Amatorzy technologii radiowej VMOSFETs jako wzmacniacze fal krótkich transmisji Steyer Martin - DK7ZB Jest to dość zaskakujące, że VMOSFETs znalazłem zaledwie przekazuje wejściu wzmacniacza do niemieckiej literatury amatorskie radio. Więc oto informacje na temat szczególnych właściwości tych składników i ich topologii i pojęcia z dwóch wzmacniaczy światła może kolejnych bloków. To znajduje się w US VMOSFETs swoje miejsce w praktyce DIY, takich jak Radio Amateurs Podręcznik pokazuje, ARRL z 1980 r. [1], które pojawiły się już wkrótce po rozpoczęciu instrukcji VMOSFETs budynku, tak dla CW QRP nadajnika. | Funkcje Tymczasem istnieje wiele rodzajów lekarz weterynarii SFET od różnych producentów. Zanim z nią eksperymentować, należy zarówno pozytywne i negatywne cechy wiedzieć lepiej. W MOSFET są skonstruowane w zasadzie przyjąć. Elektronów przez kryształ półprzewodnika przechodzi przez przewężenie (kanał), przewodnictwo ma charakter czysto elektrostatyczne kontrola przy bramie elektrody. Brama jest bardzo cienką warstwą tlenku metalu z samego wyizolowanych kryształu. Typu N-channel elektronów przepływa ze źródła (biegun ujemny) do kolektora (biegun dodatni). Rysunek 1 z [2] przedstawia strukturę takiego urządzenia półprzewodnikowe w szczegółach. Przy napięciu brama 0 V jest w praktyce stosowany tylko zupełnie znikomą prąd w zakresie nano-Ampere, czyli źródło / ścieżka drenażu jest całkowicie zablokowana. Z pozytywnego nastawienia około 3,3 V, kanał zaczyna się postępowania, a opór państwa (RDS ON) zmienia się w zależności od rodzaju od kilku omów do części jednej ohm. Ten VMOSFETs u źródła / Spannungenvonbis spustowy do 1000 V prądu 1,5 uchwyt Abis ponad 100 A. Jest to w istocie niesamowity urządzeń, które są wykorzystywane jako przełącznik bardzo szybki w branży elektroniki użytkowej i szeroko stosowane. Ze względu na strukturze heksagonalnej tej warstwy FET brama jak HEXFET (zarejestrowanym znakiem towarowym lidera rynku International Rectifier), odpowiednio o strukturze plastra miodu-like. Termin VMOSFET pionowo, ponieważ w tym układzie prąd przepływa przez układów półprzewodnikowych. Ponieważ prąd wyjściowy w probówce elektronów przez napięcie wejściowe, a nie aktualny pod kontrolą w tranzystory bipolarne, co prowadzi do całkowitej izolacji, jak w rurki (przynajmniej na niskich częstotliwościach) regulacja mocy-free. W przeciwieństwie do rury w której płynie w pozytywny sieci Gitterspannug prądu, efekt ten odpada przy bramie. Źródło Drain tlenku Gate "Moc tranzystora | | Drenaż V Prąd diody "Moc tranzystora Rysunek 1: Struktura VMOSFETs (International Rectifier) Wynika z tego, że pozytywne nastawienie do pracy liniowej mogą być generowane bardzo łatwo. przechodzi przez bardzo duża odporność na wejście (moc pojemności) wzmocnienia teoretycznie nieskończony, w praktyce jest w stosunku do tranzystorów bipolarnych, co najmniej bardzo wysokie. Kolejną pożądaną cechą VMOSFETs jest brak wtórnego przebicia. Cieplnej okresie i związane z samozniszczenia, eksperymentatorzy z normalnych, tranzystory bipolarne testowane przepraszam doświadczenia, wiem, że tak nie jest. Teraz negatywy są: bardzo cienka warstwa izolacyjna pod bramę, ładunków do ponczu Gate - prowadzić kanału; podczas montażu są takie same środki ostrożności, ponieważ są one wrażliwych elektronicznych komponentów takich jak CMOS układy scalone lub małej mocy MOSFET powszechnie znane. | Ograniczenia Brama system elektrody - bardzo cienki tlenek metalu - tworzy kanał znaczące zdolności wejścia i jeszcze większe wydajności. To jest Powód kontroli wysokiej impedancji praktycznie przez HF w bramie nie jest możliwe. Po drugie, pomimo solidność source / ścieżka kolektora do bram standardowych modeli do tylko napięcia źródła, musi być maksymalnie o ± 20V. Dlatego obwodów rezonansowych przy bramie nie jest możliwe; rezonans może spowodować śmiertelne wysokiego napięcia bramki. Podobnie, klasyczny układ wzmacniacza mocy RF w C-działanie nie jest możliwe, ponieważ jest bardzo wysokie napięcie napędu nie byłaby konieczna. Wyjątkiem jest tylko nadajnik QRP moc do 5 W. biernego, o niskiej aktywności można obejść te problemy. Jednak to punkt obsługi w B lub AB-range, które jest dla CW lub FM zastosowań ze względu na niska wydajność w niektórych wadą. Ważnymi parametrami są zatem dynamicznego RDS wewnętrzny opór, C1SS pojemności wejściowych, Coss pojemność wyjścia i oczywiście dopuszczalne prądów i napięć w source / ścieżka drenażu. W tabeli 1 przedstawiono główne dane niektórych rodzajów badań są pokazane dla porównania. Fakt, że wzrost mocy nieproporcjonalnie wraz ze wzrostem mocy polega na tym, że ze względu na wewnętrzną produkcję tylko dużych powierzchni o strukturze plastra miodu są równoległe. Straty mocy spowoduje, ale pod pewnymi warunkami (niższa stawka) do. W następstwie powyższego wynika, że ​​lepiej jest równolegle działania na kilka rodzajów słabsze zewnętrznych. Jest to również prosta, ponieważ tolerancje są minimalne. Ponieważ producenci mogą zatem równoległych obwodów bez prądu rezystory bilansowania itp. wyraźnie. Wymogiem jest jednak, półprzewodniki są partii produkcyjnej. Przełączanie razy mniej VMOSFETs są w zakresie nanosekund, to jest naturalne dla radia amatorskiego tylko zyskać wysokiej częstotliwości w krótkim fali możliwe. Przy porównywaniu różnych rodzajów, należy upewnić się, że większość producentów podaje moc dla kryształu temperaturze 25 ° C. Ustawa jest zrozumiałe, atrakcyjne- Tabela 1: Charakterystyka niektórych wzmacniacz nadaje się do transmisji VMOSFETs Typ M ^ ^ czas max [A] imp ^ [A] Nyeii [w] CelII Caus [pF] [pF] RdSoii [Q] IRF-510 100 4,0 20 43 180 81 0,54 IRF-530 100 10 56 88 670 250 0,16 IRF-620 200 3,3 18 50 260 100 0,8 IRF-710 400 1,2 6 36 170 30 3,6 820 • FA 7 / 97 Amatorzy technologii radiowej Tabela 2: Przykłady moc osiągalna z VMOSFETs Konfiguracja 80 m 40 m 30 m 20 m 17 m 15 m 12 m 10 m | | 1 XIRF-510, 1:9 transformator, UB = 24 V 45 W 40 W 35 W 26 W 24 W 22 W 20 W 20 W 1 XIRF-530, 1:4 transformator, VS = 35V 50 W 48 W 46 W 44 W 38 W 35 W 33 W 30 W 2 X-510 w trybie VS IRF = 36V 42 W 42 W 38 W 35 W 35 W 35 W 30 W 30 W , dla którego wniosek Jednak völligunrealistischer wartości. W temperaturze 100 ° C, dopuszczalny prąd jest wtedy niższe o 30 do 40%. | Design Circuit W przypadku wzmacniaczy KW mocy są single ended i Ge-gentaktschaltungen możliwe, Ge-gentaktvarianten większy zakres częstotliwości są wykorzystywane. Oddzielne eksperymenty wykazały, że można osiągnąć z prostego podłączenia do zespołu 15-m bardzo dobry przyrost mocy, o skomplikowane układy są potrzebne, aby dostać tylko okładka spółki. To z wyżej wymienionych powodów, tylko biernym, kontroli niskiej impedancji jest możliwe przeszkadza nie więcej, jak jest możliwe dla AB-i B-mode z kilku woltów HF w bramie, mocy i tak minimalny wkład, znaczące uprawnienia wyjścia. W związku z tym, należy dostosować do czystej operacji FM CW lub na punkt pracy w klasie B. Ten ma niższą wydajność, ale powoduje znacznie mniej w zamian, harmoniczne, tak że w praktyce zazwyczaj skutkuje dwustronny filtr dolnoprzepustowy na wyjściu odpowiedniej odrzucenie harmonicznej. Dla pracy SSB Rysunek 2: transformatora wyjściowego Eintaktschaltung z 01:04 Rysunek 3: Droga pokładzie Eintaktschaltung Trl Cl 4 D3 D4 Pe HF 50U IRF-530 \ I i i C2 R2 C5 T 1 i 4 50U Drl +25 ... 30V Rysunek 4: Schemat obwodu dla Eintaktschaltung. Ładowanie odbywa się po stronie układu. punkt klasy AB jest wymagane, prąd spoczynkowy może być dobrze z diody Zenera i napięcia ustawić dzielnika. Związek pomiędzy napięcia i mocy jest oceniana poprzez proste uwagę: Załóżmy, że napięcie zasilania wynosi 12 V, spowodowałoby to w idealnym przypadku pozytywnej połowie cyklu te same napięcie szczytowe na odporność RF obciążenia. Według znanego wzoru Dąsy 2R wyniki, stwierdził, że dla danego napięcia pracy, tylko wytrzymałość na obciążenia, co jest dostarczany efektywna moc RF. To również wyjaśnia, dlaczego tak jest problematyczne z 12 V, do produkcji wysokiej wydajności. Na 100 W RF to jest odporność na obciążenia np. tylko 0,7 Q. Oczywiście trzeba pamiętać również VMOSFETs, które pozostają napięcia, prądu i mocy rozpraszania w dopuszczalnych limit danych (plus niektórych bezpieczeństwa). Następujące wartości okazały się przydatne w praktyce: napięcie UB nie powinna przekraczać 40% danego źródła napięcia kolektora. Jeśli wartość szczytową prądu nie przekracza dopuszczalnego prądu stałego z nich jest zawsze po bezpiecznej stronie. Mocy wyjściowej RF maksymalną utraty mocy VMOSFETs bezpiecznej stronie około 30 do 50% poniżej. Tak więc musisz ustawić do punktu, w granicach określonych parametrów pracy. Aby uniknąć występujących w słaby kontakt z anteny przekaźnikowe lub obciążenia nieprawidłowe niebezpiecznie wysokie skoki napięcia na odpływ może być kilka Drain VMOSFET | Ant-i-filter |-o 5on 2x10n / 500V Rysunek 5: Drain koło na Eintaktschaltung z 01:09 transformatora wyjściowego. Transformator składa się z 3x7 okazuje, trifilar na Amidon T toroidalne 130-2. Drain VMOSFET Przepustnica 6: Wyjście dopasowane T-bramy. FA7/97 • 821 Amatorzy technologii radiowej 7: Push-pull obwód mit2xlRF-510. TM - 3 x 8 obrotów, 0,5 mm, przewód miedziany, trifilar na Amidon T68-2, Tr 2 - 3 x 7 kolejkach, 1 mm cUL, trifilar na Amidon T130-2, Tr 3 - 2 x 7 WDG ., 1-mm przewód miedziany, na bifilarnego T Amidon 130-2 Z-diod w serii do czapki kolektora skoki napięcia zapewnić. Ich łączna Z-napięcie powinno wynosić około 90% maksymalnej źródłem napięcia kolektora. Na 100-V MOSFET, że w ten sposób na przykład trzy 30-V diody Zenera o których mowa. Dodatkowe zabezpieczenie przed szpilki wysokiego napięcia przy bramie może mieć dwóch przeciwnych kierunkach w diody zenera serii (każdy 18 V) do masy. W przypadku liniowych operacji, jest tutaj również prowadzić do zakłóceń. Z tego powodu lepiej jest zwracać większą uwagę na wskaźniki. Gdy zasilanie dysku Eintaktschaltung działa na 04:01 w dół transformatora (niesymetryczne / niesymetryczne), w wyniku czego po stronie bramy (źródło) odporność 12,5 Q. Nim częściowym obciążeniem jest połączony równolegle 18-22 Q. Tak więc, według stawki podatku od 1 do 3 W przy 50 Q wystąpić w przypadku zbyt wysokie napięcie w bramie. | Eintaktendstufe W zależności od mocy wyjściowej, napięcia i typu VMOSFET drenażu można łatwo transformator wyjściowy z przełożeniu 1:1 (50 Q, przydatne tylko w wyjątkowych przypadkach), 1:4 (12,5 obciążenia Q) i 01:09 (5,5 obciążenia Q). Na niższych pasmach częstotliwości, moc użytkowa jest zdecydowanie w sferze teoretycznej mocy maksymalnej. W tabeli 2 przedstawiono wartości mierzone razem dla porównania. Rysunek 2 przedstawia układ do wariantu Q 12.5 w drenażu jest to, że transformatora z 5 Q 50 Q wynika z rysunku 5. Firmy budowlane z JRF-530 i 1:04 transformatora wyjściowego już opisane w [4]. Tam, prosty obwód przekaźnika jest podany, który zapewnia, że ​​zawsze pierwszy przekaźnik anteny stronie zamyka. Układ ten (IRF-530, single ended, transformator 1:4) udało mi się w badania przeprowadzonego w zasilane napięciem 45 V na poziomie 3,5 MHz, o mocy 75 W RF w 50-Q odporność na obciążenia rezystancyjnego. Jeśli wygląda w praktyce bezpiecznej stronie, powinien być zadowolony z mniej, ale tu pokazuje wyniki tych tranzystorów! Ponadto, wiązanie tryb T-obwód jest to możliwe, jak w przypadku niemal każdego wejścia i wyjścia impedancji dwa dławiki i kondensator 8: Droga zarządu dla układu push-pull Wejścia RF. RF wyjścia. 270 2x22n IRF-510 Tr2 22N IRF-510 2x22n 0,47 ii 4,7 k + Ub 9: Układ obwodu dla układu push-pull. Ładowanie odbywa się po stronie układu. 822 • FA7/97