PA 144-146 Mhz
Konstrukční návod od OK1FUM
Popisovaný koncový stupeň pro pásmo 144-146Mhz o výkonu asi 50-80W je běžné koncepce s použitím snadno dostupných součástek a konstruován na jedné desce plošných spojů. Je osazen ruským tranzistorem KT930B, který je schopen dodat asi 50W kvalitního SSB signálu. Koncepce pomocných obvodů umožňuje použít PA jak pro SSB, tak i pro zvýšení výkonu ručních FM radiostanic a to i při použití napájecího napětí již od 13,5V.
ZÁKLADNÍ PARAMETRY PA
Nap. Napětí ...............
24V/4,5A
Výst. Výkon cca ........ 50-60W
Budící výkon cca ....... 5W
Zisk .......................... cca 10-12dB
Druh provozu ........... CW SSB FM
PTT +12V/0,1A nebo VF VOX
Ochrana zaklíčování bez antény
Celkový pohled na dokončený PA zde
ZAPOJENÍ PA
Budící signál je přiveden na
vstupní relé a obvody VF VOXu. Podle zvoleného způsobu
ovládání přepínačem, je výstupní relé sepnuto VOXem nebo
PTT 12V. Tím se připojí anténa k výstupu PA, která musí
být stejnosměrně zkratována, aby byla funkční ochrana proti
nepřipojené anténe. To stejnosměrně uzemní výstup PA a přes
výstupní propust a tlumivku TL1 sepne vstupní relé. Tím se
dostane budící sinál na vstup PA a zároveň další kontakt
vstupního relé aktivuje zdroj předpětí výkonového
tranzistoru. Vstupní i výstupní obvod tranzistoru je zapojen
klasicky a signál pokračuje již zesílen na výstupní
dolní propust a výstupní anténní relé do antény. Pokud by
došlo při provozu k poruše antény, odpadne vstupní
relé, které odpojí buzení a vypne zdroj předpětí výkonového
tranzistoru, který se zavře. Tím je chráněn výkonový
tranzistor. Podobná ochrana by měla být instalovaná i v
budícím TCVRu (např. R2CW). Proto je umístěna tlumivka TL4 na
vstupu PA, která ss spojí výstup budícího TCVRu a uvede ho
do činnosti. Pokud TCVR nemá takovouto ochranu, nemusí se TL4
osadit.
Relé, zdroj předpětí a pomocné obvody jsou napájeny z
integrovaného stabilizátoru 7812, před kterým je odpor 10/4W,
na kterém se ztrácí část ztrátového výkonu při napájeni
24V. Stabilizátor předpětí báze výkonového tranzistoru je
teplotně stabilizován a jeho snímací tranzistor KC239 je
otvorem v plošném spoji přitlačen k měděné šíně a
snímá teplotu výk. tranzistoru a reguluje príslušný
klidový proud. Detailní foto zde.
Ten se nastavuje trimrem
4K7. Jako regulační tranzistor je použit darlington BD681 s
velkým zesílením a tím je zaručen nízký vnitřní odpor
stabilizátoru. Kondenzátor 100mikro na výstupu stabilizátoru
slouží k vykrytí špiček při provozu SSB, kdy
nemůže při rychlých změnách buzení reagovat regulační
obvod. Kondenzátor tantal 1M je proti NF oscilacím
stabilizátoru. Odpor 56/2W odlehčuje regulační tranzistor a měl
by být tak velký, aby při plném vybuzení bylo na kolektoru
regulačního T asi 5V.
Dioda KY710 slouží jako ochrana proti přepólování.
Obvody VF VOXu a PTT není třeba popisovat, myslím, že ani
měření výstupní úrovně.
RLC obvod mezi bází a kolektorem zlepšuje NF stabilitu PA
současně s feritovou perličkou na TL3. S těmito prvky je PA
naprosto stabilní a pokud se přeci jenom objeví relaxační
kmitání je třeba hledat závadu v napájení a stabilitě
budiče.
Schéma zapojení celého PA zde.
POUŽITÉ SOUČÁSTKY
Všechny součástky jsou v
podstatě běžně dostupné. Kromě výkonového tranzistoru. Je
možné použít KT930B, KT931A, KT970. Všechny mají
zhruba stejné parametry, pouze 970ka by měla dávat větší
výstupní výkon, samozřejmě při větším buzení.
Další hlavní součást jsou kapacitní trimry. Jako
vstupní jsou použity naše "teslácké kostičky" o kapacitě
50pF WK 704 25. 60pF kondy nejsou vhodné pro špatné dielektrikum.
Na výstupní trimry jsou při těchto výkonech kladeny vysoké nároky
na přenos výkonu.
Těmito kondenzátory tečou poměrně vysoké VF proudy a proto
musí být použity kvalitní trimry, např. keramické s
nízkým přechodovým odporem, nebo stikávací slídové. Sehnat
vhodný typ je vždy problém a proto je jednodušší si kvalitní
stiskávací kondenzátory vyrobit. Takovéto kondíky jsou kvalitní a
bez přechodových odporů.
Konstrukce kondenzátoru vyobrazena zde. Detailní
foto kondenzátoru na desce PA zde. Základ tvoří
"kuprák" o tloušce 2-3mm s dvěmi dělícími carami. Jako stator je
použit slabý fosforbronzový plech, natvarovaný podle obrázku a
přiletovaný k prostřední plošce. Mezi elektrody kondíku se vloží slabá
slída, která slouží jako dielektrikum. Je potřeba DÚSLEDNĚ ZKONTROLOVAT
umístění slídy, aby nedošlo ke zkratu. Kapacita se nastavuje šroubkem
M3x10, který je zašroubován do "kupráku", ve kterém je vyříznut závit.
Pro lepší chod šroubku je vhodné kápnout na závit nějaký olej. Po
naladěni je dobré šroubky zafiksovat barvou. Kapacita kondenzátoru by
měla být asi 2 x 30pF.
Ostatní kondenzátory jsou keramické, z jakékoli vhodné
hmoty. Ne supermit s označením N. Blokovací kondenzátory, ve
schématu oznacené B jsou v rozsahu 470-4k7. Blokování u
tlumivek TL3 a TL 2 je tzv. širokopásmové. Zde
použijeme více kondíku různých hodnot, např. 100, 470,
2K2, 10K, a 100K. RLC obvod u výk. tranzistoru se skládá z R
2x82 L10záv/0,5drát/6průměr C 10K. Diody ve VF VOXu třeba GA201 a
T KC239. Údaje cívek jsou ve schématu udané:
počet závitů/průměr drátu/průměr cívky. TL3 je navinuta na
miniaturním odporu asi 10K a má asi 15záv/0,15, a na vývodu
je navlečen feritový NF toroid p 4mm. TL4 je stejná jako TL3.
Jako vstupní a výstupní relé jsou použita vakuová Q-nka
z vyřazených radiostanic VR, VXN atd.
Chladič je hliníkový hřebenový, o šíři 152mm a délka
asi 250mm. Profil lze běžně (snad) koupit u firmy TRUHLÁŘ v
Klapkově ulici v Praze. Tam lze koupit i Cu šínu, která
pomáhá rozptýlit ztrátové teplo z tranzistoru hlavně při FM
provozu. Všechny díry v plošném spoji i v šíne jsou optimalizovány
přesně do mezer mezi žebra chladice. Lze samozřejmě použít jakýkoli
vhodný chladič a upravit k tomu mechanickou konstrukcí. Spoje mezi
chladičem a šínou natřeme silikonovou vazelínou. Samozřejmě i mezi
tranzistorem a šínou.
PLOŠNÝ SPOJ
Plošný spoj je zhotoven z
běžného kuprextitu tloušťky 1,5-2mm o rozměrech 200x105mm.
Motiv plošného spoje
zde. Motivy
již vyleptaného ručně malovaného pl.spoje ze strany UP zde a DOWN zde. Přesný nákres s rozmístěním
součástek podle kterých mužete odvodit průměr
vrtaných děr zde. Spodní strana plošného spoje je ponechána
celá a slouží jako zem. U otvorů, které nejsou spojené
se zemí je folie odfrézována vrtákem o vetším průměru.
Vetšina součástek je pájena z horní strany, kde jsou
naletovány přímo na folii bez nutnosti vrtání děr. Díry jsou
vrtány u vstupních C-trimru 2mm pro vložení dutých
nýtu, které umožní jednodušší přiletování trimru. Stejne se
postupuje i u děr pro obě relátka. Nýty se proletují z horní strany
a součástky se letují ze spodu.
Nýty jsou i u uzemňovacích bodů koaxu u vstupu, výstupu a
koaxiální propojce přijímací cesty mezi relátky. Pro
snadnější montáž je vhodné použít nýty i v
místech, kde se připojuji přívody, nebo součástky, které se
musí při oživování měnit a jsou připojeny k zemní folii.
Plošný spoj je vhodné po vyvrtání a proletování nýtu
natřít kalafunovým lakem.
Potom opatrně odšroubovat TR a desku a zespodu desky
přiletovat čtyři emitory. Potom mužeme definitívně
namontovat TR na chladič a připevnit desku. Tímto postupem je
zaručeno, že nepůsobí na vývody TR žádné pnutí od
plošného spoje.
Nákres montáže-letování TR zde.
KONSTRUKCE
Vzhledem k jednodeskové
koncepci je celá sestava PA jednoduchá. Plošný spoj se
umístí na distancní trubičky do výše asi 8mm nad chladič.
Při letováni TR je potřeba dodržet tento postup. B a C
ohnout nahoru a TR prišroubovat na chladič. Potom
prišroubovat desku a přiletovat B.
K chladiči se připevní přední a zadní panel se spínači,
meřáčkem a konektory a propojí se s deskou. Na desce
nezapomeňte na dvě drátové propojky a jednu koaxiální.
Provedení panelu závisí na použitém chladiči a požadavku konstruktéra.
Celý PA je zespodu zakryt plechem ve tvaru U a opatřen nožickami zde.a
zde
Vnější vzhled PA je
možné okouknout na několika dalších fotkách. Přední
panel zde a Zadní
panel zde. Celkové
vnitřní provedení včetne VF propojek zde a zde.
Ještě Vám mohu
nabídnout foto altenativního provedení PA od Jirky OK1JJX.
Deska pl. spoje je totožná, pouze je použita zcela odlišná
koncepce mech. provedení PA s použitím nuceného chlazení
ventilátorkem místo klasického AL chladice. Ventilátorek je
spínán z VF voxu s 2min. prodlevou vypnutí po
odklíčování.
Pohled na odkrytovaný PA z bočního profilu
zde. Pohled na celou
osazenou desku zde a zde. Vnejší vzhled
zde.
NASTAVENÍ A OŽIVENÍ
Oživení by nemělo činit
žádné problémy. Celý PA osadíme zkontrolovanými součástkami
včetně výkonového tranzistoru, relé, všech propojek. Plošný
spoj přišroubujeme na chladič a připojíme konektory na zadním
panelu a spínače na předním.
Muže se to udělat již načisto, protože už nebudeme muset desku
oddělávat. Pouze tlumivku TL3 do báze výkonového tranzistoru
nebudeme připojovat. Všechny kapacitní trimry nastavíme do poloviny
a odporové na maximální hodnotu. Po kontrole osazení a propojení
připojíme napájecí napětí přes ampérmetr. Proud by měl být asi do
50mA (stabil, LED). Zkontrolujeme napětí za stabilem, napětí na
kolektoru výk. tranzistoru. Pokud je vše OK můžeme stejnosměrně
zaklíčovat PA přivedením 12V na PTT. Mělo by sepnout pouze výstupní
relé. Zkratováním výstupního konektoru se sepne i relé vstupní. Tím
ověříme činnost ochrany proti nepřipojené anténě. Při sepnutém
vstupním relé zkontrolujeme zdroj předpětí. Trimr v bázi reg. tranzistoru
BD681 by měl regulovat předpětí báze asi od 0.6V - 0.85V na
TL3. Nastavíme NEJMENŠÍ napětí a po rozpojení zkratu na
výstupním konektoru by mělo odpadnout vstupní relé a napětí
na výstupu stabilizátoru klesnout na nulu. Tím je
stejnosměrné oživení hotové. Pokud je vše OK můžeme připojit TL3,
na výstup PA umělou zátěž a wattmetr a na vstup budící tcvr přes PSV
metr. Zaklíčujeme PA a nastavíme klidový proud trimrem 4K7. Ten by měl
být asi 200 - 250mA Ic. Pokud budeme měřit proud celého PA musíme
připočítat proud relátek , LED diod a proudu báze. To vychází
asi na 2x70mA+2x20mA+50mA= 430-480mA. Klidně nastavíme 0,5A. Je
lepší raději větší než menší. Přivedeme malé buzení, cca 100mW a
vstupními trimry nastavíme nejlepší PSV vstupu a výstupními max
výstupní výkon. Trimry se budou vzájemně ovlivňovat a tak střídavým
laděním nastavíme nejlepší výkon a nejmenší PSV. Při 100mW by měl být
Pout asi 1-1,5W. Zvětšíme buzení asi na 2W a provedeme stejné doladění.
Výkon by měl být asi 20-25W a PSV do 1,5. Pokud nejde PSV snížit na
hodnotu 1-1,5 tak zkusíme zmenšit kond. v bázi výk tranzistoru 2x120pF.
Někdy vycházejí až 2x47pF. Po každé výměne "kondíku" je nutné PA znovu
nastavit. Napájecí proud by měl být při buzení 2W asi 2 - 2,5 A. Jestliže
to jde jako po másle a výkon je úměrný buzení a PSV je do 1,5,
můžeme přidat na buzení při hlídání napájecího proudu asi do 4,5-5A.
Výstupní výkon by měl být okolo 50-60W. Celý PA opět znovu OPATRNĚ
doladíme na max Pout minimální Inap a minimální PSV na vstupu. Výsledné
parametry by měly být : Unap 24V, Inap4,5A, Pout 50W, PSVin 1-1,2. Pokud
není možné dosáhnout plného výkonu, zkuste zmenšit výstupní cívku 2/1,5/8
na jeden závit. U některých kusů tato změna pomohla.
Tím by bylo nastavení PA hotovo. Je možné vyzkoušet PA při
menším Unap. Pout bude úměrně menší při 13,5V lze dosáhnout
asi 20-25W.
ZÁVEREM
Pokusil jsem se nějak zdokumentovat moji konstrukci PA, která byla ověřena možná i v desítkách kusů a doufám, že pomůže případným zájemcum úspěšně realizovat stavbu PA. Koncové stupně se dlouhodobě používají v radioklubu OK1KLX/OK6DX v tvrdém závodním provozu,s různými výkon. tranzistory, bez nejmenších problémů. Pokud by jste přesto narazili na nějaký problém, můžete se o radu obrátit přímo na mě.
Přeji hodně
úspěchů se stavbou PA.
Jirka OK1FUM
Kompletní dokumentace pro WORD (cca 1.9MB)
autor : Jiří Čermák
OK1FUM
e-mail - fum@centrum.cz
PR - OK1FUM @OK0PRK.#BOH.CZE.EU
© OK1WCF 2002,
Děkuji Honzovi OK1FUL za poskytnutý prostor na