PA70H – wzmacniacz 50W na 70MHz

© opr. Piotr Bryl SP2DMB ver. 1.1 14.01.2014 www.sp2dmb.cba.pl sp2dmb@gmail.com

Poniższe opracowanie dotyczy budowy wzmacniacza mocy dla pasma 4m. Sercem urządzenia jest mosfet firmy Mitsubishi RD70HVF1. Pomimo, że jest dedykowany na wyższe pasma, to jednak pracuje stabilnie na 70MHz. Moc wyjściowa wynosi od 45 do 55W, przy sterowaniu ok.3,5W lub więcej. Układ jest zasilany napięciem standardowym 13,8V i pobiera ok. 7-8A. Wzmacniacz to nie tylko tranzystor mocy, to także elementy dodatkowe, które pozwolą na szybką konfigurację z dowolnym urządzeniem. Dlatego na płytce znajdują się wszystkie niezbędne bloki do budowy kompletnego wzmacniacza. Nie będzie zatem potrzeby budowy dodatkowych płytek i zbędnych przewodów. Płytka jest jednostronna, cynowana z soldermaską. Wymiary: 84x146mm. Układ zaopatrzono w proste systemy zabezpieczeń: przed nadmiernym prądem i SWR oraz kontrolę temperatury. Te dodatkowe układy pozwolą na bezpieczne korzystanie ze wzmacniacza oraz umożliwą montaż na mniejszym radiatorze. Wielkość radiatora przy którym nie jest wymagany wentylator to: 124x150x35mm Zestawy do montażu będą dostepne w kilku wersjach. Między innymi: PA70HLI oraz PA70H. Pierwsza wersja będzie wymagać sterowania ok. 100mW (LI – Low Input) i wymaga dodatkowego stopnia w postaci wzmacniacza PA70, druga max. 3-5W (H – High). We wzmacniaczu będą trzy możliwości jego włączenia:

- przez podanie masy GND (standard) : -P - przez podanie plusa - +13,8V: +P - RF VOX – automatyczne włączenie po podaniu sygnału wcz z możliwością

regulacji zwłoki. Wzmacniacz jest w obudowie o wymiarach: 160 x 80 x 190mm. Na radiatorze

jest przewidziane miejsce na dodatkowy driver PA70. Wielkość radiatora pozwala na korzystanie ze wzmacniacza bez wentylatora.

Na następnych stronach znajduje się opis wzmacniacza PA70H.

Poniżej przedstawiam schemat blokowy, a następnie omówię za co są odpowiedzialne poszczególne z nich:

1. RF VOX – pozwala na pracę bez potrzeby używania dodatkowego

przewodu do PTT. Aby z niego korzystać należy dobrać stałą czasową DELAY potencjometrem. Na płytce uwzględniono dwa miejsca na kondensatory elektrolityczne.

2. PTT PLUS – układ pozwala załączyć PA poprzez podanie +13,8V na wejście „+P”.

3. PTT GND – tu jest odwrotnie. Podanie masy – GND na „-P” przełącza wzmacniacz na nadawanie.

4. FAN TEMP CONTROL – jest to czujnik temperatury oparty o LM35. Czujnik ten znajduje się blisko tranzystora mocy i jest poprzez pastę termoprzewodzącą połączony z radiatorem. Sygnał z czujnika zostaje zwiększony na wzmacniaczu operacyjnym LM358. Po wzmocnieniu wysterowuje tranzystor wykonawczy BD139 a ten uruchamia wentylator. Próg zadziałania wentylatora ustawiamy potencjometrem montażowym P1. Prędkość wentylatora jest wprost proporcjonalna do temperatury.

5. ATMEGA8 PA CONTROL – opcjonalny dodatek do wzmacniacza. Jest to RF MULTIMETER (ze zmienionym pomiarem prądu), który na wyświetlaczu pokazuje: napięcie w układzie U, prąd pobierany I, moc dostarczaną P, graficzny wskaźnik mocy wyjściowej RF, temperaturę radiatora t oraz SWR.

6. INP/OUT – przekaźnik wejściowy wzmacniacza.

7. PA RD70HVF1 – wzmacniacz 50W. 8. SWR BRIDGE – mostek pomiarowy fali padającej FWD i odbitej REF.

Sygnały mogą sterować RF MULTIMETER, mikroamperomierz, linijkę LED. Gdyby sygnał był za mały, można go wzmocnić na drugim – wolnym wzmacniaczu operacyjnym. Wyjścia z mostka można regulować potencjometrami.

9. LPF – trzyobwodowy filtr pasmowy. 10. FINGER – przekaźnik antenowy. 11. SWR ERROR – zabezpieczenie przed nadmiernym SWR. Przekroczenie

zadanego poziomu powoduje zmniejszenie do zera napięcia bramki. Moc wyjściowa spada z 50W do 30W, a prąd z 7A do 4A. Blok wyposażony jest w drugie wyjście dla ewentualnego drivera na przykład stopnia PA70 na RD16HHF1.

12. BIAS PROTECT – jest to tranzystor wykonawczy, który zwiera do masy napięcie bramki. Posiada dodatkowe wyjście.

13. DRIVER POWER REGULATOR – jest to zasilacz regulowany. Pozwala na płynną regulację mocy drivera zbudowanego na RD16HHF1. Zmieniając napięcie drenu (od 5 do 11V) – płynnie zmieniamy moc wyjściową. Zamiast potencjometra montażowego, możemy wyprowadzić potencjometr.

Nie wszystkie bloki muszą być wykonane, aby wzmacnacz mógł poprawnie

pracować.

Schemat ideowy wzmacniacza:

Podział na bloki:

Schemat montażowy

Montaż i uruchomienie Do budowy użyłem radiatora o szerokości 124mm i wysokości 35mm. Może być mniejszy, ale konieczne będzie zastosowanie wentylatora (sterowanie jest na płytce). Długość radiatora wynosi 146mm, tyle ile płytka PCB. Przykładamy płytkę i wiercimy pierwszy otwór. Mocujemy płytkę i wiercimy pozostałe. Następnie gwintujemy na M3. Jeśli będzie to PA wraz z driverem, robimy otwory pod PA70. Płytka PA70H musi być skrajnie umieszczona, dlatego żeby RD70HVF1 przypadł na środku radiatora (lepsze odbieranie ciepła).

Na bocznej powierzchni wiercimy i gwintujemy otwory do zamocowania radiatora do obudowy.

Po tych czynnościach usuwamy wiórki pozostałe po obróbce:

Po przykręceniu płytki lutujemy diody 1N4148:

Kondensatory, dławiki i pozostałe elementy:

Przed zamontowaniem tranzystora mocy RD70HVF1, należy sprawdzić działanie poszczególnych stopni dodatkowych jak: działanie RF VOX, PTT przez podanie masy, PTT przez podanie plusa, próg działania wentylatora (jeśli będzie). Potencjometr 4,7k w biasie tranzystora ustawiamy w pozycji suwaka na GND.

Schemat połączeń

Dla ułatwienia - gdzie co jest na płytce – kilka zdjęć:

Przekaźnik INP/OUT. Przewód koncentryczny z lewej – INP/OUT 70MHz, z prawej bypas toru RX

Od lewej PR-ki: czarny 50k – ustawienie zwłoki DELAY przy przechodzeniu z nadawania na odbiór, u góry (widać część) – 4,7k – regulacja napięcia wyjsciowego

zasilacza LM317, na dole 4,7k – ustawienie napięcia bramki RD70HVF1. Po prawej ugóry: bezpiecznik polimerowy 6A (żółty kolor) Na dole po prawej

wywiercone miejsce na czujnik temperatury LM35.

U góry po lewej: PR-ek od regulacji wzmocnienia drugiego wzmacniacza operacyjnego, bardziej w prawo – regulacja progu zadziałania wentylatora (układ współpracuje z termometrem LM35). Dwa niebieskie PR-ki: górny – regulacja napięcia odbitego REF, regulacja napięcia padającego FWD. Napięcia pochodzą z mostka SWR – zdjęcie poniżej:

W tej samej komorze znajduje się LPF i przekaźnik antenowy FINDER:

A tak wygląda zamontowany główny tranzystor RD70HVF1. Należy stosować dodatkowe złączki (drut CuAg) do podania masy na źródło tranzystora (obudowa)

oraz pamiętać o posmarowaniu go od spodu pastą termoprzewodzącą.

Czas na obudowę i ekrany:

Podłączamy napięcie do PA i przełączamy go na nadawanie (bez sterowania sygnałem). Potencjometrem 4,7k ustawiamy napięcie ok. 1,9 -2,0V na bramce tranzystora:

Podajemy sterowanie i stroimy na największą moc wyjściową.

A teraz przedstawię osiągnięcia wzmacniacza PA70H. Wzmacniacz badałem w dwóch konfiguracjach. Pierwsza – sterowanie bezpośrednio z transwertera TS70, druga z dodatkowym driverem na RD16HHF1 – PA70.

1. Sterowanie z transwertera TS70.

Moc wyjściowa transwertera wynosi ok. 100mW. Wraz z PA70H moc wzrasta do nieco ponad 30W !!!

+ = 30W

Transwerter TS70 Amplifier PA70H 2. Sterowanie z dodatkowym driverem PA70

Moc wyjściowa transwertera i wzmacniacza PA70 wynosiła ok. 3,5W. Moc wyjściowa wzrosła do ok. 45W. Podczas różnych prób uzyskałem moc ponad 50W out !!!. W zależności od dopasowania moc ta będzie się wahać pomiędzy 45-55W.

+ = 45W TS70 + PA70 Amplifier PA70H

Wszelkie sugestie i uwagi – mile widziane !

Proszę do mnie pisać na : sp2dmb@gmail.com Film na YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=6-cXMDKAvjg&feature=youtu.be

Mam nadzieję, że opis ten pozwoli na budowę wzmacniaczy nie tylko na to pasmo, a mosfety Mitsubishi to naprawdę godne polecenia tranzystory ! 73 – Piotrek SP2DMB http://www.sp2dmb.cba.pl/index.HTM http://sp2dmb.blogspot.com/

Korekta do wersji płytki 1.1:

1k / 0,125W

Spis elementów = 1 x Finder Ant1 = 1 x Antenne C2 = 1 x 68p/100V C3 = 1 x 100p/100V C4 = 1 x 68p100V C20 = 1 x 40p C32 = 1 x 12p C34 = 1 x 22p C36 = 1 x 2,2p C37 = 1 x 47µ C38 = 1 x 22µ C45 = 1 x 25p C50 = 1 x 1µ C57 = 1 x 47µ* C1,C63 = 2 x 47p/500V C12,C49 = 2 x 10µ C21,C22 = 2 x 56p C33,C46 = 2 x 65p C5,C8,C10,C14, C17,C18,C23, C41,C42,C43, C58,C62 = 12 x 4,7n C6,C7,C11,C15, C19,C24,C25, C26,C27,C28, C29,C30,C31, C35,C39,C40, C44,C48,C51, C53,C54,C55, C56,C59,C60, C61 = 26 x 100n C9,C13,C52 = 3 x 100µ D3 = 1 x 2,7V D1,D2,D4,D5,D6, D7,D8,D9,D10, D11,D12 = 11 x 1N4148 F1 = 1 x 12A F polimer1 = 1 x 6A Jp1,Jp2 = 2 x Jumper L1 = 1 x 2t/6,5mm/CuAg 1mm L2 = 1 x 10t/6,5mm/1,2mm L4 = 1 x FB L5 = 1 x 5t/6,5mm/diam 1mm CuE L6 = 1 x 15uH L11,L12,L13, L14 = 4 x 33µH L3,L10 = 2 x VK200 L7,L8,L9 = 3 x LED1,LED2 = 2 x

M = 1 x Motor P,P,P,P,P3 = 5 x 4,7k PR P1,P2 = 2 x 22k PR Q1 = 1 x RD70HVF1 Q2 = 1 x BD139 Q3 = 1 x BDP953 Q6 = 1 x BC 547 Q4,Q5 = 2 x BCP52 R1 = 1 x 120 R5 = 1 x 820 R15 = 1 x 8,2k R23 = 1 x 240 R16,R19,R21 = 3 x 2,2k R2,R9,R14,R18, R20,R22 = 6 x 1k R3,R4 = 2 x 220 R6,R10,R12,R17, R24 = 5 x 4,7k R7,R13 = 2 x 100k R8,R11 = 2 x 1,8k Rel1 = 1 x 2 x Um SW1 = 1 x 1×ON U1 = 1 x LM358 VR1 = 1 x LM35DZ VR2 = 1 x LM317