|
AM TX class E с резонансным выходом
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Апр-09, 11:24 | Сообщение # 151 |
 знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Следующий эксперимент. SN74HC541N от Texas Instruments + транзисторная сборка AP4525GEH.
Схема подключения 541-й стандартная, все 8 буферов параллельно. Напряжение питания на неё подал 5В. Напряжение с генератора подавал так же 5В (микросхема начинала работать при подаче на вход от +2.2В). Вся схема питалась от +18В (для раскачки карбид-кремния).
Макет:
Схема:
Тест 1. Питание 18В, нагрузка 1нф, общее потребление всей схемы 132мА. Осциллограммы в точках на схеме:
Нагрев.
541-я не греется вообще от +5В на 3МГц, 43 градуса.
AP4525GEH:
- нагрузка 1нф, без радиатора 104 градуса
- нагрузка 1нф, припаял медную пластинку 83 градуса
- нагрузка 1.6нф, с пластинкой 100.3 градуса. При нагрузке 1.6нф общий ток схемы со 132мА вырос до 174мА:
Сравнение осциллограмм при нагрузке 1нф и 1.6нф:
Общий итог.
1. Как я и предполагал в начале весны, 541-я сможет раскачать транзисторную сборку AP4525GEH на 3МГц
2. Теперь больше не нужно подавать на 541-ю опасные +8В, хватит и +5В. Ну, можно +6В подать, чтобы скаты чуть более лучшие стали.
3. Если на AP4525GEH припаять медный лепесток, пластинку, сборка отлично будет работать на 3МГц в качестве драйвера для раскачки карбид-кремния.
В общем, выходной сигнал, конечно не идеальный меандр, но, для практического применения вполне достойный. То есть пара SN74HC541N + AP4525GEH отличный вариант драйвера.
p.s. Как приедут другие микросхемы, буду пробовать ещё, может быть получится достичь более лучших показателей.
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Вторник, 2024-Апр-09, 16:09 | Сообщение # 152 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3176
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  ) 2. Теперь больше не нужно подавать на 541-ю опасные +8В,
Вот скажите:- сколько у вас здохло 541х от превышения напряжения питания ?
А так- спасибо. Мне было интересно.
Есть предложение: не ограничиваться частотой 3 мгц, расширить поиск до, например, 4мгц 5мгц 6мгц 7мгц.
Хотя бы на эквивалент мосфета, интересна картинка на выходе.
и оперативность хорошая.
жалко, что мы не знакомы ближе, а то можно сотрудничать для блага радиолюбителей.
Оно и время не сильно подходящее, но все равно было бы полезно.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Апр-09, 16:24 | Сообщение # 153 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) Вот скажите:- сколько у вас здохло 541х от превышения напряжения питания ?А так- спасибо. Мне было интересно.
Есть предложение: не ограничиваться частотой 3 мгц, расширить поиск до, например, 4мгц 5мгц 6мгц 7мгц.
Хотя бы на эквивалент мосфета, интересна картинка на выходе.
Если покупать оригинальную 541-ю, то, 8В она с очень сильной натяжкой будет держать. Но, радиолюбители же обычно берут на Али то, что попалось, или что дешевле, поэтому иногда сгорают. Я же поэтому и пробую разные варианты, чтобы найти такой драйвер, для которого не нужно было бы превышать паспортные данные.
По поводу более высоких частот, к сожалению это пока исключено. Все микросхемы, которые я пробовал, уже на 3МГц при +18В питании и при 1нф нагрузке (аналог ёмкости затвора карбид-кремния) уже грелись в районе 100 градусов. Если подать хотя бы 4МГц - перегреются и сгорят. Для более высоких частот, как мне кажется нужно будет использовать только трансформаторную развязку с повышением напряжения.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Апр-09, 16:34 | Сообщение # 154 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Мне скоро приедут драйверы UCC37322P, попробую на них + ТО-220 транзисторах сделать драйвер, посмотрю, что получится. Пока вот, моделирую. Для полного открытия обычных ТО-220 полевиков, им надо подавать около +15В на затвор. Для 3МГц и таком напряжении одна UCC37322P не выдержит, попробую поставить две в параллель. По моделированию получается очень даже ничего так. Посмотрим, как будет на практике.
А вообще, по идее. Если запаралелить две UCC37322P, то, вполне возможно можно будет вообще без выходных транзисторов обойтись. Правда греться они будут, что ужас))
p.s. Поставлю 4 в параллель.
Добавлено (2024-Апр-10, 16:53)
---------------------------------------------
Ещё появилась мысль сделать драйвер на SiC или GaN транзисторах. У них сквозные токи очень низкие, на 3МГц и даже выше по идее должны работать, и работать с весьма малым нагревом. Но, проблема в том, что они все или на 650-1700В в корпусах ТО-247, либо же мелочь миллиметровая, как на видеокартах. Не могу что-то найти такие транзисторы в ТО-220 корпусе, может, у кого получится найти?
Сообщение отредактировал kotrad78 - Среда, 2024-Апр-10, 16:54 |
| |
| |
| shwonder | Дата: Среда, 2024-Апр-10, 17:07 | Сообщение # 155 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3176
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) Если покупать оригинальную 541-ю, то, 8В она с очень сильной натяжкой будет держать.
Скажите конкретно, сколько 541х у вас сгорело. Не со слов сочувствующих, а конкретно у вас.
И что такое "с натяжкой" ?
Это как ?
Повторюсь: у меня не "сгорело" ни одной. А если у кого то и получилось упалить от 8в, так то еще надо разобраться почему, с некоторых пор я не считаю каждого конструирующего достаточно подготовленным, что б вообще паяльник в руки брать.
Да греется, да превышено от даташита, но работает надежно.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Апр-10, 19:42 | Сообщение # 156 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) Скажите конкретно, сколько 541х у вас сгорело. Не со слов сочувствующих, а конкретно у вас.
У меня ни одной, поскольку я их ещё ни разу не использовал на практике. Поэтому, провёл сейчас наглядный эксперимент. Убрал 5В лм-ку, и с блока питания подавал одинаковое напряжение сразу и на 541-ю и на выходную транзисторную сборку AP4525GEH. Частота так же 3МГц, нагрузка 1нф. Вот по такой схеме:
1. Замеры температур после 10 мин работы:
+8V = 50.4
+9V = 58.3
+10V = 67.6
2. Выходные сигналы на нагрузке (в точке D).
А вот тут, что-то непонятное получилось. Появился очень большой всплеск в начале импульса и в конце. Когда питал 541-ю от 5В лм-ки, такого выброса не было. Рядом с сигналами напряжение питание и потребляемый ток всей схемы:
Итог.
Выше 10В поднимать не стал, т.к. страшно уже и так было). 541-е покупал оригинальные, от Texas Instrumets по 1$ за штуку, у меня их всего 3шт., так что выше 10В поднимать напряжение не стал.
Выходной сигнал по фронтам, конечно лучше стал, чем при +5В питании, и скважность с 53% до 50% упала. Так что, убедился на практике, что да, если микросхемы оригинальные от Texas Instrumets, их можно безопасно питать от +8В. Только вот эти всплески мне непонятны.. может, наводка по питанию какая пошла, которую раньше лм-ка глушила... Надо будет найти 8В лм-ку и повторить результат.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Апр-10, 23:20 | Сообщение # 157 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Разобрался, в чём была причина всплесков. Нагрузочный китайский кондёрчик не выдержал такой нагрузки, стало диэлектрик прошивать.
В общем, я подумал, нафик на кондёр нагружать, когда у меня транзисторы есть. Припаял на выход драйвера карбид-кремниевый C2M0080120D, чтобы сразу реальную работу драйвера проверить. Напряжение на сам транзистор пока не подавал, чисто Затвор-Исток подключил. При таком подключении транзистор ощутимо греется, выделяется тепло затвора, поэтому прикрутил к нему небольшой радиатор.
Для запитки 541-й поставил 8В лм-ку. Общая схема макетки получилась такой:
Итак, замеры.
1. Нагрев транзисторной сборки AP4525GEH с припаянным к стокам медным лепестком (фольга 0.7мм) 1х4см, составил 83 градуса. (в помещении около +27, тест длился 15 минут)
2. Нагрев 1Вт 5.1 Ом затворного резистора R1 составил 150 градусов. Это явно много, нужно будет использовать 2-3Вт резистор.
3. Выходной сигнал на затворе - хороший:
Питание всей схемы +18В, общий потребляемый ток 249мА
Итог.
Для реального, практического применения данное решение - отлично подходит. А именно:
- оригинальный преддрайвер SN74HC541N с запиткой от +8В
- оригинальная транзисторная сборка AP4525GEH, к которой на стоки нужно припаять медную пластину (я потом попробую раздербанить какой-нибудь ТО-220 мосфет и припаять сборку на радиатор транзистора, а его уже потом прикрутить на обычный, небольшой ребристый радиатор).
Но, я всё равно ещё поэкспериментирую с другими преддрайверами, вместо SN74HC541N.
p.s. Если что, все оригинальные транзисторы и микросхемы покупал у этого продавца: https://aliexpress.ru/store/2383059 (ему нужно в личные сообщения написать и спросить интересующую деталь, он ответит, есть, нет и почём)
|
| |
| |
| elektrik809 | Дата: Четверг, 2024-Апр-11, 17:36 | Сообщение # 158 |
|
заглянувший
Группа: Пользователи
Сообщений: 22
Статус: Offline
| kotrad78
Спасибо, было интересно.
А вот драйвер ixdd614 как себя показывает на 3 МГц?
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Апр-11, 18:16 | Сообщение # 159 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Цитата elektrik809 ( ) А вот драйвер ixdd614 как себя показывает на 3 МГц?
Их ещё не пробовал, но, думаю что пробовать смысла особого нет.
1. У транзисторной сборки AP4525GEH время нарастания 20нс, время падения 4нс. У ixdd614 25 и 18нс соответственно. То есть, на 3МГц ixdd614 будет работать чуть хуже, чем AP4525GEH
2. В даташите у ixdd614 нет графика для 3МГц, поэтому я его примерно сам нарисовал, красным. При подключении к этому драйверу карбид-кремния, у которого ёмкость затвора 1500пф, плюс минус, на 3МГц потребление будет порядка 270-300мА.
У всего же драйвера SN74HC541N + AP4525GEH потребление от 18В на 3МГц ровно 250мА.
То есть, в теории, ixdd614 на 3МГц работать будет. Греться будет весьма сильно, сигнал выходного импульса будет более пологим, но, работать будет. К тому же, в даташите у ixdd614 нигде не написана входная ёмкость, и это напрягает, т.к. хз какой мощности потребуется входной сигнал, чтобы эту микросхему раскачать.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Суббота, 2024-Апр-13, 11:41 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Апр-11, 18:36 | Сообщение # 160 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| А вот IXDN609CI довольно заманчива. При 3МГц потребляемый ток должен быть порядка 180мА. Да и если входная ёмкость будет мала, чтобы заводилась от Si-шки синтезатора, получится очень неплохой драйвер. К тому же в ТО-220 корпусе, что удобно для крепления охлаждения. Пожалуй, закажу на пробу)
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2024-Апр-12, 10:42 | Сообщение # 161 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Итак, следующий эксперимент. Драйвер UCC37322P от Texas Instruments (корпус DIP-8)
У него устойчивая работа начинается от +6В, фронты более менее начинаются нормальные при питании от +8В, это напряжение и подал. Микросхема заводится только от +4В и выше на входе. Входная ёмкость выше, чем у SN74HC541N. Это сразу идёт в минус к микросхеме. Подавать +18В на микросхему не стал, т.к. её предел +16В. Да и по опыту DIP-8 корпус сгорит от перегрева при +18В на 3МГц.
Схема подключения:
1. Нагрев транзисторной сборки AP4525GEH 82 градуса. Абсолютно такой же, как и нагрев при использовании SN74HC541N
2. Выходной сигнал на затворе карбид-кремния - хороший. По фронтам - абсолютно такой же, как и при использовании SN74HC541N. Только скважность выросла до 54.2%, а у 541 была 51.4%. Верхнее фото UCC, нижнее фото 541
3. На 300кГц - сигнал идеальный. И очень маленькие всплески при открытии и закрытии. Полагаю, если увеличить R5 и R1 с 5.1 до 10-20Ом, эти всплески ещё меньше станут. Нагрев AP4525GEH при 300кГц 42 градуса, считай холодная.
Потребление всей схемы:
+18В 3МГц = 240мА (при использовании SN74HC541N 250мА)
+18В 300кГц = 44мА
Вывод.
UCC37322P хорошо подходит в качестве преддрайвера для раскачки AP4525GEH на 3МГц и отлично для работы на 300кГц в модуляторе.
Из минусов - повышенная входная ёмкость и более высокий порог напряжения запуска, чем у SN74HC541N (она от +2.2В запускалась).
Цена UCC37322P примерно в 2-3 раза выше, чем у SN74HC541N (если обе покупать оригинальные)
Таким образом, для практического применения, если выбирать из этих двух микросхем, побеждает SN74HC541N.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Пятница, 2024-Апр-12, 11:01 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2024-Май-05, 03:15 | Сообщение # 162 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Следующий эксперимент драйвера на комплементарной паре IRF9Z24NPBF + IRFZ24NPBF от компании IR. Оригинальные транзисторы заказывал тут: https://aliexpress.ru/item/32798696360.html и тут: https://aliexpress.ru/item/32801683872.html В среднем по 5$ за 10шт. Если увидите на Али значительно дешевле, типа 1-2$ за 10шт - это гарантированная подделка.
Схема с замерами:
На выходной ключ питание так же не подавал, снимал сигнал только с затвора.
Фото макетки + замеры параметров транзисторов простым тестером:
Оба транзистора с двух сторон прикрутил на один радиатор, заказывал тут: https://aliexpress.ru/item/32675636399.html Изначально в мультисиме разработал схему, когда оба стока подключаются не вместе, а верхний сток через резистор 3.3Ом на затвор карбида, а нижний сток через диод на затвор карбида. Так казалось, что получится снизить сквозной ток и нагрев транзисторов. Поэтому изначально прикрутил оба транзистора через оксид-алюминиевые (Al2O3) диэлектрические прокладки. На фото они белые. У них теплопроводность почти как у алюминия, и выдерживают до 20кВ на пробой при толщине прокладки в 1мм. Заказывал тут: https://aliexpress.ru/item/1005005122359439.html
Однако, в ходе эксперимента выяснил, что такое подключение стоков не имеет смысла. Температура транзисторов ниже стала всего на 1-2 градуса. Поэтому включил оба стока вместе, как по схеме. То есть, если кто будет повторять, диэлектрические прокладки не нужны. Важно просто смотреть, чтобы самого радиатора ничто не касалось и не коротнуло.
Итак, замеры.
1. Частота 3МГц. Сигнал на затворе хорошей формы. Есть небольшой, отрицательный провал по заднему фронту, около -3В, но, на реальной работе он никак не скажется. Нагрев транзисторов после 40 минут работы 43 градуса, радиатора 42 градуса. Это, кстати вам наглядный показатель эффективности работы оксид-алюминиевых термопрокладок. Нагрев китайского, 2Вт затворного резистора 3.3Ом - 130 градусов. Это многовато, лучше или 5Вт использовать, или два трёх ваттных в параллель. Или советский МЛТ-2 найти.
2. Частота 6.6МГц. Сигнал на затворе удовлетворительной формы, уже начинает походить на синус, но, для работы карбида вполне пойдёт. Нагрев транзисторов 55 градусов, радиатора 53.4 градуса. А вот 2Вт китайскому резистору в затворе уже фиговато точно, 210 градусов.
3. Частота 10.4МГц. Сигнал на затворе плохой формы и амплитуда с 18В упала до 15В. Однако, нагрев транзисторов всё ещё нормальный, 59 градусов, радиатора 57 градусов. А вот 74HC541 уже явно фигово. Через 10 мин нагрев корпуса поднялся до 74 градусов и медленно продолжал расти. Не стал больше её мучить, отключил питание.
Потребляемый ток всего драйвера (541 + её 8В лм-ка + выходные транзисторы):
3МГц - 246мА
6.6МГц - 483мА
10.4МГц - 684мА
Выводы.
Общее впечатление от драйвера - хорошее. Для 1.7МГц идеально подойдёт, для 3МГц хорошо подойдёт, для 6.6МГц потянет, для 10.4МГц - уже в притык, и то, не уверен, выдержит ли 541-я такой режим работы.
Радует низкий нагрев этих транзисторов, меньше, чем у пары 540 - 9540. И сигнал на 3МГц более красивый, поскольку ёмкость затворов примерно в 2-3 раза ниже, чем у пары 540-9540.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Воскресенье, 2024-Май-05, 03:54 |
| |
| |
| shwonder | Дата: Воскресенье, 2024-Май-05, 11:38 | Сообщение # 163 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3176
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) выдержит ли 541-я такой режим работы. |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2024-Май-05, 13:07 | Сообщение # 164 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Цитата shwonder ( ) ну, так надо было и проверить.
Я их не 10шт заказывал, а парочку, жалко было бы спалить, тем более оригинал. Да и в любом случае, если бы сигнал на затворе карбида хотя бы сохранился на уровне +18В, ещё был бы смысл проверять дальше на 10.4МГц. А тут сигнал с 18 до 15В просел. 541-я явно не годится для таких частот.
По даташиту она сохраняет свои рабочие параметры при 150пф нагрузки на 1 буфер, у нас их 8, то есть 1200пФ. Два транзистора IRF9Z24NPBF + IRFZ24NPBF имеют суммарную ёмкость затворов около 1350пФ. То есть нагрузка на микросхему уже выше паспортной.
Предельная температура корпуса для 541-й 85 градусов:
В тесте же она всего за 10 минут нагрелась до 74 градусов и продолжала расти. То есть, сгорела бы 100%, если бы тест длился дольше.
Если бы выходной сигнал сохранился бы, ну хотя бы до +17В, то, можно было бы на 541-ю приклеить радиатор и помучить её дальше. А так, нет смысла.
p.s. 74 градуса при 85 критических можно сравнить, как 130 градусов для 540-го транзистора при 150 критических. Вы как-то фото делали, что ваши 540-9540 грелись до 65 вроде градусов в передатчике. Думаю, если бы они грелись до 130 градусов, это бы вызвало у вас определённое беспокойство). Ну, вот так же и эти 74 градуса, причём не стабильные и не устаканившиеся и у меня вызвали беспокойство).
Сообщение отредактировал kotrad78 - Понедельник, 2024-Май-06, 04:30 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Май-06, 04:51 | Сообщение # 165 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 191
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) А вот IXDN609CI довольно заманчива. При 3МГц потребляемый ток должен быть порядка 180мА
Микросхемы приехали и я на 100% угадал это значение).
В общем, походу образовался самый лучший драйвер для запитки затворов карбид-кремниевых транзисторов от +18..20В, на частоте 1.7...10.4МГц.
1. Схема:
2. Макетный стенд:
Расскажу немного про стенд. Это, по-сути готовый модуль очень эффективного охлаждения.
На плату кладём медную шину 4мм толщиной, 4-5см шириной и 12см длиной. Шину
через термопасту прижимаем любым компьютерным кулером. На выступающей части
шины сверлим сквозные, прямо через плату отверстия для крепления деталей.
Например, в моём случае это карбид + его драйвер. А в случае модулятора это будут карбид + разрядный диод нижнего плеча.
Работает такое охлаждение просто великолепно. Детали очень быстро отдают тепло
меди, а та кулеру. При этом, сами детали ещё и обдуваются воздухом
вентилятора. Получается двойное охлаждение и снизу и сверху.
Не нужно нарезать никаких резьб метчиками, а в случае необходимости, детали
просто откручиваются болтами и гайками. Очень удобно.
Теперь про микросхему IXDN609CI.
1. Питается она от 4.5 до 40В, что обеспечивает работу любых ключей.
2. Фланец её соединён с массой, что архи удобно, можно крепить прямо на корпус
без прокладок (узнал об этом уже после того, как прикрутил через Al2O3 прокладку)
3. Входная ёмкость очень низкая, около 50-100пф, то есть такая же, как у 74HC541, а
это значит, что 541-я больше не нужна для раскачки.
4. Надёжно стартует от +3В на входе, но, при таком напряжении скважность
выходных импульсов низкая, 30-40%. При +5В на входе скважность отличная на
выходе, 48-50%.
5. Ёмкость нагрузочного затвора допускается до 5нф (у карбида около 1-1.5), то
есть, этой микросхемой можно раскачивать практически все транзисторы, что мы
используем на СВ и КВ.
6. На частоте 10.4МГц сигнал на выходе не снижается, так же +18В на выходе.
Конечно, он уже не меандр, и КПД передатчика снизится, но, работать будет.
На нижней фотке затворный резистор 3.9Ом 5Вт. Он стал темнеть при тестах на
частоте 10.4МГц, то есть, 5Вт явно мало для этой частоты, нужно два по 5Вт в параллель
ставить.
В следующем сообщении приведу результаты тестов.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Понедельник, 2024-Май-06, 05:21 |
| |
| |
|
