|
AM TX Class E SiC 2023 12 Передатчик класс Е на мосфет
| |
| milcin-aleksandr-1986 | Дата: Вторник, 2024-Май-21, 07:17 | Сообщение # 166 |
|
продвинутый
Группа: Друзья
Сообщений: 475
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  ) И при 30В питании будет не 20Вт, а 100Вт на выходе. И ток будет не 1А, а 3.3.
Цитата kotrad78 ( ) как только мы изменим питание, в меньшую или большую сторону - резонанс уйдёт!
Цитата kotrad78 ( ) как только мы поменяем частоту, хотя бы на 100-200кГц выше или ниже - резонанс уйдёт!
3100 - 3200 центральная там Л идеальна, а вообще это зависит от добротности Q
Цитата kotrad78 ( ) напряжение на стоке и выходная мощность изменяются равномерно
потом просто переключаюсь на 100 вольт на передатчике 36 - 38 вольт
Цитата kotrad78 ( ) для изготовления такого резонанса, нужно очень точно подбирать и индуктивность и все конденсаторы, очень точно!! Добавлено (2024-Май-21, 07:50)
---------------------------------------------
Цитата kotrad78 ( ) Карбид-кремниевые транзисторы работают по-другому, чем обычные кремниевые.Чем |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Май-22, 02:38 | Сообщение # 167 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| milcin-aleksandr-1986, добровольный обмен знаниями - это неоценимое качество каждого радиолюбителя!!
Лично я очень ценю ваше стремление делиться своим опытом. За это - спасибо вам, за это - плюс вам в "репу".
Однако, я очень хочу, чтобы вы всё же поняли, что в данной теме обсуждается конструирование не передатчика "Класс Е", а передатчика "Класс ЕШ". Подробное объяснение в 165 сообщении.
Пожалуйста, закажите карбиды, ссылку ранее давал, соберите макетку по схеме из 1 поста, и сделайте драйвер для карбида. Или по схеме из 1 поста на комплементарной паре, или мой, более лучший, на 609-й микросхеме по схеме тут: https://radiorubka.at.ua/forum/8-170-12 166 сообщение.
И ТОЛЬКО после того, как вы соберёте макет передатчика по схеме из 1 сообщения. И ТОЛЬКО после того, как он у вас будет собран в железе - мы сможем продолжить обсуждение, как его улучшить. Добро?
p.s. Если добро, можете написать мне в ЛС, я вам дам прямые ссылки, где лично я покупал, у каких продавцов на Али детали для передатчика. От всякой мелочи, до серьёзных.
Добавлено (2024-Май-22, 15:22)
---------------------------------------------
Хотя, напишу список всех деталей сразу тут, вдруг кому пригодится.
1. SiC транзисторы C2M0080120D:
- новые, оригинальные, 2шт: https://aliexpress.ru/item/32871929181.html
- б/у, выпаянные из приборов, оригинальные, 1шт: https://aliexpress.ru/item/1005005545612116.html
Б/у в 10 раз дешевле нового. Поэтому, я взял десяток б/у по цене 1 нового.
2. Альсиферное кольцо CS330060 с проницаемостью 60, 1шт, я брал 3, на случай "одно сломаю, второе потеряю": https://aliexpress.ru/item/1005005424612367.html
Если на нём проводом 1мм намотать 20в, индуктивность будет 24мкГн, если намотать 40 витков, индуктивность будет 96мкГн. Я оставил 20 витков.
3.Кольца Т106-2 для ФНЧ, 10шт, настоящие: https://aliexpress.ru/item/766156570.html
4. Al2O3 оксид-алюминиевые изоляционные термопрокладки разных размеров, рекомендую брать 1мм, 0.6мм могут трескаться, если у вас не идеально ровный радиатор: https://aliexpress.ru/item/1005005122359439.html
Я изначально затупил и взял для карбида прокладку с отверстием, чтобы крепить карбид штатно, через болт на радиатор. Однако, поскольку на стоке при полном питании может быть 1кВ, надо было взять прокладку без отверстия, а транзистор к радиатору крепить прижимной скобой, через 2 болта по краям от транзистора. То есть, чтобы не было пробоя между стоковой подложкой транзистора на болт крепления через термопасту. Ну, может быть позже переделаю. Пока же я просто болт крепления обмазал 20 слоям цапон-лака, с 5 минутным просыханием каждого слоя. Надеюсь, не прошьёт).
5. Драйвер IXDN609CI, а так же p-n транзисторы, 541-ю микросхему заказывал через личные сообщения у этого продавца: https://aliexpress.ru/store/2383059 Он дорожит своей репутацией и всегда торгует настоящими, оригинальными деталями.
6. 5W затворный резистор 3.9Ом (можно 3.3 - 3.9) заказывал тут: https://aliexpress.ru/item/1005006646289591.html Китайские 5Вт, это примерно 1.5-2Вт наши. 5W китайский резистор греется примерно до 95-100 градусов, и примерно до 65-70 в моей схеме (на него дует кулер охлаждения).
7. Серебряно-слюдяные кондёры 470р и 680р на 500В для ФНЧ брал тут, цена за 1шт: https://aliexpress.ru/item/1005003751923206.html Дорогие, но, качественные, безиндуктивные и ножки не магнитятся. Хотя, можно и обычные CBB81 поставить.
8. CBB81 кондёр 8800пф (2200 Х 4) 1600В, брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005003283908233.html В схеме Швондера написано 6000пф (1500 Х 4), я пробовал 6600 (2200 Х3) - разницы нет, поскольку у нас не класс Е, где этот кондёр влияет на резонанс, у нас класс ЕШ, где этот кондёр, по сути просто разделительный. Отделяет постоянку питания от ФНЧ и антенны.
9. Если кто-то будет делать драйвер не на 609-й микросхеме, а на паре p-n, рекомендую взять такой радиатор, 1шт: https://aliexpress.ru/item/32675636399.html Он очень удобен, оба транзистора можно прикрутить с двух сторон, и прокладок не надо, т.к. стоки у них общие.
Вот и все детали передатчика.
p.s. Ну, и для полного феншуя, ещё можете взять супер-лоу esr твердотельные электролиты, 10шт, брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005004533157680.html Их ставим максимально близко к питающим ногам 609-го драйвера или p-n пары и 541-й микросхемы.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Среда, 2024-Май-22, 15:25 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Май-22, 16:00 | Сообщение # 168 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Если будете заказывать 609-й драйвер, берите не IXDN609CI, а IXDD609CI. А то, как говорится, хорошая мысля приходит опосля.
У IXDN609CI нет функции аварийного отключения (5-я нога, самая правая, на фото я её откусил, чтобы не мешалась).
А вот у IXDD609CI есть функция аварийного отключения. Если на 5-й ноге логическая 1, драйвер работает, если логический 0, сразу отключается. С помощью этой ноги сделаю систему аварийной защиты от превышения допустимого напряжения на стоке карбида. Ну, или можете сделать свою защиту по датчику КСВ, кому как нравится.
Как уже писал ранее, 609-й драйвер - лучший во всех случаях. (он на фото слева, справа - лм-ка регуляторов оборота кулера) Потребляет 180мА (на 3МГц + затвор одного карбида), а п-н пара + 541-я около 400-600мА. Фланец 609-го драйвера соединён с "-" питания, можно крепить прямо на корпус, без прокладок. Держит меандр до 7МГц, и пила-синус на 11МГц.
1-я нога: питание (до +30В, карбиду надо +18В)
2-я нога: выход на карбид
3-я нога: масса
4-я нога: вход драйвера (ёмкость входа пару десятков пф, как у 541-й или даже меньше)
5-я нога: У IXDN609CI - не задействована, у IXDD609CI - аварийное отключение.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Май-23, 05:27 | Сообщение # 169 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Цитата milcin-aleksandr-1986 ( ) в чем это заключается? кроме как лучших характеристик я не вижу разницы.
Сейчас наглядно увидите.
В общем, я всё думал, думал, чем же можно заменить SiC диод Шоттки на стоке, поскольку 1.2кВ диоды хоть и доступны на Али, но, цена высокая. В среднем, по 7-10$ за штуку. А их надо 2-3 параллельно ставить.
Сначала думал стабилитрон на высокое напряжение. Нет. Слишком маленькая ёмкость кристалла. Потом думал обычный выпрямительный, скоростной диод на обратное напряжение 1000в. Нет, тоже не сработало, так же, слишком малая ёмкость п-н перехода. А потом подумал... Ведь в каждом мосфете, п-н переход по сути является паразитным диодом!
Итак. Проверял сначала на 15В напряжении. Взял транзистор IRFP250N, milcin-aleksandr-1986, как раз, кремниевый. Замкнул его затвор на исток, чтобы никакие наводки его случайно не открыли и подключил параллельно стоку карбида.
1. Базовый сигнал, ничего не подключено. 15В, 400мА, выходная мощность 5.8Вт, Uc = 59В, 59 / 15 = 3.9 раза.
2. Подключил IRFP250N. 15В, 2А, выходная мощность 8Вт, Uc = 155В, 155 / 15 = 10.3 раза. КПД = 26%
3. Затем решил подключить второй карбид. Точно так же замкнул затвор на исток. 15В 486мА, выходная мощность 5.8Вт, Uc = 48.8В, 48.8 / 15 = 3.25 раза. КПД = 79.5%
4. И ради эксперимента решил затвор второго карбида подключить к затвору основного карбида. То есть, полная параллель двух карбидов.
15В 548мА, выходная мощность 6.2Вт, Uc = 55В. 55 / 15 = 3.6 раза. КПД = 75.4%
Отключил снова затвор второго карбида, замкнул его на исток. Подал полные 31В и снял нагрев. Без радиатора второй карбид греется до 45 градусов. То есть, для реальной работы, при полном питании и модуляции его нужно сажать на радиатор.
Вывод.
Вместо SiC диодов Шоттки можно использовать второй SiC транзистор. Полная параллель увеличивает чуть чуть выходную мощность, но сажает КПД, и увеличивает Uc, что хуже всего. То есть, второй карбид можно использовать просто, как диод. Замкнуть затвор на исток и на массу.
Карбид диоды Шоттки на 1.2кВ в среднем по 7-10$ за штуку, и их надо 2-3 на сток вешать. А один карбид транзистор (б/у) 2.8$. Выгода при том же результате - очевидна.
Идеальное решение найдено!
Сообщение отредактировал kotrad78 - Четверг, 2024-Май-23, 05:29 |
| |
| |
| raketayudin | Дата: Четверг, 2024-Май-23, 11:42 | Сообщение # 170 |
 опытный
Группа: Модераторы
Сообщений: 586
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) Идеальное решение найдено!
Сделал замер. Данные в таблице.
Осциллограммы.
Схема из первого поста, смотрите ничего не перепутайте.
Без конденсатора на стока (С шунтирующий)
|
| |
| |
| shwonder | Дата: Четверг, 2024-Май-23, 12:29 | Сообщение # 171 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3293
Статус: Offline
| Цитата raketayudin ( ) Схема из первого поста, смотрите ничего не перепутайте.
Надо тебе заиметь измеритель КСВ и мощности, так нагляднее.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Май-23, 14:34 | Сообщение # 172 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Цитата raketayudin ( ) Сделал замер. Данные в таблице.
Спасибо. Попробуйте пожалуйста снять следующие замеры. (без добавления в ФНЧ каких либо дополнительных конденсаторов)
Частота ровно 3МГц (а то на фото, на синтезаторе 3.100). Питание 31В (если есть такая возможность, именно 31В поставить, если нет, пусть 30 остаётся).
1. Сделать фото осциллограммы на затворе транзистора (при поданном питании 31(30В).
2. Сделать фото осциллограммы на противоположном выводе затворного резистора 3.9 Ом. (при поданном питании 31(30В)
3. Подключить к стоку по очереди два шунтирующих кондёра, 200пф и 470(500)пф. И для каждого кондёра снять осциллограммы на стоке, а так же потребляемый ток и выходную мощность.
4. Подключите осциллограф при развёртке в 20В/дел к своему блоку питания, выставьте на блоке питания ровно 20В и покажите осциллограмму горизонтальной линии. Ну, так сказать, проверка, что ваш осциллограф точно показывает именно 20В на деление, а не занижает или завышает луч.
p.s. Если что, мой осциллограф на значении в 20В показывает примерно на 150-170мВ выше, хотя, возможно он просчитывает чистые 20В постоянки + с пульсациями 150-170мВ. В центре картинки компьютерный интерфейс мультиметра, его показания можно брать за эталон.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Четверг, 2024-Май-23, 15:02 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Май-23, 18:56 | Сообщение # 173 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Интересно, а как изменится работа передатчика, при использовании такого карбида? GC2M0160120D https://www.lcsc.com/datashe....048.pdf
Слева в таблице он, справа "наш" карбид:
p.s. Заказал несколько штук на пробу. Уж очень привлекательно выглядят. Ёмкость затвора меньше, драйверу будет легче. Время работы быстрее, сможет работать на более высоких частотах. Напряжения затвора и стока одинаковые. Предельные токи входят в рамки тока потребления нашего передатчика. Ну, а то, что сопротивление канала чуть выше, не думаю, что это вызовет такой уж сильный нагрев.
Главное, что цена нового китайского почти такая же, как цена б/у шного американского + доставка.
В общем, заказал, посмотрим, чем нас китайская карбид-кремниевая промышленность удивит)
p.s.2 У этой китайской компании ещё и карбид-кремниевые диоды на 1200в есть https://www.lcsc.com/datashe....076.pdf 22$ за 10шт, что аж в 7-8 раз дешевле американских, таких же по параметрам. Тоже заказал на пробу немного.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Четверг, 2024-Май-23, 20:03 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Июн-11, 00:10 | Сообщение # 174 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Пришли китайские карбиды от компании SUPSiC. И транзисторы и 1200в диоды Шоттки. Ножки не магнитятся.
Транзистор. GC2M0160120D Даташит: https://www.lcsc.com/datashe....048.pdf У него сопротивление канала позиционируется как 160мОм, на моём экземпляре оказалось 80мОм.
Диод Шоттки. GC4D10120A. Даташит: https://www.lcsc.com/datashe....076.pdf
Покупал у этого продавца: https://aliexpress.ru/store/2383059 и диоды и транзисторы запрашивал и покупал через личные сообщения.
GC2M0160120D TO-247 5pcs/$28.5
GC4D10120A TO-220 7PCs/$17
То есть, один транзистор около 5.7$, что в 5 раз дешевле нового американского карбида C2M080120D и что столько же по цене, как один б/у американский карбид с доставкой.
Фото:
Схема:
Сигналы на затворе:
Сигнал на затворе чуть более острый, по сравнению с американским карбидом. Ну, это и понятно, потому, что у американского карбида по даташиту ёмкость затвора 1000пф, у китайского 600пф.
У американского карбида рекомендуемый затворный резистор 3.9Ом, у китайского 6.5Ом. Я сначала оставил 3.9Ом, сигнал на рисунке, потом поставил 5.6Ом, 6.5 Ом не было. В принципе, сильно особо ничего не меняется.
Единственное, что меня немного напрягает, так это сигнал на затворе, когда мы подаём напряжение на сток. В начала сигнала начинает появляться резкая загагулина. Чем выше напряжение на стоке, тем эта загагулина больше. То есть, это скорее всего говорит о том, что сигнал со стока, через внутреннюю ёмкость затвор-сток попадает на затвор. У американского карбида такой картины я вроде не наблюдал.
На нижнем графике - подал на сток +55В, это максимум, что пока могу подать. Амплитуда этой загагулины стала выше, чем при 31В, но, самое главное, что верхний пик загагулины не превышает общую "полку" +18В амплитуды на затворе. То есть, карбиду ничего не угрожает. Если есть варианты, как её побороть - напишите, если нет, то, думаю ничего страшного.
Сигналы на стоке:
Верхний сигнал - оригинальная схема Швондера из 1 поста. Всё абсолютно точно так же, как и с американским карбидом. Прямо вот копия. То есть, китайский транзистор действительно карбид-кремниевый, а не кремниевый. Дельта сток-питание 4.7 раза.
Средний сигнал, подключил параллельно сток-исток один китайский карбид-кремниевый диод Шоттки. Диод своей ёмкостью опустил дельту до 3.7 раза.
Нижний сигнал, подключил ещё один диод. Дельта опустилась до 3.2 раза, что - идеально. Пробовал подключать третий диод, дельта опускалась до 3.1 раза, то есть, 3-й диод уже смысла нет ставить.
Нагрев:
Кулер работает на минимальных оборотах. Питание +55В, 1.5А
Шунтирующие диоды, без какого либо радиатора, нагрев 46 градусов.
Транзистор 40 градусов
Затворный резистор 72 градуса.
Нагрузка передатчика 50 Ом.
В следующем сообщении покажу сигнал на выходе.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Июн-11, 00:15 | Сообщение # 175 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Сигнал на выходе (на эквиваленте 50 Ом)
Верхний график сигнал на стоке и на нагрузке при +31В питании.
Нижний график сигнал на затворе (на рисунке подписано на стоке, это ошибка) и на нагрузке при +55В питании.
Общий итог.
Ну, что. Китайцы не обманули, их карбидная продукция работает)). И в 5 раз дешевле американской. Конечно, неизвестно, выдержат ли эти транзисторы и диоды 1кВ, но, я как бы и не планирую кочегарить их на предельный максимум.
Единственный осадок, это вот эта загагулина на сигнале затвора. Если её победить, будет вообще всё как по цветному телевизору).
p.s. Все расчёты КПД и тока проводил только для выходного транзистора. То есть потребляемый ток драйвера, синтезатора не учитывался. Если их учитывать, КПД конечно ниже будет.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Вторник, 2024-Июн-11, 00:37 |
| |
| |
| shwonder | Дата: Вторник, 2024-Июн-11, 10:12 | Сообщение # 176 |
|
просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3293
Статус: Offline
| Спасиб.
очень интересно и познавательно.
А та загогулина пусть не волнует, это так положено для всех мосфетов. Не помню как называется, может когда то поборят.
А что б не смущала возьми осциллограф с полосой до 20мгц.
я так понял, диоды без теплоотвода ?
есть один момент, емкость диода зависит от напряжения, интересно как это влияет на УМ ?
может все дело в переменной емкости ?
я ставил постоянные емкости К15у-1 малых номиналов, но такого результата не получил.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Июн-11, 14:53 | Сообщение # 177 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Цитата shwonder ( ) я так понял, диоды без теплоотвода ?есть один момент, емкость диода зависит от напряжения, интересно как это влияет на УМ ?
может все дело в переменной емкости ?
Да, диоды в корпусе ТО-220 и без теплоотвода. Их предельная температура 175 градусов, после которой они помрут. Ну, будем брать поправку на китайское производство, поэтому уменьшим критический предел до 140 градусов. Однако, диоды всё же лучше не разогревать выше 90-100 градусов. При 55В питании они греются до 46 градусов. Думаю, при полной модуляции будут греться около 55-60 градусов. В общем, в любом случае они греются очень слабо и радиатор пока не нужен. Как соберу полноценный модулятор, измерю ещё раз. Жалко, что у них фланец - катод. Был бы фланец анод, можно было бы прикрутить на плату и забыть про них.
Теперь на счёт ёмкости. Да, у диодов, как у любого п-н перехода сопротивление, а значит и ёмкость меняется в зависимости от приложенного напряжения. Вот график:
Когда я подавал напряжение 31В, на стоке было 100В. Это соответствует ёмкости перехода диода примерно в 95пф. При этом, дельта сток/питание 3.2 раза. При подаче 55В, напряжение на стоке 190В, что равно ёмкости диода около 70пф, дельта сток/питание с 3.2 поднялась до 3.5 раз. В теории, если подать 72В, то дельта уже будет около 4, то есть на стоке будет 290В, что равно ёмкости диода около 50пф.
У нас 2 диода параллельно, поэтому все ёмкости умножаем на 2. Грубо говоря, чем выше напряжение питания, тем больше будет дельта сток/питание. Если предположить, что мы подадим 72В питания, то в момент молчания на стоке будет 300В. А при модуляции будет 600-700В. То есть, остаётся двойной запас по предельному напряжению как для 1200В транзистора, так и для 1200В диодов Шоттки.
p.s. Всё это при статичной нагрузке 50Ом, то есть при КСВ 1.0. В реальном применении КСВ всегда больше 1, напряжение на стоке так же будет расти. Но, всё равно ещё в пределах надёжной работы транзистора и диодов. Однако, для повторяемости конструкции, лучше всё же больше 70В не подавать, многие факторы нужно учитывать. Лучше 55-60В предел.
Ну, или можно даже больше 72В подавать, но, при идеально настроенной антенне, при наличии схем защит от предельного напряжения на стоке, и вместо 2 шунтирующих диодов поставить 3-4 шт.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Вторник, 2024-Июн-11, 15:03 |
| |
| |
| командировочный | Дата: Воскресенье, 2024-Июн-30, 11:00 | Сообщение # 178 |
|
любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 42
Статус: Offline
| kotrad78, а в 2-х такте тоже желательно диоды ставить.. переделываю на карбиды вместо 14nk 50.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2024-Июн-30, 19:10 | Сообщение # 179 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 618
Статус: Online
| Цитата командировочный ( ) а в 2-х такте тоже желательно диоды ставить.. переделываю на карбиды вместо 14nk 50
Да, потому что двухтактный передатчик, это просто два однотактных.
Вот, для примера моделирование. Когда никакой ёмкости между сток исток нет.
Сигнал на стоке очень узкий и высокий. 740-е транзисторы рассчитаны на 400В, поэтому программа просто обрезает импульс выше этого значения. То есть в реальности он может быть ещё выше, что может прошить транзистор. Из-за такой формы импульса транзисторы весьма сильно греются, и выходная мощность снижается, падает КПД.
Теперь другой случай, когда подключили параллельно сток-исток по две штуки карбид-кремниевых диодов на 1200В, типа GC4D10120A. Их общая ёмкость будет около 100...200пф:
В программе к сожалению нет карбид-кремниевых транзисторов и диодов, поэтому подключил обычные конденсаторы. В реальности же обычные конденсаторы будут давать очень сильный звон на стоках, если вы читали более ранние посты, то там это показано. С диодами такого звона нет.
Теперь, сигнал на стоке стал похож на колокол и его амплитуда уменьшилась до безопасных, примерно 200В. Нагрев транзисторов уменьшился в 2 раза, и выходная мощность увеличилась.
|
| |
| |
| командировочный | Дата: Воскресенье, 2024-Июн-30, 21:53 | Сообщение # 180 |
|
любопытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 42
Статус: Offline
| kotrad78, и ещё один вопрос..Модернизирую вых. каскад RAFINAD 2019 05... 541-AP4525- карбид(каждое плечо)...оставлять так как на схеме (с добавлением R1-R4, диодов,) или переделывать как в симуляторе.Тогда под ??? Т1 ..соотношение витков ( питание на середину) ваше мнение ..Спасибо за помощь ,информацию..Заказал диоды карбид..драйвера 609("на будущее")
|
| |
| |
|
