[Funk] Robuste PA

[zauberkopf]

Hi !

Also ich suche mir schon nen Wolf ab... aber so richtig habe ich noch kein Beispiel gefunden, wie man eine IDIOTEN SICHERE Endstufe für Kurzwelle baut.
Hintergrund ist folgender : Dual Use.
1. Für meine Selbstbauversuche mit BITX20/40.
Hier ist das Ziel rund 40Watt aus Kernschrott zu erzeugen, das ganze wird ein Wasserdichtes Gehäuse verpackt, damit ich auch bei schlechten Wetter, an Forums runden teilnehmen kann.
Ich habe im ARRL Handbuch ne schöne PA mit 2mal IRF510 gefunden, aber ich will diese unbedingt absichern.

2. Versuche mit Plasma auf 13,5MHZ.
Dafür sollte die Schutzschaltung verdammt schnell reagieren können aber nur die leistung so weit reduzieren, das die PA nicht durchbrennt.

Bis jetzt kann ich mir vorstellen, das ich 2 Zweigleisig fahren muss :
1. Mal SWR-Brücke, die sich ab einem gewissen SWR-Wert rasch auf das Eingangssignal auswirkt.
2. Überspannungsschutz, der sich ebenfalls auf das Eingangssignal auswirkt.

Beim letzteren habe ich eine anordnung von Dioden bei DL9AH Mosfet-PA gesehen, die ein lämpchen aufleuchten lässt.
Aber das Prinzip habe ich ehrlichgesagt noch nicht ganz verstanden.

Wenn ihr noch ein paar schaltungsbeispiele finden würdet, wäre das klasse.

lg JAn

[flogerass]

Wie wärs mit ner Klasse-C Endstufe mit mittels Klasse-D Endstufe modulierter Versorgunsspannung.
Die müsste alle unverbrauchte Energie einfach wieder in den Netzteil-Elko zurückspeißen.

[funky]

Hallo Jan,

wenn du C7, die 7x D1etc. bei Arno´s PA meinst: Das ist ein ganz normaler Spitzenwert-Gleichrichter, dem mit der 125V-Z-Diode eine entsprechend hohe Schwelle verpasst wird. Beim Überschreiten leuchtet D3. Die anschließende ALC-Schaltung ist nur mit Arnos Beschreibung zu erklären. Vermutlich wirst du damit am BITX aber nix anfangen können. Oder hat der einen ALC-Eingang?

Viel Erfolg
Peter

[TDI]

Moin Jan,
vermutlich musst Du eine 100-200watt PA bauen, die Du nur auf 1/10 der Nennleistung drosselst. Die kann dann eine fehlanpassung ab. Es gibt ja quasi zwei Extreme bei Fehlanpassung: Überstrom und Überspannung. Erstes muss sie einfach abkönnen und zweites kann man begrenzen, z.B. mit vielen Dioden wie bei der DL9AH-Endstufe. Arno ist inzwischen 82 Jahre alt. Hab ihn neulich auf 40m gehört...

[zauberkopf]

vermutlich musst Du eine 100-200watt PA bauen, die Du nur auf 1/10 der Nennleistung drosselst. Die kann dann eine fehlanpassung ab. Es gibt ja quasi zwei Extreme bei Fehlanpassung: Überstrom und Überspannung.

Stimmt.. Überstrom ist leicht händelbar.. Da habe ich doch was...

Arno ist inzwischen 82 Jahre alt. Hab ihn neulich auf 40m gehört...

Mit nem Detektor-Empfänger?`;-)

flograss : Ne... Class C mache ich mal später wenn ich nur Plasma erzeugen will.

Vermutlich wirst du damit am BITX aber nix anfangen können. Oder hat der einen ALC-Eingang?

Noch nicht !;-)
Ich dachte aber auch eher daran, die Vorstufe von der PA zu drosseln..

[ferdimh]

Würde gegen das Überspannungsproblem nicht nen fetter VDR helfen, der dann einfach die große Heizerei macht?

[Bastelbruder]

Hallo Jan,
wenn du C7, die 7x D1etc. bei Arno´s PA meinst: Das ist ein ganz normaler Spitzenwert-Gleichrichter, dem mit der 125V-Z-Diode eine entsprechend hohe Schwelle verpasst wird. Beim Überschreiten leuchtet D3. Die anschließende ALC-Schaltung ist nur mit Arnos Beschreibung zu erklären. Vermutlich wirst du damit am BITX aber nix anfangen können. Oder hat der einen ALC-Eingang?

Viel Erfolg
Peter

Die Spitzenwertgleichrichtung in der Arno-Zündplättchenbrate ist sicher nicht nur für die Anzeige. Da gehts tatsächlich um das Abfangen der Spitzen vom überspannten Zustand und aus der Streuinduktivität der Zwangssymmetrierung. Oben drüber steht Schutzschaltung.

Arno ist inzwischen 82 Jahre alt. Hab ihn neulich auf 40m gehört...

Mit nem Detektor-Empfänger?`;-)

Ich habe Arno, den schweizer Kurtli, das Krokodil vom Edersee und den Siggi von der Alb schon mit dem Detektor aufgenommen. Mit 2*20m Draht, IE500, Dipmeter (irgendwoher muß der Träger zur SlowSmokeBroadcast-Detektion kommen) und dem Panzerkopfhörer mit dem ich schon im Kindergartenalter Radio gehört hatte.

Würde gegen das Überspannungsproblem nicht nen fetter VDR helfen, der dann einfach die große Heizerei macht?

VDRs werden von ihren Herstellern gern als ultimative Impulskiller angepriesen, die haben nicht nur den Nachteil einer vergleichsweise riesigen Kapazität (>>1nF) die in HF-Schaltungen sehr störend in Erscheinung tritt, sie sind auch weit unterhalb ihrer Nennspannung hervorragende Dreckeffekt-Mischer die erhebliche Intermodulationsprodukte erzeugen bevor sie abgebrannt sind.

[Celaus]

Überdimensionierte Transistoren benutzen, ähnlich in der Deutschen Welle. Dort werden 250 kW Tetroden benutzt um 100kW Sendeleistung zu erzielen. Dies ist auch der Lebensdauer zuträglich. Aber wer kann sich schon allein die Heizleistung der Katode von 300 A bei 5 V auf die Dauer leisten ! Es ist schon ein Jammer, statt den Kölner Dom reißt die Teledingsbums die Deutsche Welle in Jülich ab. Dabei schneidet hinsichtlich Rentabilität, laufende Kosten, Nutzen und Moral die Deutsche Welle besser ab. Die Funkamateure der VFDB haben dort mit diesen gigantischen Antennen gefunkt. Manche Dipolwände haben 13 dB Gewinn, es ist einfach berauschend.
Galle läuft über, ffupx, Celaus

[Gernstel]

Varistoren altern leider im aktiven Einsatz (also beim Begrenzen von Spannungen) unter erheblicher Veränderung ihrer Eigenschaften. Wenn ich mich recht entsinne, bestehen sie aus einem gesinterten Gefüge von Zinkoxid-Körnchen. Im Spannungsableitbereich kommt es zum Überschlag von Körnchen zu Körnchen und in der Folge zum "Verbacken" derselben mit entsprechendem Anstieg des Stromflusses.

Ich würde mit einer nicht am Anschlag laufenden, also z.B. mit 150 W überdimensionierten Endstufe nur 80 W produzieren und ein 3-dB-Dämpfungsglied nachsetzen, das sollte vor den Folgen einer Fehlanpassung schützen. Das ist natürlich die ineffiziente Weichei-Variante.

Alternativ gäbe es noch vielfältige Schutzbeschaltungen. Also beispielsweise Arnos Spitzenwertgleichrichter gegen Überspannung und eine Feinsicherung (sic!) gegen Überstrom. Oder Spannungsmessung per Diode am Ausgang, dazu Stromsensor wahlweise in der Versorgung der MOSFETS oder per Ringkern-Trafo im HF-Ausgang mit Koppelwindung mit Diodengleichrichter und in Kombination mit der Spannungsmessung dann Einwirkung auf die Spannungs"regelung" des Netzteils.

Dritte Möglichkeit - die angemessene Hardcore-Variante: Eine Schnellwechsel-Fassung für jeden Endstufen-MOSFET!

[duese]

Varistoren altern leider im aktiven Einsatz (also beim Begrenzen von Spannungen) unter erheblicher Veränderung ihrer Eigenschaften. Wenn ich mich recht entsinne, bestehen sie aus einem gesinterten Gefüge von Zinkoxid-Körnchen. Im Spannungsableitbereich kommt es zum Überschlag von Körnchen zu Körnchen und in der Folge zum "Verbacken" derselben mit entsprechendem Anstieg des Stromflusses.

Jein. ZinkOxid-Varistoren bestehen aus gesinterter ZnO-Keramik und in der Mikrostruktur aus Körnern (engl. Grains). Aber es gibt keinen Überschlag. Am Übergang zwischen den Körnern gibt es in der Grenzschicht einen Effekt ähnlich von zwei antiparallel geschalteten Suppressordioden. Ab einer bestimmten Spannung an der Grenzschicht (ca.2,7 - 3V) kommt es zum Durchbruch (aber nicht im destruktiven, sondern im Sinne eines (grundsätzlich) reversiblen Halbleitereffekts). Der genaue Mechanismus ist immer noch nicht abschließend geklärt.

Aber bei unterschiedlichen Beanspruchungen (Dauerspannung AC/DC, Pulsbeanspruchung) kommt es zu unterschiedlichen Alterungserscheinungen, die z.T. den Leckstrom, z.T. die Durchbruchspannung betreffen. Die sind zum Teil reversibel, z.T. nicht. Damit hast Du dann wieder recht.

Die Spannung an einer Grenzschicht ist relativ konstant. Die Durchbruchspannung des Ableiters wird dann über die Dicke der Keramik eingestellt. In der Keramik gibt es dann ein Netzwerk aus vielen Parallel- und Reihenschaltungen solche Kornübergänge (Elementarvaristoren). Das ist auch der Vorteil von ZnO-Varistoren gegenüber Suppressordioden z. B. Die Energie beim Ableitvorgang wird verteilt über das ganze Volumen freigesetzt (Wärme) und nicht nur in einer Grenzschicht wie bei der Diode.

Aus dem Bauch raus würd ich aber auch sagen, dass für HF-Anwendungen die Kapazität der Varistoren zu groß ist.

[zauberkopf]

Dritte Möglichkeit - die angemessene Hardcore-Variante: Eine Schnellwechsel-Fassung für jeden Endstufen-MOSFET!

Jo ! Die Mosfets werden wie Patronen vom MG an nen Gurt getackert und mittels Motor automatisch eingesetzt.
Bei meinen Plasmaversuchen wird das ganze dann auch sicher wie ein MG klingen...

Naja.. ich werde erst mal langsam anfangen.
Eine PA habe ich noch nicht in betrieb genommen, und die erste wird die hier sein :

http://www.phonestack.com/farhan/linear2.gif

Danach erst die mit den 2*IRF...

Denke diese wird auch sehr übersichtlich sein.. den 2n2218 kann ich zum "dimmen" die Betriebsspannung klauen,
dem IRF eine Strombegrenzung und Überspannungsschutz gönnen...

Wie gesagt, ich will da was lernen..

[frickler74do]

Bei mir gilt die Devise, solls was aushalten bei HF, nimm 'ne dicke Röhre^^

Edit:
Plasmagefrickel hatte ich mit einem GU81M Oszillator auf ca 10Mhz gemacht, versorgt aus 2 parallel geschalteten Mikrowellentrafos.
Beim Einschalten der Anodenspannung hat die HF meinen PC resettet, den Fernseher im Schlafzimmer aus gemacht und aus'm Radio kam ein nettes 100Hz - Brummen...
Beim Nachbarn ging auch nix mehr
Das Teil macht Freude...

Incl. 5cm Plasmaflamme am Ende des Drahtes (Antenne )

[zauberkopf]

Aber bei meiner Dual-Use Idee total unpassend :
Der 40m Schrott TRX Soll höchstmöglich Portabel ausgelegt werden. Also muss die PA aus Mosfets bestehen und halbwegs wirkungsgradstark sein.
Das schöne an den IRF510 ist ja, das er so unglaublich billig ist.. also da kann man gut experimentieren.

Und wenn ich wirklich ein Produkt entwickle, kann ich nicht mit Röhren da her kommen.
Also lernen !

lg JAn

[Gernstel]

Jo ! Die Mosfets werden wie Patronen vom MG an nen Gurt getackert und mittels Motor automatisch eingesetzt.
Bei meinen Plasmaversuchen wird das ganze dann auch sicher wie ein MG klingen...

YT-Video davon, Jan, und Du wirst (nicht nur mein) Held!
Die Idee ist ja göttlich!

[zauberkopf]

Du meinst ich wäre dann GröMoKAZ ? (Größter Mosfetkiller Aller Zeiten ? ) hmm...

[ozonisator]

Klasse-E find ich ja recht toll
Bei geschätzten 600W Eingangsleistung (120V AC in, 16A Regeltrafo hat gebrummt ) hat dann den IRFP460 bei 4MHz den Deckel effektvoll aufgemacht. Kompletter Die verdampft
Aber die Plasmaflamme war recht effektvoll , so 7-8cm waren das schon, da geht mit Push-Pull noch mehr.
Und Fehlanpassungen waren nicht großartig dramatisch, viel mehr Uds

[zauberkopf]

ganz vergessen.. heute Nachmittag hatte ich das Radio Communication Handbook (1995) von der RSGB mal durchstöbert.. ( danke Celaus ).
Da war eine schaltung drin, mit 2* MRF454 ( bis zu 140Watt) und einer Schutzschaltung bestehend aus SWR-Meter und 2 Opamps...
Die war NACH dem PI-Filter ( wenn ich das richtig Interpretiert habe ) angeordnet.. hmm..
Und an den Eingängen von den Opamps waren auch noch Kondis dran, und zuvor Widerlinge.
Das ganze sagt mir, das das ALC Signal mit etwas verzögerung erscheint.

Also plötzlicher Kabelbruch müsste die Endstufe zum Ausfall bringen ?

hmm..

Edit : bin etwas müde.. aber wem ein paar englische Suchbegriffe einfallen.. her damit !

lg Jan

[ozonisator]

http://www.youtube.com/watch?v=8ziYqjMQGEQ
Ich glaub sowas dürft genau richtig sein

[zauberkopf]

Das ende : "What do you think ?"
..hmm..
...zum Treffen mitbringen !
Diese Tests.. das ist doch alles Kinderkacke !
Aber wozu brauchen die dann noch die Fassung ?

Jetzt mal ehrlich : HOCH INTERESSANT DAS TEILCHEN !

[ozonisator]

Aber bitte vorher anschnallen wenn du die Preisliste checkst, nicht ganz billig der Kram

[zauberkopf]

Ja... 250Tacken..
Aber damit muss man in der Leistungsklasse einfach rechnen.
Alles andere wird übrigens auch extrem teuer(kondensatoren)... und man muss sogar langsam aber sicher auf das Platinenmaterial achten...

So ab nen KW, können auch PCB's anfangen zu stinken...

[ozonisator]

Hat ja Harald richtig schön demonstriert:
http://www.youtube.com/watch?v=3t3tnfZPrp4

[andi]

Komisch...auf der Frontplatte des 50 V Netzteils steht 1000 W und der Wundertransistor macht daraus 1200 W HF ?????

[zauberkopf]

Keine Panik.. da ist mehr als ein Netzteil beteiligt...

Hier sieht man auch, das nicht normale PCB's verwendet werden. : http://www.w6pql.com/parts_i_can_provide.htm
(nicht sabbern... )
Also Platinenmaterial, das man auch nicht an jeder Ecke bekommt..

Und dann ist mir noch ein schöner Begriff aufgefallen : Mismatch-Unit ! Muss ich mir merken !

Alleine die Dummyload ! Ein 100Watt Widerling kriegste schon noch Bezahlbar... oder wenn Du den richtigen Fragst, umsonst.
Aber dieser HF-Heizkörper.. das ist schon eine ganz andere Liga !

[Peppo]

Und dann ist mir noch ein schöner Begriff aufgefallen : Mismatch-Unit ! Muss ich mir merken !

Warst schneller, aber genau das dachte ich auch. Habe herzlich gelacht, wir machen uns alle Gedanken wie man eine Antenne bestmöglich matchen kann und die haben eine Mismatch-Kiste

[Gernstel]

Es braucht also nur einen BLF578XR Transistor (von Pollin?)

Und ich wollte gerade vorschlagen, mal nach der Schaltungstechnik aktueller medizinischer KW-Bestrahlungsgeräte Ausschau zu halten, die auch extreme Lastschwanken verkraften müssen.

Immerhin zeigen sie im Video doch eine Schnellwechselhalterung für das Teil. So abwegig scheint die Idee gar nicht zu sein.

[Harry02]

Das ende : "What do you think ?"
..hmm..
...zum Treffen mitbringen !
Diese Tests.. das ist doch alles Kinderkacke !
Aber wozu brauchen die dann noch die Fassung ?

Jetzt mal ehrlich : HOCH INTERESSANT DAS TEILCHEN !

Ich frag mich grad, warum der Tr. im Video nur eine Kupferplatte als "Kühlkörper" hat. Wo soll denn die Verlustwärme hin, erst recht bei extremen VSWR-Zuständen?

um OnTopic zu bleiben: Übrigens steht das doch oft bei HF-Transistoren drin... mrf422, mrf455... "resistant to all VSW conditions up to 1:30" oder so. Ist zwar nicht 1:125 wie im Video, aber mit entsprechend konservativer Dimensionierung sollte das doch gehen. Aber ich stand auch noch nie vor dem Problem, sowas zu bauen.

[Bastelbruder]

Dritte Möglichkeit - die angemessene Hardcore-Variante: Eine Schnellwechsel-Fassung für jeden Endstufen-MOSFET!

Ich habe heute noch die in Mellingen erlebte Maschinengewehrsalve im Ohr. Schade daß das nicht angekündigt war. Die Arnobrate hat deshalb etwas verharmlosend auch den Namen Zündplättchen-PA. Ein Schwabe hätte gesagt: Käpselespischdool.

...dann ist mir noch ein schöner Begriff aufgefallen : Mismatch-Unit ! Muss ich mir merken !

Das ist bloß ein Schwingkreis, ohne Verluste produziert der theoretisch SWR-∞, mit einem 1dB-Dämpfungsglied noch SWR-17,4. In der Praxis sind so schlechte Werte nur mit Mühe zu erreichen, aber in der Werbung kommt das gut.

Immerhin zeigen sie im Video doch eine Schnellwechselhalterung für das Teil. So abwegig scheint die Idee gar nicht zu sein.

Das ist usus im Labor.

Ich frag mich grad, warum der Tr. im Video nur eine Kupferplatte als "Kühlkörper" hat. Wo soll denn die Verlustwärme hin, erst recht bei extremen VSWR-Zuständen?

Die nach hinten führenden Wasserschläuche sind doch gut zu erkennen!?

Übrigens steht das doch oft bei HF-Transistoren drin... mrf422, mrf455... "resistant to all VSW conditions up to 1:30" oder so.

In denselben Datenblättern findet man auch deutlich unterschiedliche Angaben für Pq und Ptot (MRF455: Pq=60W Ptot=175W(@25°C)) die (natürlich) den Funkamateur und auch die italo-Brennerbauer fuchsen. "Das Verhältnis läßt sich zu Gunsten der Ausgangsleistung verändern". Dummerweise geht dann die Haltbarkeit etwas zurück.
AN-790 THERMAL RATING OF RF POWER TRANSISTORS (ich hoffe daß der no-referrer-link so funzt)

[Peppo]

In denselben Datenblättern findet man auch deutlich unterschiedliche Angaben für Pq und Ptot (MRF455: Pq=60W Ptot=175W(@25°C)) die (natürlich) den Funkamateur und auch die italo-Brennerbauer fuchsen. "Das Verhältnis läßt sich zu Gunsten der Ausgangsleistung verändern". Dummerweise geht dann die Haltbarkeit etwas zurück.
AN-790 THERMAL RATING OF RF POWER TRANSISTORS (ich hoffe daß der no-referrer-link so funzt)

Link geht! Und tatsächlich ist das das Problem für Amateure. Daher kommt auch der Rahmen, den Jan erwähnt hat. Gleichmäßiger Andruck auf die vermutlich gespindelte Kupferoberfläche. Will man auf eine Wasserkühlung verzichten werden das schnell 2kg Kupferblöcke. Und wie in dem PDF ja auch steht, hat man erst einmal den Punkt erreicht, das der Wärmedurchgang im Transistor selber (Si und BeO) sich dramatisch verschlechtert weil der Käfer bereits die 50°C durchschritten hat und man feuert weiter, kann der Kühlkörper noch so gut sein, es wird ihm das Dach abheben weil er sich selber wärmeisoliert.

[zauberkopf]

Eigentlich .. haben solche Endstufen das Potential das man wieder mal interdisziplinär frickelt : Overclocker meets HAM.. oder so..

[Durango]

Interresant ist der Wirkungsgrad von modernen Halbleitern.
[ http://www.directedenergy.com/documents ... 12N100.pdf ]

Hat man früher im C-Betrieb evtl. 70 % erreicht, geht es heute etwas besser.

Die Ausgangsleistung ist für Amateuranwendungen ausreichend.

73 Manfred

[TDI]

Ein interessantes Teil, leider inzwischen auch schon wieder abgekündigt.