Выходные каскады УМ на полевиках, Все про усилители на мощных полевиках Опции

[perezvon]

Ну коль меня пытаются опустить, то я поведаю о том, миф это или банальная реальность.
Я предложил идею использования мощных высоковольтных полевых транзисторов серий IRF740 и других в передатчиках на частоты 1.6-3.2МГц. в импульсном режиме и с регулируемой скважностью. И высказал то, что в таком режиме и при питании выпрямителя прямо из сети~220В, а это примерно 310В постоянки, можно на выходе получить большую мощность при малых габаритах и весе передатчика.
Некоторые учатники форума, а именно RW3FR, пытаются высказать свое недоверие, что это не согласуется с теорией и т.д.
Так вот, коль я высказал, что с IRF740 можно снять 0.5кВт и более полезной мощности, то постараюсь это доказать. Хотя человеку имеющему понятия об физике и элетротехнике и знающему закон Ома, не составит много труда даже грубо прикинуть и он будет согласен, что я прав.
Начну из грубой прикидки прямо в голове. Для такой прикидки даже калькулятора не надо. Имеем полевик IRF740. Его параметры можете посмотреть скачав даташит. Ссылку не даю. В поиске найдете.
Я только в кратце. Может работать в цепях постоянного тока до 400В. Ток 10А. Сопротивление открытого состояния 0.48 Ом. Постоянно рассеиваемая мощность 125Вт.
Так вот если подвести к такому полевику мощность по питанию 1000Вт. и учитывая что при управлении на затвор будут поданны импульсы положительной полярности и для экперимента частотой 1.7МГц, будем иметь импульный режим работы выходного каскада. А как известно из теории КПД в таком режиме 90% и выше. Что же у нас будет на активной нагрузке при таком КПД. 90% от 1000Вт. будет 900Вт. Значит на нагрев(потери) у нас уйдет 100Вт. Эта мощность пойдет на разогрев транзистора, конденсаторов, катушки и пр. Нам известно, что постоянная мощность рассеиваемая на этом полевике равна 125Вт. При этом ток стока припитании 300В будет 3.333333А. Как видим и ток не выходит за рамки допустимого для этого полевика. Значит даже при таком грубом расчете оказывается мы можем ожидать 900Вт. полезной мощности.
А теперь давай проверим это в виртуальной машине. То есть используем виртуальный паяльник в виде специальной программы для моделирования физико-электрических схем в виде хорошо известной и популярной прогhаммы Proteus. В приложении схема набранная в этой программе а также снимок экрана моделирования этой схемы, где видно осцилогаммы и по ним можно посчитать что у нас на выходе получается. А так же в приложении и сам файл проекта в формате этого моделировщика. У кого есть эта программа, могут загрузить проект и сами все посмотрят.
И так входная частота 1.7МГц. Форма входного сигнала меандр со скважностью 2. Амплитуда импульсов 12В. Для наглядности я еще и промодулировал в АМ. Модуляция комбинированная и по затвору и по стоку. Если использовать только одну из указанных, то при модуляции только по затвору не удается получить глубокую модуляцию. Как и в теории по лампам и биполярным транзисторам более 30% не получается. Появляются искажения. А по стоку, так как и по отзывам на разных форумах, модуляция при любой глубине имеет большие искажения, так как я предполагаю что нелинейная зависимость тока от напряжения. Я экспериментальным путем подобрал уровни НЧ сигналов в обох ветвях и получилось на мой взгляд не дурно.
На виртуальном осцилографе по осцилограмах теперь определим какое же напряжение у нас получилось на нагрузке 50 Ом. Голубая осцилограмма и есть по выходу. Посчитайте сколько клеток по вертикали занимает размах напряжения. А это составляет 12 с кусочком. Смотрим на каком пределе измерения у нас канал В. А он на пределе 5В. Если посмотреть по схеме, то канал В подключен через резистивный делитель на 10. Значит цена измерения в таком случае будет 50В на клетку. То выходит 12*50=600В. Я тот маленький кусочек что выше 12 клеток опускаю. Достаточно и этого. Значит на выходе у нас 600В. Теперь преобразуем это амплитудное значение к действующему значению, в котором и принято все измерять. Значит 600/2*0.7=210В. 210В это уже действующее значение напряжения на выходе передатчика, нагруженного на 50 Ом.
Теперь посчитаем мощность, которая выделяется на нагрузке в 50 Ом. 210 в квадрате разделяем на 50. Итого на нагрузке у нас 882Вт.
Теперь посмотрим сколько же подводится мощности к выходному каскаду. Ток выходного каскада где то 3.35А. Питание выходного каскада я сделал 260В с учетом того, что мы еще модулируем по стоку. А напряжение измеренное на трансформаторе где то 52В. Значит на пике напряжение будет 260+52=312В. Мощность теперь равна 312+3,35=1045Вт.
Теперь можно определить, какая же мощность идет на нагрев. 1045-882=163Вт. Немного выше указанной для этого полевика. Но мы же не учли тот маленький кусочек к 12 клеткам по осцилограмме. А так же не учли и то что высшие гармоники то же имеют свою порцию мощности, которую мы срезали П-контуром. Если просумировать мощность всего спектра, то рассеваемая мощность на транзисторе соответственно уменьшится на ту мощность верхних гармоник. И еще одно. Рассеваемая мощность дана для статического режима. А здесь идет речь о импульсном режиме, где есть пропуски в потреблении тока. В эти периоды полевик остывает. Значит все хорошо стыкуется с теорией и мы действительно получили КПД ~90%. И полезной мощности на выходе 882Вт. Я в своих грубых предположениях давал возможность иметь 0.5кВт и более. И по моему сдержал это предположение. (IMG:style_emoticons/default/biggrin.gif) А как Вы думаете?
В другой раз поговорим о ШИМ-модуляции. Сейчас я устал клацать на клаве рукой калекой

Что то я не смог вставить файлы. Пробую еще раз.

[perezvon]

Мда... А я гдето читал чтоли, што современные мощные вещательные передатчики АМ построены на тиристорах (IMG:style_emoticons/default/blink.gif) !.. Но давно уже, и тогда этому мало удивился, ну на тиристорах значит на тиристорах... А теперь это както не так уже просто кажется, и если там была не опечатка, стало быть чтото вокруг до около и ходим.
Но как бы там нибыло, насчет получения пол киловатта пригодного вещать сигнала из одного IRF740 я смотрю на это скептически. На доблестном IRF740 если подойти к нему аккуратно (в импульсном режиме разумеется) можно управлять пол киловатной нагрузкой, это верно. А вот даже импульсные блоки блоки питания (которые были упомянуты) пол киловатные на одном IRF740 уж точно никто не делает.

Конечно не делают. И по той причине, что используются трансфломаторы на феритах. При однотактном каскаде ферит будет перемагничиваться и терять свои свойства безвозвратно при протекании больших токов. Вот и делают двухтактные, которые по переменно ключуют питание на обмотки и магнитное поле взаимоуничножается, так как оно будет в противофазе. И еще применение феритов позволяет значительно сократить габариты трансформатора. В приведенном мной примере в качестве дросселя используется обычная катушка без сердечников и однотактный режим здесь уместен. Дросель можно совместить и на одном каркасе с П-фильтром. В таком качестве он будет служить катушкой связи для П-контура. Колличеством витков можно подобрать оптимальную связь с П-контуром. А еще одно достоинство такого включения это то, что можно сделать более добротный П-контур уменьшив емкость с горячего конца и увеличив индуктивность катушки. П-контур будет иметь меньшую полосу и соответственно большее подавление гармоник Что очень кстати для этого варианта, так как он генерирует намного большую мощность гармоник, чем скажем класс С. И еще очень желательно, как я уже об этом упоминал неоднокрано, нужно развести по двум ветвям первую и остальные гармоники с помощью простого диплексера, состоящего из ФНЧ(а это тот же П-контур) и ФВЧ с частотой среза немного выше от первой гармоники. Этот ФВЧ нагрузить активным резистором, согласно выходному сопротивлению выходного каскада. Можно этот ФВЧ нагрузить выпрямителем и использовать мощность верхних гармоник для дополнительной подпитки выходного каскада. Это и еще увеличит КПД выходного каскада. Все эти меры значительно увеличат надежность выходного каскада, так как без ФВЧ мощность верхних гармоник, которая не поглотилась в ФНЧ(П-контуре) будет отражена обратно на выходной каскад и еще будет дополнительно разогревать полевик. А нам это надо? (IMG:style_emoticons/default/sad.gif) Нет конечно. Мы же хотим как бы поменьше он грелся. (IMG:style_emoticons/default/smile.gif)

PS: А то что скептически относитесь, так вспомните как недавно относились к всему импульсному и импульсным БП, а сегодня они завоевали практически все ниши. И каждый день миллиарды пользователей нашей планеты преспокойно включают свои бытовые приборы прямо в сеть и пользуются безопасно. Вот только нам любителям радио от них спасу нет из-за сильных помех. Но приходится мириться с этим. Ведь габариты и вес на блоки питания действительно радуют этих пользователей разной техники и нихто из них не захочет брать громоздкую и тяжелую технику.