|
1кВт передатчик класса Е (ЕШ) (теория)
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2024-Дек-13, 18:29 | Сообщение # 1 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Сразу обозначу, что мне такая большая мощность не нужна и в обозримое время строить его не буду. Но, многим, полагаю будет интересно его сделать.
Начальная схема:
Это классическая схема передатчика класса Е, точнее ЕШ (выходной ФНЧ не настроен в резонанс на рабочую частоту, что удобно для повторения).
С одним карбид-кремниевым транзистором на 1200В С-И и сопротивлением канала 160мОм получалась выходная мощность 500Вт, при питании от 100В. При этом, на стоке напряжение на пиках модуляции поднималось до 550В.
Поэтому, чтобы повысить выходную мощность, нужно повышать напряжение питание. А чтобы оставался существенный запас по прочности, транзисторы теперь нужно брать на 1700В с-и, например такие, цена около 2-3$ за 1шт, GC2M1000170D : https://www.lcsc.com/search?q=GC2M1000170D
Сендастовое кольцо L1 в цепь питания: https://aliexpress.ru/item/889753978.html
ВЧ кольца Т157-2 для ФНЧ: https://aliexpress.ru/item/767462738.html
Шунтирующие диоды Шоттки CI12S170D3L2: https://www.lcsc.com/search?q=CI12S170D3L2 около 5-6$ за шт, самая дорогая деталь в передатчике.
Драйвер IXDD609CI, около 3$ за штуку https://www.lcsc.com/search?q=IXDD609CI
можно заменить на IXDN609CI, около 2-3$ за штуку (писать в личные сообщения этому продавцу https://aliexpress.ru/store/2383059 или этому https://aliexpress.ru/store/1103009080 )
Входная ёмкость одного GC2M1000170D карбида 215пф, у 4-х будет 860пф, поэтому одного 609 драйвера для раскачки 4-х карбидов должно быть более, чем достаточно.
Выходная ёмкость одного GC2M1000170D карбида 19пф, у 4-х в сумме будет 80пф, поэтому, возможно потребуется 1-2 шунтирующих диода Шоттки на сток-исток, вместо 3-4 как я делал с одним 1200В карбидом.
Поскольку входная ёмкость затвора низкая, то затворный резистор с 3-5Ом нужно будет увеличить до 10-15Ом, нужно будет подобрать опытным путём.
Напряжение на стоке в пиках модуляции будет больше 1кВ, и транзисторы будут греться, поэтому их сажать лучше на нитрид-алюминиевые изоляционные прокладки https://aliexpress.ru/item/1005001896184063.html (ссылка может быть скрыта для покупателей из некоторых стран). Либо же можно на оксид-алюминиевые https://aliexpress.ru/item/1005005122359439.html Главное, чтобы толщина прокладки была не менее 1мм. Само собой применять только диэлектрическую термопасту. Либо КПТ-19, либо более лучший, современный вариант Hike-T1 https://aliexpress.ru/store/1102821485
Так же транзисторы рекомендуется сажать или на медный радиатор, или на медную пластину 3-4мм толщиной, которую уже прикрутить к дюралевому радиатору. Это чтобы ускорить отвод тепла. Ну, и само собой проходной конденсатор С3, а так же конденсаторы в ФНЧ брать слюдяные или в крайнем случае CBB, но на напряжение не ниже 1500-2000В. Конденсаторы обязательно набирать параллельно из нескольких штук, чтобы снизить рассеиваемую мощность и нагрев.
Например, в ФНЧ нужен конденсатор суммарной ёмкостью 1150пф. Можно взять 11-12шт конденсаторов на 100пФ 2-3кВ и соединить параллельно.
Вот такой проект. В теории, возможно мощность на пиках модуляции будет больше 1кВт.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Пятница, 2024-Дек-13, 22:38 | Сообщение # 2 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| А для чего тут 4-ре транзистора? Мне кажется, лучше прорабатывать какой-то (или оба) вариант из:
1. "Классический" E, настроенный на бОльший ток и меньшее напряжение (чем в схеме ЕШ). 100 вольт и 10 ампер дают киловатт. Думаю, можно такое снять с одного карбида.
2. Суммирование мощностей из N штук "ненастроенного" ЕШ / настроенного Е.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2024-Дек-14, 20:09 | Сообщение # 3 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата melatonin (  ) А для чего тут 4-ре транзистора?
Потому, что у одного транзистора сопротивление открытого канала около 0.8Ом и на нём будет выделяться большое кол-во тепла. Если же 4, то общее сопротивление канала станет около 200мОм, и выделение тепла станет приемлемым.
Класс ЕШ для того, что его делать проще, чем полноценный, резонансный класс Е.
Вот ещё один набросок, двухтактная схема. Принцип почти как в классе ЕШ, только используется два такта. Понятное дело, что моделирование не может на 100% отразить реальную работу в железе, особенно учитывая разные свойства ферритовых трансформаторов. Но, даже расчётная выходная мощность впечатляет. И напряжение на стоке вполне подходит для обычных, 1200В карбидов.
На схеме только верхнее плечо двухтакта, нижнее не поместилось, но там тоже самое. IRF840 просто для моделирования, т.к. они близки по своим параметрам к крабидам (по ёмкостям входа и выхода).
К сожалению, полноценно работу однотакта промоделировать не смогу, т.к. в программе нет подходящих транзисторов на Uс-и 1200в, а у IRF840 предел 500В и программа дальше не просчитывает.
Поискал через поиск более глобально, оказывается в мультисиме есть 1200В карбиды!! И модель транзистора вполне вроде рабочая! Здорово))
Вот, схема класса ЕШ с 4-мя карбидами в параллель.
Питающее напряжение 240В
На стоке до 1кВ
Выделение в тепло на один транзистор около 25Вт
Выходная мощность около 1.5кВт.
В моделировании временно отключил шунтирующие диоды Шоттки, т.к. такое кол-во параллельно сток-истоку программа отказывается просчитывать. Подключил временно шунтирующий С1.
В принципе, всё довольно ожидаемо, как я и планировал в начале темы.
Либо же, можно уменьшить питающее напряжение до 180В.
Напряжение на стоке около 700В (в реальности будет около 900)
Выделение в тепло около 15Вт на транзистор
Выходная мощность около 1кВт.
Можно даже будет попробовать обычные, 1200В карбиды ставить. Но, с обязательной, железной защитой по КСВ (обрыву антенны или кз в ней).
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2024-Дек-14, 21:00 | Сообщение # 4 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Жуть.. ))
Поставил 1200В карбиды в двухтакт... По 5шт в плечо.
Питание: 120В
Потребляемый ток: 32А
Нагрев в тепло на 1 транзистор: до 50Вт
Напряжение на стоке: 1кВ
Выходная мощность:
- несущая 850Вт
- на пиках модуляции 3.4кВт
КПД: 88%
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2024-Дек-15, 07:58 | Сообщение # 5 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) Жуть.. ))
Жуть номер 2)).
Заменил 450мОм карбиды на 160мОм. Так же, по 5шт в плечо, всего 10шт.
Напряжение питания 120В.
Выделение тепла по 57Вт на транзистор.
Напряжение на стоке около 700-800В.
Выходная мощность:
- несущая 1.1кВт
- на пиках модуляции до 4.66кВт
КПД: 90%
Можно на всю Европу дискотеку устраивать)))
И вот ещё один вариант.
Те же 160мОм транзисторы, но, более реалистичный вариант, по 4шт. в плечо.
Напряжение питания 72В. (можно взять два 36В блока питания по 1200Вт и включить последовательно https://aliexpress.ru/item/1005002728038351.html )
Выделение тепла по 25Вт на транзистор.
Напряжение на стоке около 500-600В.
Выходная мощность:
- несущая 0.5кВт
- на пиках модуляции до 1.7кВт
КПД: 93%
Вот так можно реализовать:
Все 8 транзисторов будут выделять в тепло 200Вт, поэтому два компьютерных, самых простых кулера справятся. Транзисторы сажаем на медную шину заземления, я так уже делал в своём передатчике. Так получается очень быстро и эффективно отводить тепло. А чтобы смягчить тепловой перенос, медную шину сажаем на дюралевое шасси. Оно и часть тепла будет забирать, и на нём удобно будет разместить печатную плату и все остальные детали.
В общем, любителям киловаттов, думаю будет интересно).
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 11:04 | Сообщение # 6 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( )
Что в модельке можно выжать из однотакта?
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 14:28 | Сообщение # 7 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| melatonin, в настройках Алиэкспресса добавьте новый, левый адрес, не связанный со странами СНГ, все заблокированные страницы появятся. Потом, если нужно купить какой-то товар, просто пишите в личку продавцу и просите его дать новую ссылку для оправки в Россию.
По поводу однотакта.
Самый предел - 1.7кВт
На 2-х 280мОм мосфетах:
На 3-х
При использовании трёх мосфетов, выделение в тепло на транзистор падает с 65Вт до 50Вт, а поскольку у 280мОм карбида предел по теплу 70Вт, имеет смысл делать на 3-х транзисторах. Входная ёмкость у них 270пФ, поэтому одного IXDD609 драйвера за глаза по мощности хватит на 3 карбида. В моделировании затворные резисторы по 3Ом, но в реальности я бы рекомендовал поставить для начала по 8-10Ом. Питание затвора строго 18В, не меньше. Мощность тут большая, поэтому даже небольшое, неполное открытие карбидов будет заметно увеличивать их нагрев.
И питание, 240В это самый предельный предел. И то, строго при наличии защиты от превышения КСВ. Поскольку вот, нагрузка 200Ом, напряжение на стоке уже превышает 1.2кВ
Самым разумным решением, думаю, не поднимать питание выше 200В.
Шунтирующую ёмкость подобрать из диодов Шоттки так, чтобы при 800В на стоке их суммарная ёмкость была около 250пф (не ниже, можно немного выше, до 300пф). Тогда и выделение тепла на трёх транзисторах будет с запасом по прочности, и на стоке будет нормальное напряжение, и мощность будет около 1.3кВт.
Вот эти транзисторы на 280мОм, американский и китайский https://www.lcsc.com/search?q=C2M0280120D Хотя, на пробу можно и б/у шные на Али поискать.
p.s. моделирование с транзисторами другого сопротивления перехода показывает худший результат. Либо нагрев в тепло очень большой, либо напряжение на стоке сильно близко к максимальному. К примеру, в теории можно будет поставить 3шт 160мОм, но, напряжение питания выше 180В не поднимать. Нагрев в тепло на транзистор будет по 50Вт, шунтирующая ёмкость из диодов около 150пф, выходная мощность около 1.2кВт
Правда, напряжение на стоке уже больше 900В, тревожно..
Сообщение отредактировал kotrad78 - Понедельник, 2024-Дек-16, 14:35 |
| |
| |
| shwonder | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 17:41 | Сообщение # 8 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3291
Статус: Offline
| как вариант - резонансный выход.
Несущая 300вт 290в , на пике модуляции 1200вт 150в
можно повысить добротность, но для такого случая потребуется вакуумный КПЕ.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 20:57 | Сообщение # 9 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| А если так? 100 вольт (предположу, что схема защиты не нужна - у меня с "обрывом антенны" напряжение не превышало х10 от питающего), 250 ватт АМ. И таких 4ре штуки собрать и суммировать мощность на выходе
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 21:19 | Сообщение # 10 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| melatonin, какая индуктивность анодного дросселя? Попробую сейчас эту схему промоделировать
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 21:29 | Сообщение # 11 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) какая индуктивность анодного дросселя?
Вот то же самое в калькуляторе VK1SV - 47 мкГн. Только надо дорисовать цепь согласования 5-->50 Ом.
_____
А - добавлю. Coss и fall time брал из даташита на 160 мОм ный 1200 вольт мосфет
Сообщение отредактировал melatonin - Понедельник, 2024-Дек-16, 21:35 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 21:35 | Сообщение # 12 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) А если так?
Сделал по этой схеме + сразу подцепил ФНЧ.
Схема работает, 11А ток, 300В на стоке, 1кВт на выходе, но неимоверное выделение тепла на транзисторе.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 21:40 | Сообщение # 13 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) неимоверное выделение тепла на транзисторе.
Да - на пределе по даташиту.
Если поставить 80-й? Ну и еще вариант тупо 2-3-4 в параллель?
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 21:53 | Сообщение # 14 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) Если поставить 80-й? Ну и еще вариант тупо 2-3-4 в параллель?
Если поставить 80й, то выделение в тепло поднимается со 180Вт до 240.
Поставил 3 160-х в параллель. Всё равно большое выделение в тепло, более 100Вт, сгорят
Попробуйте пересчитать номиналы всех деталей под эти транзисторы? https://wmsc.lcsc.com/wmsc....680.pdf У них Coss 45пф, их 3шт, значит в сумме будет 135пф
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Дек-16, 22:17 | Сообщение # 15 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Поменял дроссель на 100 мкГн.
Два варианта - в одном FET Saturation 0.5, в другом 1.5. Можете в симуляторе поставить вольтметр на сток-исток, чтобы Saturation Voltage измерить поточнее?
Так же - на параметры выходной цепи сильно влияет Q. Я в калькулятор поставил 5. По идее, если в симуляторе будет то же самое - должен быть колокол на выходе - а у вас все-таки искаженный сигнал, значит где-то несоответствие с данными в калькуляторе. Но как правильно подставить параметры C/L выходной цепи в симулятор, идей нет...
Было бы хорошо научиться получать одинаковый результат в калькуляторе и симуляторе - тогда проще будет первичные C/L для симулятора подставлять.
|
| |
| |
|
