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]

Приветствую всех!
То RW3FR.
Алексей, ты или плохо читаеш(невнимательно) мои посты или плохо понимаеш суть.
Передатчики АМ, которые подавляющее большинство нелегалов использует, по сути работают в классе С, то есть с отсечкой тока. То есть фактически около ключевого режима. И работают они с током управляющей сетки. По сути упраляющая сетка является детектором. На управляющую сетку не подается дополнительное смещение(то есть при АМ). Это смещение появляется за счет тока управляющей сетки при детектировании напряжения возбуждения и еще называется автосмещением. Напряжение автосмещения выделяется на цепочке RC после сеточного дросселя и сглаживается конденсатором C из той цепочки. Подбором R и выбирается класс С. Лампа имеет доволно большое внутреннее сопротивление и она мало пригодна для полностью ключевого режима. А вот все цифровые схемы работают в ключевом режиме, то есть в классе D, так как полупроводники имеют при насыщении очень малое сопротивление в открытом состоянии и очень большое при закрытом состоянии. КПД таких устойств очень высок и может доходить до 90% и более. Все зависит и от сопротивления в открытом состоянии и от времени фронтов перехода в состояния вкл/выкл. С появлением мощных полевиков и при том высоковольтных, у которых сопротивление в открытом состоянии очень низкое(у IRF740 это 0.48 Ом при 10В на затворе), появилась возможность строить мощные генераторы ВЧ с внешним возбуждением и с большим КПД. Вот и пошли в ход БП импульсные. А это так называемые конверторы AC(~220)/DC(=310)/AC(ВЧ)/(DC(=требуемое напряжение). Нашло применение и так называемых усилителей НЧ класса D. Это то же класс конвертеров ШИМ-ВЧ в НЧ. В приложенном рисунке модиффицированный вариант по приведенной тобой ссылке той статьи. Как видиш, ты или невнимательно читал мои посты или плохо понимаеш саму суть. А я в других ветках при перепалке с тобой, несколько раз на это указывал. Пересмотри мои посты и убедишся. И в этой ветке я тебя еще раз попросил: зачем мне делать несущую по крайней мере удвоенной частоты. Это ни к чему. Еще этот приложенный рисунок повнимательней посмотри. А суть вот в чем. Мне не надо именно ФНЧ с частотой среза верхней частоте НЧ, подаваемого Uвх. 3000Гц. Я ставлю ФНЧ(П-контур) настроенный на несущую(импульсы), которая промодулированна по скважности(ШИМ). На ФНЧ(П-контуре) выделяется несущая промодулированная НЧ сигналом в ШИМ-модуляторе. Именно на ФНЧ(П-контуре) ВЧ-ШИМ преобразуется в ВЧ АМ. Конечно и пульсации НЧ сигнала будут на ФНЧ. На рисунке не проставленна переходная емкость, которую надо ставить в реальной схемме. Но думаю антенна частоты 300-3000Гц не сильно спроможна излучить. (IMG:style_emoticons/default/smile.gif) Рекомендована частота несущей в статье 200-500кГц. А что мне мешает ее сделать 1.6-3.3МГц.? Да ничто. Смотрим даташит на IRF740. Время включения/отключения 10ns а длительность полупериода для частоты 1.7МГц почти 300ns. Так что скоростные характеристики вполне нормальные и есть запас для ШИМ. А обычно можно ожидать и лучших параметров, как это почти бывает со всеми компонентами их лучших параметров. В справочниках обычно дают минимальные параметры. На большее и не надо. Я так же и это писал, что до 3-3.3МГц, а не на все КВ до 30МГц. Я думаю, может наконец ты понял. Только без обид. Но больше я не буду вдаваться в теоретические обьяснения. А по поводу того что при изменении питания выходное сопротивление выходного каскада изменяется, я не хуже тебя это знаю. Разве нужно при этом еще это и упоминать? Я же сказал, что с пуско-наладочными работами с полупроводниками и лампами я имею очень долгий и квалиффицированый опыт.
А почему я не представляю это на других сайтах? Так АМ легалов разве интересует. Нет. Только здесь еще остался островок АМ. Вот и не предлагаю. Да и частотный диапазон как раз совпадает с возможностями и ценой этого метода. А если делать точно, как ты сразу наверно понимал, линейное усиление АМ по типу НЧ класса D, то для полосы 20Гц-3.3МГц, трудновато будет с компонентами. Потому что несущую треугольника надо повышать до 33-100МГц. (IMG:style_emoticons/default/smile.gif) Зачем это надо. Если здесь АМ, и думаю что еще мучительно долго она в этом островке будет к сожалению. (IMG:style_emoticons/default/sad.gif)
И не отступаю я от идеи. Ты же видел симуляцию. Генератор ВЧ в ключевом режиме работает ведь. Я же писал, что до ШИМ-модуляции еще не дошел. Просто решил просимулировать обычные виды модуляции в этом ключевом усилителе и еще многое другое...

Мне уже надоедают вопросы типа "а почему это в фирменных аппаратах не делают". Да потому, что чистая АМ и ТЛГ по этому методу только на НЧ, как я указал до 3-3.3МГц, при дешевых компонентах. Да и строятся сейчас ТРХ-ы с преобразованием вверх и при этом и частоты ПЧ очень высоки и на выходе по класике и в линейном режиме или вообще не ставят диапазонных фильтров или ставят простые октавные. Что не позволяет до норм привести излучения на гармониках. А надо очень приличная фильтрация гармоник. Теперь понятно.? Больше не задавайте таких вопросов.
Тут Дубликат подымает вопрос о гармониках, что они будут большие. Не спорю. Да большие. Но ведь все АМ передатчики работают в классе С. А это очень близко к моему предложению. Так что немного больше внимания на фильтрацию нужно обратить внимание. Я уже писал, что надо ставить диплексер. Но наверно многие не понимают что это такое. Сейчас уже поздно. Я продолжу погодя.
А вообще учитесь пользоваться поисковыми системами. Все ответы можно найти в интернете, набрав в поисковой системе, допустим в google.ru, нужный и неизвестный вам термин или фразу, как вы сразу попадете на кучу ссылок на страницы с нужным.

И еще. Я не конструкторское бюро в одном лице с производством. Я рядовой человек, и у меня так же как и у вас, есть работа семья, огороды и т.д. И мне это по сути и не надо. Меня на этот островок занесла ностальгия о прошлом. Вот и решил подать идею. Думал здесь есть грамотные парни и подхватят. Но увы... Тогда бы такую комплектацию в то время. А вообще и в то время я готов был и пробовал однополоску на пионерском диапазоне. Но техническая дремучесть остальных не позволила это реализовать. Пришлось стать законником. И не жалею. Так что и вас призываю бросать всю эту дремучесть с АМ. Зачем вам нелегалить. Извините за наставления.