prajitno, slamet santosa

Download Prajitno, Slamet Santosa

If you can't read please download the document

Post on 13-Jan-2017

229 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349

    PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578 Prajitno, dkk

    37

    PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578

    Prajitno, Slamet Santosa Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, BATAN Jl.Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 e-mail: prajit@batan.go.id, santosa@batan.go.id

    ABSTRAK PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578. Telah dilakukan pembuatan penguat pendorong generator RF untuk siklotron proton 13MeV. Generator RF akan digunakan sebagai sumber tegangan pemercepat bolak-balik siklotron DECY-13 rancangan PTAPB-BATAN. Berdasarkan dokumen rancangan dasar siklotron Decy-13 yang telah dibuat, sumber tegangan bolak-balik bekerja pada frekuensi 77,667 MHz dengan daya RF 10 kW. Pada penelitian sebelumnya telah selesai dibuat RF exciter menggunakan teknik Direct Digital Synthesizer (DDS). Agar exciter dapat mendorong penguat daya RF diperlukan penguat pendorong yang keluarannya mampu untuk mengendalikan keluaran daya RF yang diharapkan. Penguat pendorong RF yang saat ini banyak digunakan untuk aplikasi akselerator adalah teknologi transistor LDMOS. Setelah membandingkan beberapa tipe transistor LDMOS prototip yang telah selesai dibuat dipilih menggunakan transistor LDMOS tipe BLF578. Hasil pengujian penguat pendorong dengan tegangan kerja 42 Vdc dan keluaran daya RF 400 W, diperlukan arus 15,3 A dan daya pendorong 1,4 W. Setelah dilakukan perhitungan data hasil pengujian, diperoleh nilai koefisien korelasi linier antara masukan dan keluaran R2=0,992, power gain 23,98 24,88, power-added efficiency 62 % dan disipasi panas tertinggi 270 W. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa prototip sudah berfungsi dan hasilnya sesuai yang diharapkan, namun pendingin transistor BLF578 masih perlu disempurnakan agar saat dioperasikan, panas yang ditimbulkan masih dalam batas aman.

    Kata kunci: LDMOS, Penguat pendorong RF, generator RF, Siklotron

    ABSTRACT DRIVER STAGE RF AMPLIFIER MANUFACTURE FOR DECY-13 PROTON CYCLOTRON USING LDMOS BLF578. Driver stage of the RF generator for 13MeV proton cyclotron has been manufactured. RF generator will be used as a source of alternating voltage accelerating of DECY-13 cyclotron which is has been designing by PTAPB-BATAN. Based on the basic design documents that has been made, the Decy-13 accelerating frequency will work at 77.667 MHz with RF power of 10 kW. At the previous research it was manufactured an RF exciter using Direct Digital Synthesizer (DDS). In order exciter can drive RF power amplifier, a driver stage amplifier is required, which is output should be able to control the RF power output that is expected. RF driver amplifier that currently widely used for accelerator applications is LDMOS transistor technology. After comparing several types of LDMOS transistor prototypes that have been manufactured, it is selected using type of LDMOS transistors BLF578. Test results with a working voltage of the driving amplifier 42 Vdc and output RF power 400 W, it is required DC current of 15.3 A and driving power 1.4 W. After calculating the data of test results, it is obtained a linear correlation coefficient value between input and output with R2 = 0.992, power gain of 23.98 to 24.88, power-added efficiency 62% and the highest heat dissipation of 270 W. From the test results it can be concluded that the prototype of driver stage RF amplifier is already functioning and the results are as expected, but the cooling of transistors BLF578 still need to be refined in order the generated heat during it operation still within limits. Keywords: LDMOS, RF driver amplifier, RF generation, Cyclotron

    PENDAHULUAN ECY-13 adalah siklotron proton dengan energi 13 MeV yang akan dibangun di Pusat

    Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. Salah satu bagian penting yang akan dibuat adalah sumber tegangan bolak-balik yang dibangkitkan oleh sistem Radio Frequency (RF). Pada penelitian yang

    dilakukan sebelumnya telah berhasil dibuat prototip pembangkit sinyal RF menggunakan teknik Direct Digital Synthesizer (DDS). Prototip pembangkit sinyal RF keluaran dayanya dapat diatur dari 0 sampai maksimum 10 watt dan mempunyai jangkauan frekuensi yang dibatasi oleh band pass filter 76,325 - 78,821 MHz.[1]

    D

  • ISSN 1411-1

    38

    Sumuntuk memAgar siklosistem RmengeluarkDDS RF edaya, seper

    Pentabung elesesuai denEIMAC [3] memerlukaantara DDdiperlukanmenguatkamampu mediperoleh d

    Padpenguat Rpopuler unLaterally (LDMOS) pilihan daldaya yang liniaritas, LDMOS akseleratorpenting sep

    Olehdibahas pendorongmenggunakBLF578 ybroadcast Teknologi

    Strupada GamLDMOSFEyaitu gatedari silikodaerah dendengan Msource (N+secara late

    R1

    1349

    mber teganganmpercepat iotron dapat me

    RF yang akkan daya 10 exciter, pengurti ditampilkan

    nguat daya RFektron jenis trngan data she

    agar dapat man masukan d

    DS RF excitern penguat pendan sinyal keluendorong pengdaya keluaran da saat ini tRF berkemban

    ntuk aplikasi Diffused Madalah mer

    lam aplikasi isangat baguskeandalan dajuga devais

    r dikarenakanperti ruggedneh karena itupembuatan generator kan teknologyang banyak dan industri.

    i LDMOS

    uktur dasar mbar 2. SepET merupakan, drain, dan

    on tipe-n. Drngan doping OSFET biasa+) berada paeral. Doping

    DDS RF exciter

    10 Watt

    Gambar 1. B

    n bolak-balikon negatip seengeluarkan ekan dibuat kW[2]. Sistemuat pendoronn pada Gamba

    F direncanakanriode tipe 3CXeet yang dike

    menghasilkan ddaya RF 300r dengan pendorong yang buaran DDS Rguat daya RF RF sesuai yan

    teknologi solng sangat cep

    akselerator. MetalOxiderupakan stanindustri karen

    s, penguatan (gan harga mus pilihan d

    n persyaratan ess dan resistau pada mak

    dan penguRF siklotr

    gi transistor digunakan

    LDMOSFETperti FET pan devais dengsource. Subs

    rain dan souN+. Akan

    a, pada LDMada daerah P

    P ini dima

    PenpendLDM300 W

    Blok diagram

    k ini digunakecara periodienergi 13 MeV

    harus dapm RF terdiri dang dan penguar 1. n menggunakaX15000A7 deluarkan pabrdaya RF 10 kW0 watt, sehinggnguat daya Rberfungsi untu

    RF exciter agsehingga dap

    ng diharapkanlid state untuat dan menjaTransistor R

    Semiconductndar teknolona: kemampua(gain), efisienurah. Transistdalam aplikatambahan yan

    ansi termal[4].kalah ini akujian penguron DECY-

    LDMOS tipuntuk aplika

    T diilustrasikaada umumnyan tiga terminstratnya terburce merupaktetapi, berbed

    MOSFET daeryang didopin

    aksudkan untu

    nguat orong MOS Watt

    P

    sistem RF unt

    an ik. V,

    pat ari uat

    an an rik W ga

    RF uk

    gar pat n. uk adi RF tor ogi an si, tor asi ng

    an uat 13 pe asi

    an ya, nal uat an da ah ng uk

    menipada

    GambLDMsourcsourcsambmemmengdiberdibenterhudraindraindimo

    dari dbertindengtegandimaoff. Pkonstpada

    Prosiding Perte

    tuk siklotron D

    ingkatkan gaintegangan dra

    Gambar 2.

    Prinsip kerbar 2. Sepe

    MOS didasarkace oleh tegance, VGS, nolbungan p-n

    mbelakangi. Hgalir dari drrikan, lapisanntuk pada daeubung oleh kan-source, VDSn ke sourceodulasikan den

    Jika VDS kedrain ke sourndak sebagai an VDS. Ini

    ngan drain mana lebar kanaPada titik pintan. Arus draGambar 3.

    Penguat Daya RF 10 kW

    V

    muan dan PresAkse

    Vol. 13,

    DECY-13.

    n RF dan menain-source, VD

    Struktur dasar

    rja transistor erti FET padan pada pengngan gate. Pl, source dan yang Hanya arus rain ke sourcn inversi pererah p sehinganal n kondudiberikan, aru

    e. Konduktanngan mengubaecil diberikanrce melalui karesistor dan merupakan

    meningkat, akaal menjadi nonch- off, arusain sebagai fu

    Volume 13, Janu

    sentasi Ilmiah Telerator dan Ap Januari 2012

    ncegah punch-DS, tinggi.

    r LDMOSFET

    dapat dipahada umumnyagaturan arus dPada tegangaan drain me

    terhubung bocor yang

    ce. Jika VGSrmukaan atau

    gga source dauksi. Ketika teus akan mengnsi kanal inah-ubah VGS.

    n, arus akan manal konduksiarus drain sedaerah linie

    an dicapai sul, disebut titik

    s drain-sourceungsi VDS ditu

    RF Out

    uari 2012

    Teknologi likasinya : 37 - 44

    -through

    T.

    ami dari a, kerja drain ke an gate-rupakan

    saling g dapat S positif u kanal an drain egangan

    galir dari i dapat

    mengalir i. Kanal banding er. Jika atu titik k pinch-e relatif

    unjukkan

  • Volume

    PEMBUSIKLOTPrajitno

    Gamba

    Transi

    Bpaling untuk adengantegangaoperasiuntuk odiatur efisiensdibatassangat yang batransfermaksimdigunak340 sersuhu tra

    Bseperti keteran

    Gamba

    TATABahan

    Bpenelitiadalah

    13, Januari 20

    UATAN PENGUTRON PROTON, dkk

    ar 3. Kurvaumum

    istor BLF578

    BLF578 adamodern jenis

    aplikasi industn mode pulsaan 50 V. Karei kontinyu, moperasi pada duntuk opera

    si tinggi dan di pada 800 wmendukung saik. Ukuran hr dari badan t

    mal dan untukkan compounrta penggunaansistor terjagBentuk fisik

    ditampilkanngan sebagai b

    ar 4. BentukLDMO

    A KERJA dan Alat Pen

    Bahan dan ian pembuatasebagai beriku

    012

    UAT PENDORON DECY-13 ME

    a karakteristikm.

    alah transistorLDMOS yan

    tri. Transistor a sampai 12

    ena aplikasi unmaka penguat h

    daya lebih renasi 43 volt direkomendaswatt saja, ke

    seperti suhu ruheatsink harus transistor ke sk membantu d yang baik s

    aan fan blowega. k transitor Ln pada Gaberikut[5]:

    Ke1. 2. 3. 4. 5.

    k fisik dan s