Ochrana Vstupu a spínání předpětí Gate

Největší nebezpečí pro výkonové tranzistory je přebuzení vstupu. Na výstupu tyto tranzistory vydrží poměrně dost. Vstup je ale poměrně choulostivý a přebuzením lze tranzistor velmi rychle zničit. Proto vyvinul F1TE desku ochran která má nebezpečí přebuzení zabránit. Svoji implementaci této desky jsem popsal na stránkách o mém SSPA 1kW. Pro PA se dvěma výkonovými moduly jsem jednotku musel upravit. Hlavní změna spočívá v přidání druhého kanálu spínání napětí pro Gate tranzistoru. Dále jsem obvod zjednodušil vypuštěním přepínání CW/SSB které považuji za zbytečné. Poslední změna pak spočívá v použití směrové odbočnice pro něření vstupního výkonu. Celou funkci zařízení jsem popsal již na odkazované stránce o SSPA 1kW. Proto se zde budu soustředit jen na změny oproti původnímu zapojení.

První změna spočívá ve způsobu měření budícího výkonu. V původním zapojení byl diodový detektor připojen přímo na vedení budícího signálu. Já jsem pro měření budícího výkonu v procesorové jednotce potřeboval použít směrovou odbočnici a tak jsem ji namaloval přímo na tuto desku. A použil jsem ji i pro měření výkonu ochrany. Vstupní signál prochází přepínačem s PIN diodami. Dostaly se mi do ruky výkonové PIN diody MA4P1250-1072 a tak jsem je použil. Je ale možné použít i jiné diody určené pro výkon alespoň 50W. Následuje stripnine vedení o impedanci 50Ω spojující přepínač s výstupem. K tomuto vedení jsou na desce namalovány 2 vazby. První je napojena na SMA konektor a je určena pro měření budícího výkonu řídící deskou, na druhou je připojen detektor s diodou D3 kterým se měří výkon pro ochranu vstupu tranzistorů. Nasazení ochrany se nastavuje trimrem R16.

Druhá změna spočívá v nahrazení zdroje záporného napětí obvodem ICL7660. Použil jsem tuto variantu prostě proto že jsem měl obvod v šuplíku. Ze záporného napětí se odebírá minimální proud a tak tento obvod plně postačuje.

Třetí změna spočívá ve zjednodušení obvodů předpětí Gate vynecháním přepínání CW/SSB a přidáním druhého kanálu předpětí Gate. Na místě U3 je vhodné použít nějaký nízkošumový R-to-R OZ. Já našel v šuplíku AD822 a tak jsem ho použil. Termistory R32 a R47 jsou umístěny na malé destičce spolu s čidlem měření teploty DS18B20 a obě čidla jsou vloženy do připravených otvorů v měděné desce pod tranzistory v jejich blízkosti. Tak je zajištěno dobré tepelné spojení s tranzistorem. Vše ostatní je popsáno v původním popisu a není nutné zde vše opakovat.

Modul je vyrobený na oboustranné DPS z materiálu FR4 tloušťky 1,5mm, kde druhou stranu tvoří celistvá zemní plocha.

Oživení desky ochrany

Osadíme stabilizáror U2 a součástky kolem. Zkontrolujeme jeho výstupní napětí. Pokud je v pořádku pokračujeme ozazením zdroje záporného napětí IC2. Zkontrolujeme záporné napětí 5V. Pokud je v pořádku osadíme zbytek součástek. Při osazování tranzistorů Q2 a Q3 si dejte pozor na zkrat na napájecí vedení. Chladící ploška na tranzistoru je větší než je ploška na DPS a snadno může dojít ke spojení na napájecí vedení které je pod tělem tranzistoru. Po připojení napájecího napětí by na výstupech pro Gate mělo být záporné napětí cca 2,5 až 3V. Vstupní PIN diodový přepínač musí být přepnutý do odporu R4. Po zaklíčování vstupu PTT na zem se na výstupech pro Gate objeví kladné napětí a PIN diodový přepínač přepne do výstupního vedení. Napětí pro obě Gate nastavte na minimum - mělo by být menší než 2V. Na závěr je vhodné prověřit správnost funkce přepínače a měřícího vedení pomocí vektorového analyzátoru.

Ano parametry nejsou světoborné. S11 bych rád viděl lepší. Zhoršilo se to po osazení modulu PIN diodami. Zřejmě používám příliš malé závěrné napětí a tak mají diody vyšší kapacitu. Charakteristika útlumu do měřícího výstupu je zde pro orientaci jak by měla přibližně vypadat. V původní verzi desky jsem měl vazební vedení příliš daleko a tak jsem si musel pomoci vedením vytvořeného z kusu drátu. Zde uvedená deska už má vzdálenost vazby upravenou.

Teď již můžeme nastavit práh sepnutí ochrany. Na výstup připojíme umělou zátěž 50Ω. Sepneme PTT a do vstupu připojíme budící výkon. Ten by měl být cca o polovinu větší než budící výkon který budeme v provozu používat. Počítejme že jeden modul potřebuje pro plné vybuzení 2,5W, Vstupní splitter má útlum 3dB a další 3dB mají dodatečné attenuátory na výstupu vstupního splitteru. Pro plné vybuzení tedy potřebuji cca 10W. Ochranu jsem tedy nastavil na 15W. Otáčením trimrem R16 nastavíme bod kdy zareaguje ochrana. Při zaúčinkování ochrany se rozsvítí LED D5 a vstupní PIN přepínač přepne vstupní výkon do odporu R7 kde se spálí aniž by něco ohrozil. Odpor R7 musí být dimenzován na plný výkon který může budící TCVR do vstupu desky dodat. Já mám ještě před touto deskou útlumový článek 6dB takže maximum co se na vstupu desky může objevit z mého 100W TCVRu IC9700 je cca 25W.

Pokud vše funguje můžeme již připojit výstupy Gate na jednotlivé vstupy modulů pro předpětí Gate. V této chvíli doporučuji celý PA napájet ze zdroje s elektronickou pojistkou. Postupně trimry R29 a R21 opatrně přidáváme napětí až se začnou tranzistory otvírat. Nastavte vhodný klidový proud - pro většinu tranzistorů bývá mezi 1,8 až 2A. Potřebné napětí pro Ug takový klidový proud bývá kolem 2,4V ale u různých typů tranzistorů to může být různé.

Fotografie mého provedení desky