1кВт РА на BLF578

[K6VHF Александр]

Наконец-то удалось мне достать пару транзисторов NXP BLF578 за что огромное спасибо моему техдиректору. Тестовые платы подойдут позже.  Пока они в дороге прикидывываю схему по которой буду собирать, а точнее она будет типовой. Уж больно не хочеться сжечь сотни баксов.
Даташит транзистора лежит здесь.
Первые впечатления от параметров хорошие, радует усиление и линейность. Граничная частота около 500 МГц. В принципе можно попробывать собрать РА на 432 МГц, но пока уделю внимание 144 МГц, да и тестовая плата будет как раз на эти частоты.  Мощность по паспорту 1200 Вт, поэтому стоит расчитывать на CW 1000 Вт при усилении свыше 25 дБ.
Транзистор в корпусе SOT539A.

Как видно из даташита транзитор ориентирован на РА для вещательного ФМ диапазона, что в принципе близко к 2-ке. Хотя уверен, что получится неплохой РА на 50 МГц. В общем впереди много экспериментов и тестирования. Жаль, что в США максимальная мощность на 144 МГц состовляет 1500 Вт, можно было сложить мощность с двух РА и получить свыше 2 кВт, хотя это уже "печка".
Вот так выглядет типовая схема и тестовая плата.



Здесь типовая схема РА на 174-230 МГц, выглядет тоже неплохо, правда я не уверен какие тестовые платы придут.


Здесь типовая схема РА на 108 МГц.


Буду держать в курсе продвижения дел и сборки РА в этой теме.
Сегодня закончил свой портативный РА на 432 МГц для выездов. Настроен и готов к работе. Уж больно хочется его испытать поскорее либо в ЕМЕ либо в ПД.

[RA3WDK]

Александр, приветствую !

Рад твоим успехам !
К такому РА должен быть и соответствующий фильтр ФНЧ с диплексором.
Сразу заказывай конденсаторы ATC - на ebay много предложений
(причем мало кто наборы отправляет в РФ ).

[K6VHF Александр]

Привет Иван.
У меня есть несколько комплектов тестовых плат старого образца, но фильтров и диплексеров не было в комплекте. Посмотрим, что будет в этот раз.
Коденсаторы АТС есть, я ведь только с ними и работаю. Так что если тебе нужны(в разумном количестве) пиши мне в личку или на емейл.

[RK3QYA Team]

На плате для DVB использовано интересное решение трансформаторов - мы так делали раньше в своих FM передатчиках,
но из FR-4 и они сильно грелись.

В принципе, поскольку в Штатах нет проблем с приобретением продукции Micro-Coax, то все у Вас получится: надо только
чуть изменить длину кабелей и повторить дизайн второй (по порядку в Вашем посте) платы.

Если мне не изменяет память, NXP использовали водяное охлаждение палеты. Нужно ли это делать для любительских целей,
пока для себя не решил: тепловой расчет показывает, что для CW точно не нужно.

И еще: большинство любительских конструкций на BLF578 не предусматривает схемы термостабилизации смещения:
очень рекомендую ее все же сделать, т.к., несмотря на все заверения производителя, ток покоя все же плывет
в температуре, тем более, если Вы собираетесь снимать с этого девайса по полной программе.

Удачи!

[K6VHF Александр]

Спасибо тезка за полезные советы. Да согласен с вами насчет того, что ток покоя плавает в зависимости от температуры и я проводил эксперименты по этому поводу. Также гонял 200 Вт РА по 2000 часов работы без перерыва, чтобы определить дегродацию транзистора. Она есть и спустя несколько тысяч часов заметно падает усиление, но это понятно и так долно быть. Никто не гарантирует вечную работу. Применял различные теплоотводы с различными прокладками. Вывод однозначный - только медь, при этом максимальная теплоотдача при максимальном КПД. Пришел к выводу что крепить транзистор только с помощью винтов. Применение мостиков(типа теплоотвода) для крепления транзистора ухудшает параметры, падает усиление и КПД. при выборе корпуса нужно учитывать высоту стенок, т.к при низком корпусе возникают переотражения, что приводит к ВЧ наводкам на вход РА и КПД падает. Проводил эксперименты с специальным радиопоглощающим материалом, чобы определить зоны максимального ЕМI.
Пока не разобрался с схемой термокопенсации, т.к приоритетная задача получить максимальный КПД при номинальном усилении.  Не подскажите опробованную схему термокопенсации?
Немножко не в тему, но если кого-то интересуют платки РА для BLF6G10-200RN(NXP) -200W и MRF5S9070NR1(freescale) -170W, пишите в личку.

[RK3QYA Team]

Пока не разобрался с схемой термокопенсации, т.к приоритетная задача получить максимальный КПД при номинальном усилении.  Не подскажите опробованную схему термокопенсации?

Хорошая схема приведена на Fig.3 AN10858 от NXP.

Она, собственно, типовая для LDMOS, меняется только наклон характеристики путем изменения номиналов.

Несколько слов насчет крепления транзистора: NXP в рассуждениях про BLF574 рассматривают вариант пайки его к
теплоотводу. Наверное, то же самое справедливо и для BLF 578. Есть еще вариант прикручивать транзистор к медному
теплоотводу через слой подогретого индия, но это уже совсем суровые, хотя и вполне доступные,  технологии.
В частности, индий в качестве прокладки рекомендуют использовать TriQuint.

Мы пока планируем паять транзистор к теплоотводу, хотя здесь есть варианты образования пустот под транзистором
и, по хорошему, нужен рентген-контроль качества пайки.

[ut5ucp Евгений]

Не знаю как сейчас, но когда я в бытность работал в институте ядерных исследований - одной из тем было облучение транзисторов и микросхем на стойкость к излучениям, причем именно полевые транзисторы сразу меняли наклон характеристики ( я занимался возможностью построения детекторов излучения на их основе) и сильно деградировала керамика ( вкрапления) так что поосторожней с рентгеноскопией.... правда это было в 80-90 года... до развала
Думаю идея более правильная - ультразвуком....

[K6VHF Александр]

Хорошая схема приведена на Fig.3 AN10858 от NXP.

Она, собственно, типовая для LDMOS, меняется только наклон характеристики путем изменения номиналов.

Да я тоже обратил внимание на эту схемку и даже сделал печатку (удобно использовать для других РА). Если быть откровенным, то для CW и SSB можно обойтись и без термокомпенсации, а вот для "цифры" где в основном постоянная несущая и особенно для мощных РА компенсация не помешает. Я долго общался со своим техдиректором (у него 35 лет опыта разработок РА) насчет компенсации и пришел к выводу, что для наших радиолюбительских целей все-таки она нужна. Для нашего "рабочего РА" термокопенсация будет производиться програмным путем, т.к главное знать зависимость изменения тока покоя от температуры.

Несколько слов насчет крепления транзистора: NXP в рассуждениях про BLF574 рассматривают вариант пайки его к
теплоотводу. Наверное, то же самое справедливо и для BLF 578. Есть еще вариант прикручивать транзистор к медному
теплоотводу через слой подогретого индия, но это уже совсем суровые, хотя и вполне доступные,  технологии.
В частности, индий в качестве прокладки рекомендуют использовать TriQuint.

Недавно проводил инвентариризацию и нашел РА старого образца от NXP и там транзисторы были припаяны к медной пластине, а фланцы для крепления и вовсе отсутствовали. На мой взгляд немножко неудобно, а разница в КПД между паяным и прижатым через пасту небольшая. В нашей компании отказались от пайки, т.к это лишние расходы и трудоемкий процесс при замене девайса. Я экспериментировал с разными прокладками, но ничто не показало лучшие результаты как термопроводящая паста, хотя и тут есть свои трудности.

Мы пока планируем паять транзистор к теплоотводу, хотя здесь есть варианты образования пустот под транзистором
и, по хорошему, нужен рентген-контроль качества пайки.

Эксперименты покажут, что можно будт получить с этого транзистора. Заявленный КПД 75%, постараюсь добиться лучшего. Чувствую, что придется повозиться и с входным согласованием, т.к ниразу не получал хорошее согласование при типовой схеме.

[RN3KK Nick]

Александр,  а какую стоит применить пасту? кпт8 уже думаю устарела. Есть ли что лучше ее?

[K6VHF Александр]

Александр,  а какую стоит применить пасту? кпт8 уже думаю устарела. Есть ли что лучше ее?

Приветствую. Главное чтобы не было добавок силикона. Мы используем пасту производства MG Chemicals  и наносим очень тонким слоем на транзистор, хотя NXP советуют паять к медной пластине. 

Медных теплоотводников под типоразмер SOT502A много, помог бы нуждающимся, но слишком далеко и накладно пересылать. Наверное вынесу на аукцион.

[alexis]

Также гонял 200 Вт РА по 2000 часов работы без перерыва, чтобы определить дегродацию транзистора. Она есть и спустя несколько тысяч часов заметно падает усиление, но это понятно и так долно быть.

Деградация мощных полевых транзисторов? Это что-то новенькое... такого быть не должно этож не лампы!
Несколько тысяч часов - это несколько раз по 50 дней круглосуточно и что, Вы думаете FM радиовещатели будут менять транзюки по нескольку раз в году?

[RK3QYA Team]

Деградация мощных полевых транзисторов? Это что-то новенькое... такого быть не должно этож не лампы!
Несколько тысяч часов - это несколько раз по 50 дней круглосуточно и что, Вы думаете FM радиовещатели будут менять транзюки по нескольку раз в году?

У них просто коэффициент передачи слегка падает. Но не сильно, и в 99% приложений не заметно.
Скажем так: из заданных в Data Sheet границ он не выходит.

[RK3QYA Team]

Александр,  а какую стоит применить пасту? кпт8 уже думаю устарела. Есть ли что лучше ее?

Из доступных у нас - паста для "оверклокеров" с содержанием металла (меди или серебра) .
А КПТ-8,несмотря на свою распространенность и белый цвет, похожий на окись бериллия, всего лишь
окись цинка, замешанная на полиметилсилоксане.

Настоящую окись бериллия найти крайне сложно в силу ее не то токсичности, не то канцерогенности

[K6VHF Александр]

Деградация мощных полевых транзисторов? Это что-то новенькое... такого быть не должно этож не лампы!
Несколько тысяч часов - это несколько раз по 50 дней круглосуточно и что, Вы думаете FM радиовещатели будут менять транзюки по нескольку раз в году?

Деградация есть и заметна после 20000 часов непрерывной работы. Падает усиление и в конечном итоге общий КПД падает. Также сильно зависит от условий работы. Это прекрасно если у вас всегда нагрузка 50ом как у ФМщиков - включил и хай работает, а что будет когда импеданс и реактивность постоянно меняются? Не проводили эксперименты? И хорошо, что нет, т.к убить девайс просто. А я вот последние 1.5 года этим и занимаюсь. В нашем случае импеданс меняется от 0 до 60 ом в течении минуты-две. Это жесткие условия работы транзистора. И в заключении транзистор LDMOS прекрасно работает в непрерывном режиме, т.е и прослужит намного дольше, чем циклический режим, т.е вкл-выкл как мы и делаем.

[RN3KK Nick]

в тему термопаст. тест.