Wzmacniacz KF 50W IRF510 listopad 2010
Wzmacniacz na tranzystorach IRF510. Przy zasilaniu napięciem stabilizowanym 24V uzyskałem moc 50W. Przy napięciu zasilania 13,6V moc wyjściowa ma wartość około 25W. Zastosowałem nietypowe sterowanie bramek tranzystorów z jednego uzwojenia transformatora Tr1. Dzięki temu występuje samoczynna symetryzacja sterowania tranzystorów mocy. Transformator Tr1 wykonałem na rdzeniu BN-43/202 nawijając 3 zwoje jako uzwojenie pierwotne i 1 zwój jako uzwojenie wtórne, drutem Cu o średnicy 0,55mm. Występuje potrzeba doboru tranzystorów tak aby rozrzut ich parametrów był nie większy niż 5%. Zastosowałem w ich źródłach oporniki o wartości 0,1ohm o mocy 2W. Prądy spoczynkowe we wszystkich tranzystorach mają wartość około 120mA. Transformator Tr2 wykonałem na rdzeniu BN-43/3012. Uzwojenie pierwotne wykonałem z mosiężnej rurki od anteny teleskopowej a wtórne 3 zwoje nawinąłem drutem srebrzanką 0,6mm w izolacji z koszulki termokurczliwej odpornej na temperaturę.
Wzmacniacz KF 150W IRF840 marzec 2012
Wzmacniacz o mocy 150W wykonany na tranzystorach IRF840. Zastosowałem cztery sztuki parowanych tranzystorów. Zasilacz znajduje się wewnątrz obudowy i wykorzystuje dwa transformatory sieciowe po 150W każdy. Górną część obudowy stanowi radiator, który odprowadza ciepło z pracujących tranzystorów. Sterowanie przełączaniem nadawanie - odbiór wykonano na przekaźnikach zasilanych napięciem 12V pochodzącym z włącznika PTT w transceiverze sterującym.
Schemat wzmacniacza w układzie przeciwsobnym z tranzystorami IRF840. Dla częstotliwości 3,7MHz wzmacniacz oddaje moc czynną około 150W a dla częstotliwości 7,1MHz oddaje moc czynną około 100W na oporności obciążenia 50ohm przy sterowaniu sygnałem sinusoidalnym. Dławiki dł1 i dł2 mają indukcyjność 22mikroH, nawinięte drutem Cu o średnicy 1mm na pręcie od anteny ferrytowej o średnicy 8mm. Transformator Tr2 wykonałem nawijając bifilarnie 8 zwojów drutu Cu o średnicy 1mm na rdzeniu toroidalnym FT240-43.
Projekt graficzny płytki drukowanej wykonany na papierze milimetrowym.
Wzmacniacz KF 100W 2SC5200 luty 2013
Tranzystory typu IRF są przystosowane do pracy przełączającej a nie do wzmacniania sygnałów analogowych. Postanowiłem zaniechać budowy wzmacniaczy na tych tranzystorach. Dlatego kolejnym etapem prac było poszukiwanie tranzystorów bipolarnych o dużej mocy i zaprojektowanie wzmacniacza w układzie przeciwsobnym z dwoma tranzystorami tak aby uniknąć kłopotliwego w stabilności równoległego połączenia tranzystorów typu IRF. Powstał wzmacniacz o mocy wyjściowej 100W z wykorzystaniem tranzystorów 2SC5200. Częstotliwość graniczna tych tranzystorów to 30MHz dlatego wzmacniacz obsługuje tylko pasma 80m i 40m. Zastosowałem zasilacz niestabilizowany o napięciu 60V i wydajności prądowej 8A. W czasie prób uzyskałem na wyjściu wzmacniacza moc skuteczną 120W przy sygnale sinusoidalnym o częstotliwości 3,7MHz i 100W przy sygnale sinusoidalnym o częstotliwości 7,1MHz.
Transformator wejściowy nawinięty jest jednocześnie trzema drutami Cu o średnicy 0,6mm. Dwa stanowią obwód pierwotny a trzeci zasila bazy tranzystorów. Transformator wyjściowy wykonany jest na dwóch sklejonych ze sobą rdzeniach rurkowych. Układ wzmacniacza zasilany jest niestabilizowanym napięciem 60V a polaryzacja tranzystorów i prąd spoczynkowy pojawia się dopiero w momencie wciśnięcia PTT. Wartość prądu spoczynkowego ustaliłem na 160mA. Można to ustawić zmieniając wartość opornika 8,2ohm oznaczonego gwiazdką jednocześnie mierząc napięcie na opornikach emiterowych.
Aby dokonać ustalenia prądów spoczynkowych wstawiłem opornik oznaczony gwiazdką o oporności 10ohm i dokładałem równolegle oporniki o takich wartościach aby otrzymać wymagany prąd spoczynkowy emitera 80mA. Dławiki dł1 i dł2 mają indukcyjność 47mikroH i nawinięte są na prętowych rdzeniach ferrytowych o dużej przenikalności drutem Cu-0,6mm. Dławiki dł3 i dł4 mają indukcyjność 22mikroH i nawinięte są drutem Cu-0,9mm na pręcie od anteny ferrytowej o średnicy 8mm. Wzmacniacz cechuje się względnie dużą odpornością na niedopasowanie jego obciążenia. Bez zagrożenia uszkodzenia wzmacniacz może pracować z impedancją obciążeniową od 40 ohm do 300 ohm. Oczywiście tylko przy impedancji obciążenia 50 ohm oddaje maksymalną moc do anteny.
Rysunek, projekt płytki drukowanej wykonany na papierze milimetrowym.
Wzmacniacz KF o mocy 300W styczeń 2009
Projekt graficzny płytki drukowanej wykonany na papierze milimetrowym.
Płyta główna z elementami i tranzystorami przykręconymi do radiatora oraz elementy zasilacza, transformator o mocy 900W, kondensatory elektrolityczne o łącznej pojemności 15000mikroF/100V, mostek prostowniczy 35A/600V.
Oporność sztucznego obciążenia o mocy 220W z możliwością krótkotrwałego przeciążenia do 500W.
Wykonanie obudowy aluminiowej z kształtowników i blach klejonych i skręcanych śrubami.
Wykonałem solidną obudowę i umieściłem wszystkie elementy zasilacza i moduł z radiatorem w tej obudowie. Dołączyłem układ łagodnego właczania do sieci 230V oraz moduł z dwoma przełączanymi Pi filtrami, na pasmo 80m oraz 40m. Zamontowałem jeszcze wiele elementów takich jak wyłącznik zasilania, przełącznik pasm, miernik poziomu napięcia wyjściowego, układ zabezpieczenia termicznego włączający wentylatory, gniazdo zasilania 230V z filtrem przeciwzakłóceniowym, gniazda wejściowe i wyjściowe UC1 oraz gniazdo sterowania PTT.
Widok wnętrza obudowy wzmacniacza. Widoczny jest sieciowy transformator toroidalny o mocy 900W, kondensatory elektrolityczne o łącznej pojemności 15000mikroF oraz moduł układu elektronicznego przytwierdzony do radiatora. Z tyłu widoczne są dwa wentylatory sterowane czujnikami temperatury. Od przodu płyta czołowa z woltomierzem wskazującym napięcie zasilania lub po przełączeniu napięcie w.cz. na wyjściu antenowym. Na płycie czołowej widoczne są przełączniki zmiany pasma KF 80m lub 40m oraz poziomu mocy wyjściowej 50W lub 300W. Ponieważ wzmacniacz pracuje tylko na pasmach 40m i 80m transformator wyjściowy został wykonany na rdzeniu toroidalnym z uzwojeniami ze skręconych drutów Cu-0,9mm. Skręcenie dwóch drutów powoduje lepszą, mniej stratną transformację wyższych częstotliwości.
Widok wnętrza obudowy wzmacniacza. Widoczne są otwory wentylacyjne dwóch wentylatorów. Na tylnej płycie obudowy zamontowałem gniazdo antenowe UC1, gniazdo UC1 wejścia sygnału sterującego, gniazdo CINCH sterowania PTT, gniazdo kabla sieciowego i bezpiecznika 10A oraz zacisk uziemienia. Ze względu na dużą moc transformatora sieciowego i dużej pojemności elektrolitów konieczne było zastosowanie opóźniającego układu załączającego wzmacniacz do sieci 230V.
Złożenie charakterystyk tranzystorów w układzie przeciwsobnym.
Wzmacniacz KF 20W RD16HHF1 grudzień 2016
Wzmacniacz działa w zakresie częstotliwości od 3MHz do 30MHz z nierównomiernością charakterystyki -2dB +2dB w całym zakresie KF. Zbudowany na tranzystorach RD16HHF1 firmy Mitsubishi. Sterowany sygnałem sinusoidalnym o napięciu skutecznym 300mV daje, na obciążeniu 50ohm, 20W mocy czynnej. Wymaga zasilacza o napięciu stabilizowanym 13,6V i wydajności prądowej minimum 5A. Prądy spoczynkowe mają wartość 250mA dla każdego tranzystora. Prąd statyczny całego układu to 800mA.
Zestawienie kosztu elementów: obudowa - 10zł, radiator - 12zł, RD16HH1(3szt) - 54zł, gniazda UC1(2szt) - 7zł, gniazda zasilania - 4zł, przekaźniki w.cz.(2szt) - 11zł, rdzeń wyjściowy - 15zł, rdzeń wejściowy - 4zł, oporniki - 3zł, kondensatory - 4zł, stabilizator 8V- 1,5zł, IRF9830- 1,5zł, elementy montażowe - 8zł.
Razem 135zł
Na zdjęciach pokazano sposób wykonania uzwojenia pierwotnego transformatora Tr2. W otwory rdzenia włożyłem kawałki rurek mosiężnych od anteny teleskopowej, dopasowane do średnicy otworu w rdzeniu. Rurki uprzednio oczyściłem płótnem ściernym zdejmując warstwę błyszczącego chromu. Widać projekt płytki testowej wykonany na papierze milimetrowym. Wzmacniacz znakomicie nadaje się do transiwerów amatorskich.
Wzmacniacz KF 20W sierpień 2015
Jurek SQ7JHM
SQ7JHM
Wzmacniacz KF 150W luty 2018, marzec 2020
Wzmacniacz działa w zakresie pasm 80m i 40m. W zakresie 80m uzyskałem moc 180W sygnału sinusoidalnego na obciążeniu 50ohm. W zakresie 40m moc 120W. Wzmacniacz wykonałem na tranzystorach MOS-FET - IRFP240N. Zasilany jest ze stabilizowanego zasilacza impulsowego o napięciu 48V i wydajności prądowej 16A. Do pełnego wysterowania wzmacniacza wystarczy sygnał wejściowy o mocy około 10W. Obciążenie dla składowej stałej prądu zasilającego tranzystory stanowią dławiki o indukcyjności 16mikroH nawinięte drutem nawojowym Cu-0,9mm na kawałkach pręta anteny ferrytowej o średnicy 8mm. Transformator wejściowy nawinięty jest na rdzeniu BN-43-202. Uzwojenie wykonałem nawijając jednocześnie pięć zwojów trzema drutami Cu-0,5mm. Dwie sekcje stanowią uzwojenie pierwotne a trzecia sekcja stanowi uzwojenie wtórne. Transformator Tr2 nawinąłem na rdzeniu złożonym z dwóch rurek ferrytowych. Uzwojenie pierwotne składa się z dwóch zwojów a uzwojenie wtórne to trzy zwoje linki Cu o przekroju 1,5mm/kw w izolacji silikonowej. Tranzystory wymagają intensywnego chłodzenia. Duży wentylator 14cm skutecznie studzi grzejący się radiator. Układ sterujący prędkością obrotową wentylatora zawiera dwa włączniki bimetalowe jeden o temperaturze załączenia 30'C drugi o temperaturze załączania 50'C. Wentylator zwiększa swoją prędkość obrotową wraz ze wzrostem temperatury radiatora.
Punkt pracy tranzystorów ustalam potencjometrem wieloobrotowym, wartość tego prądu dla pojedynczego tranzystora to 80mA. Łatwo go pomierzyć poprzez pomiar napięcia w punktach A i B na opornikach 0,1ohm. Napięcie to powinno mieć wartość 8mV. Konieczny jest dobór tranzystorów mocy tak aby rozrzut ich parametrów nie przekraczał 5%. W tym układzie wzmacniacza załączenie prądu spoczynkowego odbywa się po włączeniu zasilania wzmacniacza. Przetwornica StepDown daje napięcie +12V. Napięcie 12V załączające przekaźnik dwusekcyjny PK1 pochodzi z zewnętrznego układu transceivera przy załączeniu PTT lub z układu quasi VOX. Układ z dzielnikiem oporowym 1000ohm/3W i 220ohm/3W pozwala na pomiar napięcia w.cz. na wyjściu wzmacniacza. Poziom tego napięcia jest pokazywany w postaci ośmiodiodowej linijki świetlnej. Obserwacja diod umożliwia ocenę siły sygnału na wyjściu i dopasowania anteny. Na schemacie widoczny jest filtr dolnoprzepustowy na dwa pasma 80m i 40m.
Zdjęcie pokazuje płytkę montażową układu wzmacniacza. Pod okrągłą podkładką tekstolitową znajdują się dwa bimetalowe załączniki na 30'C i drugi na 50'C sterujące prędkością obrotową wentylatora. Załączniki bimetalowe, po przekroczenu ich temperatury, zwierają po kilka diod szeregowo połączonych w łańcuch. Tym samym zwiększa się skokowo napięcie na wentylatorze i intensywność chłodzenia radiaotora. Od dołu widoczne są przekaźniki załączające odbiór-nadawanie. W tym układzie przekaźniki są dwa, jeden na wejściu i jeden na wyjściu wzmacniacza. Powoduje to lepszą separację wejścia i wyjścia. Po lewej stronie widać rdzeń BN-43-7051 a w nim uzwojenie rurkowe i wtórne wykonane linką w izolacji silikonowej. Tranzystory IRFP240N znajdują się pod spodem aluminiowych płytek i dokręcone są do radiatora widocznymi śrubami. Po prawej stronie widoczny jest transformator wejściowy z rdzeniem BN-43-202 oraz układ zasilacza 12V do zasilania wyświetlacza diodowego, punktu pracy tranzystorów i wentylatora. Na wyświetlaczu diodowym pokazany jest poziom napięcia wyjściowego i kolejne poziomy temperatury i załączenia wentylatora.
Kilka zdjęć z tworzenia obudowy. Całość wykonałem dopasowując, klejąc i skręcając profile aluminiowe. Górna część wzmacniacza to duży radiator o wymiarach 33cm na 19cm.
Zdjęcie po lewo pokazuje nową wersję wzmacniacza opartego o ten sam schemat. Tranzystory mocy znajdują się pod radiatorami komputerowymi chłodzonymi wentylatorami. Chłodzenie jest bardzo wydajne i nie wymaga pełnej prędkości obrotowej wentylatorów, dzięki temu są ciche. Załączeniem PTT przekaźnika dwusekcyjnego bypass-PA steruje układ quasi VOX. Odpowiednio dobrana stała czasowa załączenia nie powoduje zauważalnych opóźnień. Na płycie czołowej znajduje się linijka świetlna składająca się z dziesięciu diod sterowanych przez oprogramowane Arduino Nano. Sygnał sterujący pobierany jest z dzielnika oporowego 1k/220ohm z prostownikiem diodowym. Składowa stała o wartości proporcjonalnej do poziomu sygnału na wyjściu wzmacniacza steruje analogowym pinem modułu Arduino Nano. Wskaźnik diodowy daje informację o poziomie sygnału na wyjściu wzmacniacza. W zielonej owijce znajduje się rdzeń transformatora Tr2 składający sięz dwóch ferrytowych rurek o średnicy 18mm i długości 34mm. Na lewym poniższym zdjęciu widać płytkę układu quasi VOX z tranzystorami BD139 i BD140. Na prawym poniższym zdjęciu widać przetwornicę napięcia 48V/12V oraz transformator wejściowy z rdzeniem dwuotworowym. Przetwornica znajduje się po przeciwnej stronie grubych radiatorów, daleko od przekaźnika bypass. Odsłuch słabych stacji w najmniejszym stopniu nie jest zakłócony jej pracą.
