wzmacniacz do kajmana(1), radio, radio1, radio swiat y
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->HOBBYTransceivery KFWzmacniacz KF o mocy 50W na pasmo 3,5MHzWzmacniacz do KajmanaPotrzeba nawiązywania i prowadzeniałączności dalekosiężnych w paśmie 3,5MHzz modulacją SSB skłoniła mnie do opraco-wania i wykonania wzmacniacza o mocywyjściowej 50W. Do niedawna nawiązywa-łem i prowadziłem łączności za pomocąsamodzielnie wykonanego transceiveraKajman II o mocy wyjściowej 10W. Obecniewykorzystuję go do sterowania wykona-nego wzmacniacza. W projekcie założyłemkryteria: minimalnego kosztu, prostotywykonania, dostępności elementów, po-wtarzalności konstrukcji, mocy wyjściowejminimum 50 watów przy częstotliwościsygnału w paśmie 3,5MHz.Wykaz elementów:R1, R3, R8, R9 – 100ΩR2 – 47ΩR4 – 150ΩR5 – opornik zmienny1kΩ/AR6 – 560ΩR7, R10 – 1kΩR11, R12, R13, R14– 0,3Ω(wszystkie oporniki stałeo mocy 2W)C1 – 470µFC2, C4 – 10nFC3 – 120pFC5, C6, C7 – 0,22µFC8, C9, C10, C11, C12,C13 – 0,1µFC14 – 2200µFC15, C17 – 750pFC16 – 1,5nFT1, T2 – IRF520L7806 – stabilizator 6VTr1, Tr2, Tr3, L1, L2– według opisuP1, P2 – przekaźniki12V/5AGniazda wejściowei antenowe UC1Gniazdo bezpiecznikowei bezpiecznik 5AZaciski laboratoryjne– czerwony (+), czarny(-), wyłącznik podświe-tlany 12VPierwsze, nieudane próby z tani-mi tranzystorami bipolarnymi skło-niły mnie do zastosowania tranzy-storów typu MOSFET. Po przeana-lizowaniu charakterystyk i parame-trów wybrałem IRF520. Przyjąłem,że wzmacniacz będzie pracowałw układzie przeciwsobnym w klasieAB z prądem spoczynkowym oko-ło 200mA przy napięciu zasilania24V. Niezbędne było dobranie parytranzystorów o jak najbardziej zbli-żonych parametrach. W tym celuzakupiłem 10 sztuk tych tranzysto-rów i wykonałem trzy serie pomia-ru prądów drenu dla określonegonapięcia polaryzacji bramki każde-go tranzystora. W pierwszej seriipomiarów ustawiłem takie napięciepolaryzacji bramki, aby prąd drenubył zbliżony do proponowanegoprądu spoczynkowego, czyli około200mA. W drugiej serii pomiarówprąd drenu miał wartość około 1A.Trzecią serię pomiarów wykonałemprzy takim napięciu bramki abyprąd drenu miał wartość około 2A.Każdy pomiar wykonałem szybko,przyciskając tranzystor do radiatoraz pastą termoprzewodzącą. Tymprostym sposobem wyselekcjono-wałem jedną parę tranzystorówo względnie małym rozrzucie para-metrów.Transformator Tr1 nawinąłem napierścieniowym rdzeniu FT82/43 fir-my Amidon. Liczba zwojów uzwo-jenia pierwotnego jest zależna odpoziomu sygnału sterującego po-dawanego na wejście wzmacniacza.Uzwojenie pierwotne ma 11 zwo-jów, a wtórne 5 zwojów i jest na-winięte pomiędzy zwojami uzwo-jenia pierwotnego. Oba uzwojenianawinięte są drutem o średnicy0,5mm w igelicie. Oporności R1, R2,R3 wraz z impedancją uzwojeniapierwotnego Tr1 stanowią obciąże-nie transceivera sterującego pracąwzmacniacza. Podane w opisie war-tości dotyczą sterowania sygnałemo mocy 10W.Transformator Tr2 zawiera dwauzwojenia po 11 zwojów, nawiniętedrutem o średnicy 1mm w emalii nardzeniu pierścieniowym FT114/43firmy Amidon. W tych uzwojeniachRys. 1. Schemat ideowy wzmacniacza50Świat RadioMaj 2007występuje składowa stała prądudrenu tranzystorów, którego war-tość szczytowa osiąga natężenie2A. Transformator Tr3 dopasowujeoporność wyjściową układu prze-ciwsobnego do impedancji PI-filtraobciążonego linią zasilającą i an-teną. Zawiera dwa uzwojenia na-winięte bifilarnie, po 11 zwojówdrutu o średnicy 0,8mm w emaliina rdzeniu FT114/43 firmy Amidon.Należy zwrócić szczególną uwagęna sposób połączenia i lutowaniauzwojeń transformatora Tr2 orazTr3 w układzie.Dławiki Dł zawierają po oko-ło 20 zwojów drutu o średnicy1mm w emalii nawiniętego na prę-tach ferrytowych o średnicy 8mmo względnie dużej przenikalnościmagnetycznej.Indukcyjności L1 oraz L2 zawie-rają po 20 zwojów drutu o średnicy0,8mm w emalii nawiniętych nardzeniach pierścieniowych T68/2firmy Amidon.Płytkę obwodów drukowanychzaprojektowałem i wykonałem,uwzględniając symetryczne roz-stawienie elementów. Ścieżki prze-wodzące duże prądy wzmocniłemwlutowując drut miedziany, sre-brzony o średnicy 1mm. W płytcedrukowanej wyciąłem prostokątneotwory na tranzystory, które przy-kręciłem do radiatora za pośrednic-twem przekładek mikowych z pastąprzewodzącą ciepło. Rozmieszcze-nie elementów układu pokazałemna rysunku 3. Wszystkie elementysą wlutowane po stronie ścieżekprzewodzących. Oporniki mają moc2W. Ustaliłem punkt pracy tranzy-storów na około 200mA za pomocąopornika zmiennego R5. Pomiaruwartości prądu statycznego doyko-nałem metodą pośrednią, mierzącnapięcia na opornikach źródłowychR11 i R12. Powinny mieć wartośćokoło 0,03V.Do zasilania układu wzmacnia-cza wymagany jest zasilacz, nieko-niecznie stabilizowany, o napięciu24V i o wydajności prądowej 5A.W zasilaczu zastosowałem trans-formator TS120/18 (2×16,8V), mo-stek prostowniczy 10A oraz zestawczterech równolegle połączonychkondensatorów filtrujących o po-jemności 6800µF/35V każdy.Przełączanie nadawanie–odbiórzrealizowałem na dwóch przekaź-nikach P1, P2 zasilanych napię-ciem 12V włączanym przyciskiemPTT. Pomiarów mocy wyjściowejdokonałem metodą pośrednią. Po-dawałem napięcie sinusoidalneo częstotliwości 3,7MHz na wej-ście wzmacniacza. Jednocześniemierzyłem wartość napięcia mul-timetrem z sondą na sztucznejoporności obciążenia 50Ω. Wartośćnapięcia szczytowego na wyjściuwzmacniacza wynosiła 70V przyniezniekształconym sygnale sinuso-idalnym obserwowanym na ekranieoscyloskopu. Oporność obciążeniawykonałem łącząc równolegle 20sztuk oporników o wartości 1kΩo mocy 2W każdy. Za względu nasilne nagrzewanie się tych oporni-ków pomiaru mocy dokonywałemw czasie co najwyżej 20 sekund.Obudowę wykonałem z profilialuminiowych: ceownika, kątowni-ka i kształtownika – radiatora. Ra-diator ma szerokość 165mm, a dłu-gość 200mm. Na przedzie obudowyumieściłem wyłącznik oraz dwiediody sygnalizujące odbiór lubnadawanie. W tylnej części umieści-łem gniazda wejściowe i wyjścioweUC1, dwa zaciski zasilania (+), (–)oraz gniazdo CINCH włączaniaprzekaźników.Oporność obciążeniaWnioskiTranzystory serii IRF5xx prze-znaczone są do pracy impulsoweji przełączającej. Przy ich nietypo-wym zastosowaniu we wzmacnia-czu analogowym w.cz. klasy ABpojawia się problem odprowadze-nia nadmiaru ciepła z małej po-wierzchni ich radiatorów. Należybardzo starannie umocować te tran-zystory w centrum dużego radia-tora, stosując jak najcieńsze pod-kładki mikowe oraz pokrywając ichpowierzchnie pastą przewodzącąciepło. Z charakterystyki IRF520i z wyników doświadczeń wyni-ka, że przy zwiększeniu napięciazasilania wzrasta moc wyjściowawzmacniacza, ale pojawia się zbytduża, niemożliwa do odprowa-dzenia ilość ciepła w strukturzepółprzewodnika. Wydaje się, żeznacznie bezpieczniejszym rozwią-zaniem byłoby zastosowanie kilkupar tych tranzystorów w połączeniurównoległym. Zmniejszyłoby sięobciążenie każdego z nich i zwięk-szyła moc wyjściowa wzmacniacza.Występuje również potrzeba zasto-sowania układu zabezpieczającegoprzed zwarciem wyjścia lub jegoodłączenia od obciążenia.Jerzy Mroszczak SQ7JHMOpis minitransceiveraSSB QRP Kajmanbył opublikowany w ŚR8/2006 (str. 49-51)Świat RadioMaj 200751
[ Pobierz całość w formacie PDF ]