about 2.5 up to 2.7vdc for a great biasing . After blowing my mosfet during many test and obviously some mistakes i swap with new IRF530 and my initial setup with 2.7vdc was simply terrible , providing a terrible AF (modulation) quality and spurious with a terrible spectral purity . With the new IRF530 my final setup is finally 3.7vdc with 60ma current . I am using this setup for more than one year and this amplifier is running really like a charm with a great modulation and a good spectral quality.
Tuning procedure
To tune properly this amplifier you need the following equipment :
-Lab power supply with current and voltage control.
-a TinySA to check the specterum purity , IMD and harmonics level
My heathsink is not as big but i limit the output power to 25w for FT and digital mode and about 25 up to 45w for SSB and CW . For the output power limitation the key and it is mandatory you really need a current limitation power supply due to the avanlanche effect with this kind of MOSFET. In fact you need 2 power supply source to power up this amplifier:-One output for the device and this also will be used for the biasing : about 12vdc up to 14vdc max, this is the main voltage-In parallel you will connect to the step down power supply module with current limiting capabilities to feed L1 (L1 is only connected to one side to feed the source through the output transformer) This part is the key.
To setup the amplifier :-To setup the biasing you need to disconnect the source voltage and just feed the amplifier with the main voltage-Apply the main voltage, trigger the PTT and setup the bias to 3vdc with the variable resistor
When done you can apply the Source voltage and setup the current limitation to the minimum, the source voltage is adjusted to about 12 up to 13vdc-You will apply with your transmitter about 500mw maximum-Trigger the Ptt and apply the power up to 500mw-Check the Biasing voltage and current (The current should be below 100ma and the perfect one should be from 40 up 60 or 70ma)-Check the source voltage and it should null since the current is null-Increase bit by bit the source current until the output power is starting to increase. When you reach about 30 up to 40w you can stop to increase the source current. meanwhile double check the biasing and it should be stable to 3vdc.
If you have a 2 tone generator you can now finalize the biasing and check the spectrum with a spectrum analyzer like TinySA-apply 2 tones or use your microphone and increase bit by bit the biasing voltage until you reach a perfect modulation and spectrum.
You need now to finalize the Drain current and when applying some power (Tune or CW carrier) , the current should drop a bit and for exemple if the drain voltage is 12vdc when operating the amplifier the voltage should drop to about 8vdc . This drop of the drain voltage is not critical at all and you will notice during SSB , the voltage will remain stable. For this kind of amplifier this is the key and your amplifier will last for ever avoiding any catastrophic avalanche effect with blowing your MOSFET.At this stage you amplifier should be setup with about 30 up to 40w output power with a great modulation and spectrum. You should notice the Source voltage will drop on the peak of the modulation which is normal and this will protect the amplifier from some catastrophic avalanche effect. Meanwhile the biasing is protected by the diodes in case of increase of the heat.
IRF530 IMD & Harmonics
Spectral purity , IMD, Harmonics and FCC or ETSI rules:
In France RF power amplifier transmitting on a frequency below 30 MHz, “spurious” and harmonics must be at least < -50 dB below the mean power of the fundamental emission for a < 25w transmitter or amplifier . If i am not mistaken for USA is < -43 dB
Achieving < -50 dB is difficult to achieve and even most of the commercial TRX cannot reach such perfomance.
In a real life for H2:
From -50 up to -40dB is considered as a good result
From -40 up to -35dB is considered as acceptable
From <-35 is considered as a non-desirable result.
50dB down for 3rd order products H3 is considered as acceptable, therefore it is recommended to reach between -55db up to -60dB
The IRF530
The IRF530 is not design at all for HF usage and few things shall be considered in order to have a FCC compliant amplifier.
Biasing and IMD
-Biasing : Maybe the most important part. The Biasing setup shall be tune with a spectral analyzer . Considering using genuine IRF530 Mosfet, the Biasing range is about 3.30 up to 3.8vdc to the gate with about 30 up 40ma (idq) current per MOSFET. With the initial kit it is simply impossible to achieve such value and you shall replace R7 with a different value (Mine is about 220R but you should try also with different value and some guys are using a 470k Resistor). According the measurement i perform, the IMD and distortion provided are terrible with a voltage below 3.3vdc and a current about 10 to 20ma. During my test i try with about 100ma current for the biasing but results were not satisfactory in terms of spectral purity.
-Output power : i f you are expecting to get more than 60watts output power with a good spectral purity means FCC rules at about -50db just forget it , you will never achieve it. According some test and the measurement i perform hereafter the overall results :
Biasing 3.73vdc to the gate with overall 40 up to 60ma current and 13.8Vdc for the drain :
All measurement were performed using a 2 tones and IMD capabilities provided by PiHPSDR and Quisk.
-15 to 50w output with 0.5w input : IMD and 2nd/3rd Order harmonics < -40db up to 47db –> acceptable
-50 to 60w output with 0.5w input: IMD 2nd/3rd Order harmonics< -30 up to -25db , Not so good
-65w and above watts output with 1w input: IMD and harmonics start to grow significantly and almost reach the fundamental level . IMD are only about -15 up to -20db.
-70w output : Just forget it , the IMD + 2nd/3rd Order harmonics are like a Xmas tree on the Spectral analyzer . H2 and H3 reach fundamental level .
if you are expecting a full power means about 70w amplifier compliant with FCC using IRF530 or 510 JUST FORGET IT . Instead it should be more suitable to use dedicated HF transistor likely MRF186 , RD100HHF1, MRF254 etc etc ……
The maximum acceptable input power range is about 0.5 up to 1w to reach FCC compliancy.
Below 22w output with about 0.5w input with a correct biasing the amplifier is acceptable in terms of IMD and Spectral purity.
For 15 to 20w output with 0.5w input with “PS” Pure Signal capabilities from piHPSDR i manage to reach -55db for the H3 3rd order products and about -50dB for H2 2nd order products.
Hereafter a snapshot with Pure Signal activated on 40m with about 20w output. The signal is pretty much clean nearby the carrier.
Recommendations
-For this technology of MOSFET (IRF510, 520 or 530) the maximum input power is 1w for one MOSFET and 1.5 max if using 2 MOSFET . Therefore the best results in terms of spectral purity is with 0.5w up to 1w input.
Building this kind of amplifier for you QRP rig will teach you a lot in terms of spectral purity, IMD , biasing , Fourier Transform, Harmonics and many more . It remains a great experimentation platform and it will provide the basis if you are moving for a more QRO amplifier using LDMOS technology.
If you are using an IRF510 during experimentation with this mosfet i notice, the minimum drain voltage you should use is about 24vdc, 28vdc will be perfect . With 13 up to 22vdc, the IRF510 is a bit unstable with a high impedance at the input and a significant capacitance at the output and will produce IMD and non desirable spurious . Feeding the drain with 28vdc for an IRF510 is providing a stable amplifier with reasonnable spurious.
-Biasing : for IRF530 the maximum idq current is about 30 to 40ma (Voltage will be between 3.5v and 3.7v) and i adjust mine to 3.7vdc for 40ma current. A proper adjustment of the biasing is really the key to achieve a clean amplifier. Never use the the Bias to adjust the output power. A wrong biasing will provide spurious , IMD , modulation clipping and distortion. With an unproper biasing the 2nd/3rd Order harmonics will be non acceptable.
-Thermal Runaway protection is MANDATORY with this kind of MOSFET not only for the Mosfet protection but also for the Spectral purity. With or Without it is day and night.
-A protection controller is highly recommended to protect the Amplifier (SWR, Bias and Gate/drain current/voltage)
-Current limiting circuit for the Drain and Gate voltage is mandatory
-Drain Voltage for IRF530 should not be above 14vdc;
-Gate biasing voltage should not exceed 4v for IRF530 MOSFET (Mine is 3.7vdc)
-Biasing Voltage and current should have about 3.7v with about 40ma current per transistor . My setup is 3.73vdc for about a total of 60ma biasing current.
-A good quality LFP filter is MANDATORY
Without applying the conditions as above , your amplifier will generate non desirable harmonics level and the spectral purity will not fit the FCC rules we should cope as amateur radio in all respects.
This tiny amplifier is really great and cost-effective (14 Euros for a kit). i can use it even for FT8 or RTTY long QSO without any issue. The output power provided is able to drive nicely my 2 EL519 amplifiers and with 18 up to 20w i can achieve about 300w and 600w
I am driving my tube amplifier (EL519) from my SDR transceivers with only 0.5 watts and i get 15 up to 20 watts output from this amplifier. My overall output power including my tube amplifier is about 270 up 310w which is sufficient.
Amplifier Controller
The controller is monitoring the amplifier current and obviously the SWR and output power
- The amplifier is biased with 3.7vdc with about 70ma quiescent current –> input power is 1w for about 40 up to 55w output.
- The controller is providing the following capabilites:
- Temperature monitoring with dedicated menu to adjust the threshold to trigger a 12vdc Fan
- Current monitoring with a dedicated menu to adjust the max amp (Limitation) in order to cut-off the biasing with an opto relay when the current is too high
- A dedicated menu for the Max SWR adjusment –> It will trigger the opto relay to cut-off the biasing
- A dedicated menu to adjust the output power range you want to monitor . Since the power is about 50w , my adjusment is 100w which is tailoring the bargraph display accordingly.
- Using FT50-43 toroids and 5w 50ohm resistor, the SWR bridge able to handle up to 1Kw
The full package : Gerber , BOM, kicad , pictures, and arduino Sketch for the main controller and the SWR bridge : https://drive.google.com/file/d/1OAA3AwHDP3Jk_RUIIhog9YnVMdybFQ75/view?usp=sharing
The Arduino Sketch : https://drive.google.com/file/d/1E4R0gcUoR4Z5WwKWr_Zc6-ottOrRJNIo/view?usp=sharing
Currently i am using MOSFET amplifier for 3 years with this kind of controller with another amplifier and working perfectly.
before the labelling process
For VD Diodes , i am using BAT41 diodes or 1N5711 . For R1 and R4 since i do not have 50R Resistor , i am using 47R 5w resistor . The Menu is offering to adjust the Resistor Value.
The gerber file for the SWR bridge : https://drive.google.com/file/d/1i1FAbeb4EyGl6EbUAo1TmMHviFV_yVLi/view?usp=sharing
Как паять полевые транзисторы правильно и безопасно: 5 советов
Рекомендую новичкам на этот вопрос обратить самое пристальное внимание. Тогда разочарования от проделанной работы у вас не возникнет
Где спрятана засада или чем опасна статика для электроники
В повседневной жизни статическое электричество мы ощущаем редко, например, при расчесывании волос пластиковой расческой, выходе из автомобиля после поездки или в некоторых других случаях.
Обычно статика доставляет нашему организму небольшие неприятности, которые просто раздражают. Но с полупроводниками дела обстоят иначе.
У МОП транзисторов очень тонкий слой изоляции между затвором и материалом канала. Он образует емкостную связь затвор-исток, затвор-сток. Причем сам диэлектрик создает этот эффект, работая как емкость.
Мы знаем, что любой конденсатор выпускается для работы под определенным напряжением. Если его превысить, то происходит пробой изоляции. Для повреждения оксидной пленки полевика обычно достаточно десятка вольт, а иногда и меньше.
Теперь показываю фотографиями какие опасности мы можем создать своими руками для транзисторов, если не будем соблюдать правила их пайки.
Я взял свой любимый трансформаторный паяльник Момент, включил его шнур питания в розетку, но кнопку включения не нажимал. Один конец провода мультиметра через крокодил посадил на жало, а второй — просто прислонил к пальцу. Установил режим вольтметра переменного тока.
Прибор показывает 28 вольт. Вот такие наводки создаются даже при обесточенном трансформаторе.
Продолжаю эксперимент. Черный щуп оставил на прежнем месте, а красный прислонил к диэлектрической поверхности табуретки, где размещены все приборы.
Почти 6,4 вольта. Когда отделил красный щуп воздушным пространством — показание стало вообще 8 вольт.
А ведь это совершенно случайные замеры, результаты которых зависят от множества факторов, что значит: напряжение может быть значительно больше или меньше.
Мы можем даже не чувствовать эту статику, но ее случайный разряд способен выжечь тонкий полупроводниковый переход кристалла.
Чтобы этого не допустить важно соблюдать обязательные рекомендации
Совет №1: шунтирование выводов
Исключить повреждение полупроводниковых переходов при хранении и работе можно содержанием микросхем, транзисторов, изделий интегральной электроники в слое фольги.
Аналогичный результат, в частности, получается, если обмотать контакты их выводов тонкой медной проволочкой без изоляции.
Совет №2: снятие статики с работающего оборудования
Работать лучше всего профессиональной паяльной станцией с заземленным наконечником. Если ее нет, то заземлите отдельными проводниками жало паяльника и монтажную плату. Выводы транзистора зашунтируйте тонкой проволочкой, которая будет снята после пайки.
Снять опасный потенциал статики с пинцета и инструмента, которым будете работать, позволяет заземляющий браслет на руке или иной части тела. Его сопротивление в 1 МОм исключает возможность опасного статического разряда.
Совет №3: подготовка рабочего места
Сухой воздух северных широт, особенно зимой, способствует накоплению статики на окружающих предметах. Увлажнители и мойки воздуха успешно борются с этим явлением.
Антистатический коврик сразу надежно снимает статические потенциалы, воздействия электрических помех из окружающей среды.
Совет№4: профессиональные смеси
Специальный флюс марки FluxOff не только отлично смывает канифоль и следы от коррозии, но реально убирает статику. Им достаточно просто смочить плату.
Совет №5: быстрая пайка
Выбирайте минимально необходимую мощность паяльника, но работайте им быстро. Опытные ремонтники умудряются разогреть жало, взять им припой, обесточить паяльник и затем припаять деталь на место.
Часть современных микросхем и транзисторов имеет защиту от статики, но это не отменяет необходимости соблюдать правила безопасной пайки со всеми остальными изделиями.
Конструктивные особенности и принцип работы
Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:
- Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
- Импульсный принцип.
Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.
БП на основе силового трансформатора
Упрощенная структурная схема аналогового БП
Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.
Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.
Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.
Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12
Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.
Импульсные устройства
Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.
Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания
Рассмотрим алгоритм работы такого источника:
Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.
Здесь мы поговорим об импульсных блоках питания (ИБП), которые на сегодняшний день получили самое широкое распространение и с успехом используются во всех современных радиоэлектронных устройствах.
Прежде всего, эта статья посвящена для начинающих специалистов по ремонту электронной техники, поэтому материал будет изложен в упрощенной форме и поможет понять основные принципы работы ИБП.
Основной принцип, положенный в основу работы ИБП заключается в преобразовании сетевого переменного напряжения (50 Гц) в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое трансформируется до требуемых значений, выпрямляется и фильтруется.
Преобразование осуществляется с помощью мощного транзистора, работающего в режиме ключа и импульсного трансформатора, вместе образующих схему ВЧ преобразователя. Что касается схемного решения, то здесь возможны два варианта преобразователей: первый –выполняется по схеме импульсного автогенератора (например, такой использовался в ИБП телевизоров 3 – 4 УСЦТ) и второй – с внешним управлением (используется в большинстве современных радиоэлектронных устройств).
Поскольку частота преобразователя обычно выбирается от 18 до 50 кГц, то размеры импульсного трансформатора, а, следовательно, и всего блока питания достаточно компактны, что является немаловажным параметром для современной аппаратуры.
В ИБП используются два принципа реализации цепей слежения – «непосредственный» и «косвенный». Выше описанный метод называется «непосредственный», так как напряжение обратной связи снимается непосредственно с вторичного выпрямителя. При «косвенном» слежении напряжение обратной связи снимается с дополнительной обмотки импульсного трансформатора (рисунок 2).
Уменьшение или увеличение напряжения на обмотке W2, приведет к изменению напряжения и на обмотке W3, которое через резистор R2 также приложено к выводу 1 ШИМ контроллера.
Конструкция усилителя мощности Push-Pull класса A
Конструкция схемы усилителя мощности класса A в двухтактной конфигурации показана на рисунке ниже. Такое расположение главным образом уменьшает гармонические искажения, вносимые нелинейностью передаточных характеристик одного транзисторного усилителя.
В двухтактном устройстве два одинаковых транзистора T 1 и T 2 имеют замыкающие выводы эмиттера. Входной сигнал подается на транзисторы через трансформатор T r1, который подает сигналы противоположной полярности на обе базы транзисторов. Коллекторы обоих транзисторов подключены к первичной обмотке выходного трансформатора T r2 . Оба трансформатора отцентрированы. Питание V CC подается на коллекторы обоих транзисторов через первичную обмотку выходного трансформатора.
Резисторы R 1 и R 2 обеспечивают смещающее устройство. Нагрузка обычно представляет собой громкоговоритель, который подключен через вторичную обмотку выходного трансформатора. Коэффициент витков выходного трансформатора выбирается таким образом, чтобы нагрузка хорошо согласовывалась с выходным сопротивлением транзистора. Таким образом, максимальная мощность подается на нагрузку усилителем.
Доработанный вариант схемы
Вариант доработки схемы, предложенный UR5YW, содержит схему защиты по току от короткого замыкания на выходе, собранную в плюсовой цепи питания стабилизатора.
Рис. 4. Доработанный вариант схемы мощного блока питания на 9-17В и ток 14А от UR5YW.
Добавив в схему параллельно VT3-VT4 еще один транзистор IRF3205 можно будет получить выходной ток до 20А. Силовой трансформатор ТС-180 придется заменить более мощным, например на ТС-270. Собранный правильно и без ошибок блок питания запускается сразу.
Автор оригинальной схемы: RK9UC (ex. RA9UCR). 73!
На схеме исправлены обозначения полевых транзисторов.
Старый, оригинальный вариант обозначения на схеме:
Добрый день. конденсаторы 30000мкф где такие взять?
Добрый день. Вместо одного конденсатора на 30000 мкФ установите три параллельно соединенных конденсатора на 10000 мкФ. Для сборки этого лабораторного источника питания понадобится шесть конденсаторов на 10000 мкФ. Если нужен ток меньше 20А, то можно немного уменьшить емкость. Например для токов до 10А можете установить конденсаторы общей емкостью 30000-40000 мкФ.
Источник
Усилители компании Infineon
В 2009 году компания Infineon представила серию двойных двухкаскадных интегрированных усилителей мощности на основе технологии LDMOS для базовых станций беспроводных сетей. Два двухкаскадных усилителя LDMOS в одном корпусе идеальны для создания компактных конструкций, занимающих мало места на плате.
Усилители PTMA210304M и PTMA210404FL предназначены для приложений WCDMA, LTE и TD-SCDMA, их диапазон рабочих частот составляет 1800–2200 МГц, а выходная мощность – 30 и 40 Вт соответственно. Устройство PTMA080304M для приложений WCDMA, LTE и GSM / EDGE работает на частоте 700–1000 МГц и имеет выходную мощность 15 Вт (табл. 9) .
| Модель | Диапазон частот, МГц |
Применение | Напряжение питания, В |
Коэффициент усиления, дБ |
КПД, % |
Выходная мощность, Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PTMA080304M | 700-1000 | GSM/EDGE | 28 | 30 | 28 | 15 |
| PTMA210304M | 1800-2200 | WCDMA | 28 | 29 | 22 | 30 |
| PTMA210404FL | 1800-2200 | TD-SCDMA | 28 | 27 | 35 | 40 |
Благодаря уменьшенной занимаемой площади интегрированные усилители LDMOS при использовании в базовых станциях сотовой связи помогают удовлетворить требования для работы на нескольких несущих.
Чтобы сбалансировать стоимость и производительность, два устройства предлагаются в пластиковых упаковках с 20 выводами, а одно – в термоупаковке с открытой полостью (рис. 15) .
Рисунок 15 – Корпуса транзисторов компании Infineon
Сегодня компания Infineon выпускает линейку LDMOS-транзисторов (семейство PTFB), предназначенных для применения в сотовой связи (технологии WCDMA и LTE) и имеющих большой коэффициент усиления и высокий КПД, а также высокую пиковую мощность. Они охватывают широкий диапазон частот от 700 до 2700 МГц при средней выходной мощности до 87 Вт (до 480 Вт в точке 1-дБ компрессии).
Кроме того, предлагаются мощные транзисторы (модели PTFA071701GH / PTFA071701HL, PTFA072401E / PTFA072401F, PTVA042502FC) для систем цифрового телерадиовещания с диапазоном рабочих частот от 470 до 860 МГц и средней выходной мощностью до 130 Вт (до 700 Вт в точке 1-дБ компрессии).
Типичные характеристики полевых транзисторов с напряжением питания 28 В моделей PTFA070551E / PTFA070551F мощностью 55 Вт – коэффициент усиления 18,5 дБ и КПД 48%. Для полевых транзисторов PTFA071701GH / PTFA071701HL мощностью 170 Вт усиление составляет 18 дБ, а КПД – 40%.
Для транзисторов PTFA072401E / PTFA072401F с напряжением питания 30 В коэффициент усиления составляет 18 дБ, а КПД – 40%.
Все продукты доступны в бессвинцовых, RoHS-совместимых, термически улучшенных упаковках с открытой полостью и фланцами с прорезями или без них.
↑ Выводы
1. Конечно, идеальный усилитель по идеологии Сакумы я не построил, но надеюсь, хоть на йоту приблизился к нему; 2. В очередной раз пою оду советским триодам 6С33С-В, их возможностям и звучанию;
3. Уверен, трансформаторный тракт — лучший тракт. Следующим объектом для исследования я выбрал трансформаторный однотактник на 6С45П (6Э5П) + 6С33С-В. Займусь сравнением и анализом SE и РР;
4. Данная конструкция МУМ весьма затратна: — по массе и габаритам — 22 кг на канал; — по энергетике — более 230 Вт на канал; — по финансам — более 35 т. р. на канал.
5. Вариативность выбора драйвера дает возможность самым отъявленным аудиофилам прочувствовать разницу в звучании;
Трехлетняя канитель закончена. Задача выполнена. Результатами удовлетворен. Уфф, выдох…
