"Джин": транзисторный усилитель мощности с бестрансформаторным питанием
АНДРЕЙ МОШЕНСКИЙ, UT5UUV.
Мощный, легкий и дешевый усилитель мощности востребован многими радиолюбителями. В эпоху доминирования импульсных источников питания вопрос массо-габаритных параметров источников вторичного электропитания усилителей стоит не столь остро. Тем не менее, исключив импульсный источник питания и применив выпрямитель напряжения промышленной сети 220 В, можно значительно упростить конструкцию усилителя без ухудшения его параметров. Заманчиво использовать в усилителе мощности KB радиостанции современные высоковольтные импульсные транзисторы, применив для питания выходного каскада постоянное напряжение, полученное выпрямлением переменного напряжения 220 В. В качестве усилительных элементов можно использовать полевые транзисторы IRFPE30, IRFPE40, IRFPE50 производства компании International Rectifier. Цена этих транзисторов — примерно 2 USD. Чуть проигрывают им (по граничной частоте, обеспечивая работу лишь в диапазоне 160 м) транзисторы 2SK1692 производства фирмы Toshiba. Любители усилителей на базе биполярных транзисторов могут поэкспериментировать с 600—800-вольтовыми транзисторами BU2508 MJE13009 и т.д.
Вниманию читателей предлагается описание усилителя мощности с бестрансформаторным питанием от сети переменного тока 220 В, выполненного по двухтактной схеме на высоковольтных полевых транзисторах и предназначенного для работы в низкочастотных KB диапазонах. Основное преимущество данной конструкции перед аналогами — массо-габаритные показатели, низкая стоимость комплектующих и стабильность в работе.
Усилитель создан автором по просьбам киевских радиолюбителей. Основное назначение — усилитель для чемпионатов Украины на KB (в диапазонах 160 и 80 м). Авторский вариант усилителя на двух транзисторах IRFPE50 (рис.1) отлично работает в диапазонах 160 и 80 м. Выходная мощность—200 Вт на нагрузке 50 Ом при входной мощности около 1 Вт.
Цепи коммутации и "обвода" на схеме не приведены, т.к. их схемные и конструктивные решения зависят от конкретных требований, которые предъявляются к усилителю и используемой на радиостанции аппаратуре.
При параллельном включении транзисторов и пересчете параметров ШПТЛ выходную мощность можно значительно повысить. Например, на 4-х транзисторах IRFPE50 (по 2 в каждом плече), с выходным ШПТЛ с коэффициентом трансформации сопротивлений 1:1:1 и при напряжении питания 310 В легко получается выходная мощность 1 кВт. При такой конфигурации КПД ШПТЛ особенно высок.
Методика расчета усилителей мощности и ШПТЛ приведена, например, в [1].
Входной ШПТЛ TR1 изготовлен на кольцевом сердечнике диаметром 16—20 мм из феррита 1000—2000НМ (НН) и намотан в три провода, число витков — 5. Выходной ШПТЛ TR2 (рис.2) изготовлен на кольцевом сердечнике диаметром 32—40 мм из феррита М1000—2000НМ (НН) и намотан в пять проводов, число витков — 6. Провод для намотки — МГТФ-035.
Можно изготовить выходной ШПТЛ в виде бинокля" (рис.3), что хорошо скажется на работе усилителя в высокочастотной части KB диапазона. Такой трансформатор состоит из 2-х "столбиков" по 10 колец К16 из феррита проницаемостью 1000—2000. Все обмотки содержат один виток. Правда, на высоких частотах транзисторы IRFPE30, IRFPE40, IRFPE50 не работают из-за слишком большого времени нарастания и спада тока.
Параметры широкополосных трансформаторов были измерены векторным анализатором АА-200 производства RigExpert. При измерениях входной ШПТЛ, изготовленный на кольце К16, был нагружен на резисторы сопротивлением 5,6 Ом, включенные параллельно с емкостью затвор-исток транзисторов IRFPE50 (плюс емкость за счет эффекта Миллера). Параметры ШПТЛ TR1 приведены в табл.1
Выходной ШПТЛ, изготовленный на кольце К40, был нагружен со стороны стоков полевых транзисторов на безындукционный резистор сопротивлением 820 Ом. Параметры ШПТЛ TR2 приведены в табл.2.
Наличие повышенного КСВ может объясняться недостаточно плотной укладкой витков трансформаторов на магнитопровод, заметным несоответствием волнового сопротивления линии из МГТФ-0,35 требуемому в каждом конкретном случае. Тем не менее, в диапазонах 160,80 и 40 м усилитель работает хорошо.
Параметры ШПТЛ TR2, изготовленного в виде "бинокля" (рис.3), приведены в табл.3.
В выпрямителе напряжения сети переменного тока (рис.4) применена диодная сборка на 1000 В/6А, нагруженная на электролитический конденсатор емкостью 470 мкФ на напряжение 400 В.
При изготовлении усилителя следует особое внимание уделить качеству слюдяных прокладок под транзисторы, а также выбору радиаторов. При эксплуатаиии усилителя следует помнить о требованиях техники безопасности. Кроме того эксплуатировать усилитель необходимо только с выходными фильтрами нижних частот, которые на схеме не показаны.
1. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика. — Киев, 1984.
РЛ KB и УКВ 7/2013
