Підсилювач на IRF с загальним стоком

[UR5FFR]

Давно в мене свербіло зробити щось на ирф двотактне. Але так щоб транзистори можна було без усіляких прокладок на радіатор ставити, бо прокладки - це не є гаразд. Вони суттєво обмежують потужність розсіювання та підвищують температуру кристалу. Отже drain на землі. При цьому для n-канальних мосфетів живлення буде негативне. Схема така

На вході 2-3Вт - на виході 100Вт 80м, 100Вт 40м, 55Вт 20м. Вище не перевіряв. При живленні 24в вихідна напруга обмежена на рівні 200Vpp (100Вт). Більше на мій погляд не треба, бо при 100Вт та ККД 50% на кожному транзисторі буде розсіюватися приблизно по 50Вт, а по даташиту у IRF630 максимальна потужність розсіювання 74Вт. тобто є деякий запас міцності.
КСХ по входу приблизно 1 на 80, та 1,4 на 40/20м (вхідний опір ~35ом).
Т1 - BN43-202, первинна обмотка 2 витка, вторинні - по одному витку. Т2 - саморобний бінокль на кільцях  К16х8х6 M1000HM- два стовпчика по 5 кілець. Вторинна обмотка - три витка. У якості дроту для вторинної обмотки узяв RG-316. Обплетення і центральну жилу з'єднав разом. Отримав досить товстий дріт. Струм спокою 120мА на кожний транзистор. Незважаючи на досить вільний монтаж ніяких збуджень немає.

Це не закінчена конструкція - ще буду з неї працювати. Треба спробувати IRF520 - з ними повинна бути більша потужність на 20м
Кому цікаво розібратися з схемою рекомендую почитати Вверх тормашками. Усилитель с заземленным коллектором
 
 
 

[UR5FFR]

Щоб було зрозуміло чому такі викрутаси і за що йде боротьба. Діпсік порахував мені що якщо встановити ирф630 на радіатор через синю китайську силіконову термопрокладку то максимальна потужність розсіювання не перевищує 15-17Вт при температурі радіатора 50С. Якщо дати вище то сгорить перехід через тепловий пробій. Навіть якщо підтримувати температуру радіатора на рівні 30С (а це майже постійно працюючій кулер) більше 20Вт не вийде, бо прокладки ці таке собі гівно. Слюда краще. З нею можна вже 35Вт відвести при 50С. А ось без прокладок коли стоїть то 55Вт без проблем. А з кулером ще більше.

Чому рахуємо теплову потужність? Якщо підсилювач працює у класі В то його ККД приблизно 50%. Тобто 100Вт на виході, а 100Вт - у тепло. Це по 50Вт на один транзистор. Бачимо що з прокладками буде перегрів кристалу та пробій.

Чому не поставити транзистори у ізольованому корпусі? Бо в них дуже погана максимальна потужність розсіювання - зазвичай у 2-3 рази менша ніж у аналогічного транзистора з металевим корпусом.
 

[Freddy]

Щоб було зрозуміло чому такі викрутаси і за що йде боротьба. Діпсік порахував мені що якщо встановити ирф630 на радіатор через синю китайську силіконову термопрокладку то максимальна потужність розсіювання не перевищує 15-17Вт при температурі радіатора 50С. Якщо дати вище то сгорить перехід через тепловий пробій. Навіть якщо підтримувати температуру радіатора на рівні 30С (а це майже постійно працюючій кулер) більше 20Вт не вийде, бо прокладки ці таке собі гівно. Слюда краще. З нею можна вже 35Вт відвести при 50С. А ось без прокладок коли стоїть то 55Вт без проблем. А з кулером ще більше.

Чому рахуємо теплову потужність? Якщо підсилювач працює у класі В то його ККД приблизно 50%. Тобто 100Вт на виході, а 100Вт - у тепло. Це по 50Вт на один транзистор. Бачимо що з прокладками буде перегрів кристалу та пробій.

Чому не поставити транзистори у ізольованому корпусі? Бо в них дуже погана максимальна потужність розсіювання - зазвичай у 2-3 рази менша ніж у аналогічного транзистора з металевим корпусом.

 

А прокладки з оксиду алюмінію ? 
 
 

[UR5FFR]

А прокладки з оксиду алюмінію ? 




 

Так, вони будуть краще ніж сілікон та слюда. Діпсік для корпуса ТО-220 видав ось такі значення теплового опору Rth

Код: Виділити все

сілікон 5,8 °C/Вт
слюда 2,91 °C/Вт
оксід алюмінію 2,32 °C/Вт
нітрід алюмінію 2,06 °C/Вт
без прокладки 1,85 °C/Вт

Максимальна потужність розсіювання рахується наступним чином

Rdis = (Tmax - Tenv) / Rth = (150 - Tenv) / Rth

Тут Tmax - це максимальна температура кристалу. Для IRF630 вона становить 150C. Tenv - температура радіатору. Rth - тепловий опір.

Для радіатору 40С та прокладки з оксиду алюмінію маємо Pdis = (150-50)/2.32 = 47,4Вт, або 95Вт на два транзистори. Отже 100Вт вже досить реально зняти з двох транзисторів. Але це на межі - потрібно або досить великий радіатор (діпсік нарахував 5000–8000 см²) або ставити кулер з термореле.

Для порівняння якщо транзистори встановленні без прокладок то для 95Вт температура радіатору може бути до 60С. Діпсік каже що треба площа десь  2500–3600 см². Це без кулера якщо ззовні температура 25С. Це вже більш реалістично.

Ну і не забуваємо що усі ці розрахунки то для режиму несущої. Для SSB середня потужність буде менша ніж пікова. Наскільки - це зележить від рівня компресії сигналу
 

[UR5FFR]

Навів трохи марафету. По входу гуляло КСХ тому що мало було витків для 80м. Зараз Т1 - BN43-202, первинна обмотка 4 витка, вторинні - по два витка.Тобто коефіцієнт трансформації не змінився.
На виході стояв ФНЧ з зрізом 35МГц. Прибрав його.
Переміряв вихідну потужність з діапазонними ФНЧ на виході: 80м - 140Вт, 40м - 130Вт, 20м - 70Вт.
140Вт для пари IRF630 це на межі, бо далі вже перегрів. Але якщо працювати у SSB то середня потужність буде у 2-3 рази менша за пікову. тому не все так погано.
 
 
 

[Freddy]

Трансформатор Т2 можна зробити на трубках чи якихось кільцях від епкос?
 

[UR5FFR]

3.5МГц міряв з ФНЧ на 7МГц, тому потужність вийшла дещо завищена. Зібрав нормальний ФНЧ та ще раз провів заміри. На вхід подавав 5-7Вт. Вийшло ось так

Код: Виділити все

80м 230Vpp 133W
40м 230Vpp 133W
20м 190Vpp 90W
15м 182Vpp 82W
10м 96Vpp 23W

Трансформатор Т2 можна зробити на трубках чи якихось кільцях від епкос?

 

Так, це звичайний бінокль. Якщо на трубках то треба міряти індуктивність бо в них може дуже сильно гуляти мю. Кільця теж підійдуть. Розрахунки досить непогано мені зробив діпсік. Я йому дав кількість кілець та їх розміри марку фериту. Він мені порахував індуктивність обмоток та їх реактанс на нижчий частоті. Це важливо бо реактанс вторинної обмотки повинен десь у 10 разів бути вищий чим опір навантаження. тобто 500 ом та більше. Також він мені порахував потужність яку витримає трансформатор. 
 

[Freddy]

3.5МГц міряв з ФНЧ на 7МГц, тому потужність вийшла дещо завищена. Зібрав нормальний ФНЧ та ще раз провів заміри. На вхід подавав 5-7Вт. Вийшло ось так

Код: Виділити все

80м 230Vpp 133W
40м 230Vpp 133W
20м 190Vpp 90W
15м 182Vpp 82W
10м 96Vpp 23W

Трансформатор Т2 можна зробити на трубках чи якихось кільцях від епкос?



 

Так, це звичайний бінокль. Якщо на трубках то треба міряти індуктивність бо в них може дуже сильно гуляти мю. Кільця теж підійдуть. Розрахунки досить непогано мені зробив діпсік. Я йому дав кількість кілець та їх розміри марку фериту. Він мені порахував індуктивність обмоток та їх реактанс на нижчий частоті. Це важливо бо реактанс вторинної обмотки повинен десь у 10 разів бути вищий чим опір навантаження. тобто 500 ом та більше. Також він мені порахував потужність яку витримає трансформатор. 



 

Можете підказати якийсь алгоритм розрахунку вихідного трансформатору ? Може стаття якась щоб там було чітко і конкретно . Як рахувати транс для ібж я знаю а як вихідний в ум ні . АІ це добре але  не зовсім те .
 
 

[UR5FFR]

Трохи сьогодні порозважався та попалив мосфетів

Screenshot_2026_07_19-3.png (7.2 Кіб) Переглянуто 97 разів

Найбільшу потужність видав IRFZ44. Але недовго. IRF530 від нього відстав але теж сгорів падлюка на 80ці. Ємності затворів у обох досить великі - китайський тестер показує 1,8 та 1,5нф. Схоже що на 80ці десь резонанс виникає бо інакше пояснити цифри неможливо.
Більш цікаво було подивитися на IRF520. Він майже такий як 630й по параметрам але максимальна напруга у двічі менша (100в) та ємності менші ніж у 630. Але 5Вт на вході для нього виявилося замало бо в нього майже у двічі менша крутизна. Підняв до 7Вт та стало краще. Але я не бачу якихось суттєвих переваг в порівняні з IRF630.
Перша колонка референсна з попередніх вимірювань IRF630.

Можете підказати якийсь алгоритм розрахунку вихідного трансформатору ? Може стаття якась щоб там було чітко і конкретно . Як рахувати транс для ібж я знаю а як вихідний в ум ні . АІ це добре але  не зовсім те .


 

Ось тут рахувалка в екселі https://www.ur5ffr.com/viewtopic.php?p=3360#p3360 
Там є як пушпул так і однотакт. Вона дозволяє прикинути максимальну потужність яку можна отримати з заданим співвідношенням витків вихідного трансформатору. Реальна буде менша. Ось наприклад розрахунок для цього підсилювача. Ron узято з даташиту. Якщо його нема але є крутизна S то рахуємо Ron = 1/S. Бачимо що 140Вт - це абсолютний максимум в ідеалі. На практиці впливають ємності переходів та конструктивні втрати. Тому на 80м маємо лише 133Вт, що досить непоганно. Також дивимося що Pd (power dissipation) та струми не перевищували даташитних. Для IRF630 струм постійний (середній) Id0 4.5А, в даташиті 6,5А тому усе ок.
Pd = 38Вт. Силікон та слюда у якості прокладок не підходят. Бо слюда при температурі 50С дозволить 34Вт розсіювати. А ось керамічна прокладка з оксиду алюмінія дасть 43Вт - цього вже досить. Але без прокладок ще більше та безпечніше.

Screenshot_2026_07_19-1.png (20.68 Кіб) Переглянуто 2932 разів

Конструктивно треба робити мінімальну кількість витків. Зазвичай роблять першу обмотку у вигляді трубки, а вторинну мотають МГТФ або коаксіалом. За мінімальну індуктивность я вже писав у попередньому пості - дивимося щоб реактанс не менш ніж у 10 разів був більший ніж опір навантаження. Об'єм ферита рахуємо так щоб він витримав потужність - тут краще діпсік щоб разрахував
 
PS Формули для розрахунків брав з книжки по підсилювачам потужності на англійскій мові. Якщо кому цікаво можу пошукати. 
 

[UR5FFR]

Переніс в окрему тему