YO3BN - Amplificator 2xIRF510

Postat la - 25 august 2017

2xIRF510 50W QRO pentru banda de 80m

Fiind o stație QRP aproape tot timpul (4W pe 80m), în timpul verii zgomotul de fond a devenit prea puternic, iar propagarea ionosferică foarte slabă în banda de 80m, așa că trebuia să fac ceva pentru a compensa aceste condiții slabe. O antenă mai bună era o opțiune validă, dar prea complicată momentan, așa că am decis să construiesc un amplificator push-pull cu doi IRF510 găsiți în cutia mea cu componente vechi.

Prototiparea

Am realizat mai întâi un circuit amplificator push-pull super simplu, în stil „ugly prototyping”. IRF510 a performat foarte bine pe 80m, a funcționat din prima încercare. După ce am finalizat prototipul funcțional, am integrat acest amplificator în traficul radio, ieșind clar peste zgomot. Prietenii mi-au dat rapoarte 59+20 pe bandă, deci decizia de a construi un amplificator solid cu acești MOSFET-i ieftini a fost evidentă.

Obiectivele principale au fost:

Operare VOX
Sursă de alimentare integrată
Sistem de răcire controlat termic

Din păcate, nu am avut prea mult timp să desenez schemele în programe *CAD pentru acest proiect. Așa că le prezint în format hârtie și pix :)

Placa amplificatorului

...

Pe placa amplificatorului avem practic doi IRF510 în configurație push-pull. Începând de la intrare, avem două rezistențe de 100 ohmi @5W în paralel (văzute ca 50 ohmi de către transceiver), un atenuator de 150 ohmi, apoi un transformator de tensiune 1:1 cu 4 spire primar și 2x4 spire secundar, pe miez binocular, tip 43 de la FAIR-RITE. Deoarece 4W înseamnă 21Vp pe 50 ohmi, iar tensiunea maximă la poarta IRF510 este aprox. 20V, raportul transformatorului a fost ales 1:1.

Drenele sunt conectate la +25V prin înfășurarea primară a transformatorului de ieșire (raport 1:4). Înfășurările sunt torsadate pentru echilibrarea amplitudinilor. Un circuit LC acordat (1.8uH și 750pF) asigură impedanța de ieșire de 50 ohmi pentru banda de 80m. Condensatorul de 1.5nF @10KV între drenele MOSFET-urilor îmbunătățește forma undei sinusoidale la frecvențe joase.

Placa VOX și Răcire

...

Regulatorul reduce tensiunea de la 37-25V la 15V pentru circuite de precizie. Include o diodă zener, condensatori de filtrare și un darlington format din 2N3904 și BD139.

Răcirea folosește un senzor de temperatură necunoscut (~8k la 23°C, ~6k la 35°C), un potențiometru de 500 ohmi și tranzistoare 2N3409 și BD136 pentru comanda ventilatorului. Feedback-ul pozitiv prin 82k activează ventilatorul complet (ON/OFF).

VOX-ul detectează RF prin diodele BAT41 și controlează o succesiune de tranzistoare 2N3904/2N3906/BD136. Timpul de menținere este reglat cu un potențiometru de 5k. Dioda zener pregătește tensiunea de polarizare pentru LM317 (5V pentru gate MOSFET).

Filtrul de ieșire

Două filtre PI pentru banda de 80m formate din inductoare de 2uH și 4x750pF. Tensiunea de ieșire este 150Vpp pe o sarcină de 50 ohmi.

Alte observații

PCB-ul a fost proiectat pentru 4xIRF510, dar au fost lăsați doar doi pe placă din cauza unor probleme de biasing.
Condensatorii ceramici de ieșire se încălzesc în timpul testelor CW lungi — ar trebui înlocuiți cu condensatori mica.
Alimentarea este realizată de un transformator toroidal 2x24V 100VA, filtrată cu 3x10000uF @35V. Fără acești condensatori de filtrare, forma de undă devine zgomotoasă.
IRF510 par foarte rezistenți — au fost testați în scurt, fără sarcină etc., fără a se deteriora.
IRF510 folosiți sunt fabricați de Vishay.
Consum de curent: ~4.2A la 25V, deci randament ~50%.
Greutate: aprox. 3kg

Testare în eter

De la 4W la 50W este o diferență uriașă. Măsurătorile cu EMF metru au indicat o creștere de aproximativ 12dB. Pe SDR, semnalul a crescut cu ~11.5dB. Pe bandă, am primit rapoarte de la 58-59 (pentru 4W) la 59+10dB - 59+20dB (pentru 50W).

Unele spike-uri se pot observa în stânga/dreapta — par a fi de la transceiver, nu de la amplificator. Sunt amplificate și mai vizibile acum. Probabil am o problemă într-unul din etajele transmițătorului.

Toate fotografiile

73 de YO3BN