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Zu den Maßnahmen gehören insbesondere die Sicherung der Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Daten durch Kontrolle des physischen Zugangs zu den Daten, als auch des sie betreffenden Zugriffs, der Eingabe, Weitergabe, der Sicherung der Verfügbarkeit und ihrer Trennung. Des Weiteren haben wir Verfahren eingerichtet, die eine Wahrnehmung von Betroffenenrechten, Löschung von Daten und Reaktion auf Gefährdung der Daten gewährleisten. Ferner berücksichtigen wir den Schutz personenbezogener Daten bereits bei der Entwicklung, bzw. Auswahl von Hardware, Software sowie Verfahren, entsprechend dem Prinzip des Datenschutzes durch Technikgestaltung und durch datenschutzfreundliche Voreinstellungen (Art. 25 DSGVO).

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 [ 6 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1,
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: 500W MOSFET PA - Verbesserungsvorschläge?
Hallo Zusammen,
bei meiner Suche nach einer nicht zu "fetten" Endstufe bin ich auf diverse 1000W-Designs gestoßen. Da mir das etwas zu viel ist, bin ich letztlich bei eb104.ru hängengeblieben und habe das 300W Modul und den dazugehörigen Splitfilter erworben und verbaut. Leider stellte sich heraus, dass das Modul nicht stabil ist, was schnell zum Tod des ersten Paars VRF2933 geführt hat (natürlich gepaart mit meiner Unwissenheit). Speziell die komplett fehlenden Durchkontaktierungen und ein über den KW-Bereich nicht wirklich gutes Eingangs-SWR sind hier anzumerken (Victor hat zwischenzeitlich auch deutlich verbesserte Versionen im Programm). Vielleicht hat jemand noch Tipps, wie ich am sichersten das Eingangs-SWR mittels FA-NWT messen kann. Ich bin mir unsicher, ob meine Messungen hier korrekt vorgenommen wurden, aber das ist ein anderes Thema ...

Mittlerweile habe ich mich soweit eingelesen, dass ich von dem Modul abgekommen bin und auf Basis diverser veröffentlichter Projekte, mein eigenes PA Modul entworfen habe. Da die mechanischen Arbeiten quasi beendet waren, waren die Größen des Layouts recht eng gesteckt. Ich wollte eben nicht alle Löcher und Gewinde neu machen.

Durchkontaktierungen werde ich übrigens manuell mit Aderendhülsen realisieren.
Der Eingangstrafo ist ein 4:1 BN43-202, der Ausgangstrafo ein 1:9 auf LAIRD Kernen (siehe Schaltbild).

Ich hoffe, dass der ein oder andere HF-Spezialist hier im Forum vielleicht noch Tipps geben kann, bevor ich das Layout nun versuche zu realisieren. Das erweitertes Ziel wäre eine noch brauchbare Verstärkung auf 6m...
Ein auf 500W ausgelegtes siebenzügiges LPF habe ich auch noch in der Pipeline und werde das hier auch noch zur Diskussion stellen.


73 de Michael
DH5MK


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: 500W MOSFET PA - Verbesserungsvorschläge?
Hallo Michael,

das sieht ganz brauchbar aus, nur sollte der Ausgang vom AusgangsTLT auch Symmetrisch sein, also auch die GND wie der Signallayer.
Du könntest das ganze Layout in Richtung Eingang verschieben und den 1:1 Balun mit auf die Platine setzen, dann müsste mal halt leider die 4x M3 neu Bohren.

Zur Bandbreite, Ausgangsseitig so wenig wie möglich große Flächen schaffen, das sind alles Kapazitäten, welche Bandbreite negativ beeinflussen, habe mal in deinem Layout "rumgemalt", wie ich es in etwa meine..., könntest du mir das Layout mal schicken?


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: 500W MOSFET PA - Verbesserungsvorschläge?
Hallo Michael,

das Übersetzungsverhältnis des Ausgangsübertragers passt nicht zur Ausgangsleistung bzw. zur Höhe der gewählten Betriebsspannung. Das wird sich im Wirkungsgrad äußern. Mit 1:9 Übersetzung am Ausgang und 500W Ausgangsleistung ist eine Betriebsspannung nahe 40V optimal. Wählt man stattdessen 1:4 Übersetzung, bei gleicher Ausgangsleistung, dann sollte die Betriebsspannung Richtung 60V streben.

Sowohl Ein- als auch Ausgangsübertrager (mit korrektem Abschluß) einzeln ausmessen und kompensieren damit man später, bei eventuellen Problemen, weiß wo man Hand anlegen muss. Das Übersetzungsverhältnis am Eingang sollte höher ausfallen (z.B. 9:1) da die Eingangskapazität der Transistoren fast 1nF erreicht . Die Suppressor-Dioden sind eigentlich nicht notwendig und haben darüber hinaus auch eine viel zu hohe Eigenkapazität.

R1, R2 z.B. mit einer kleinen Kapazität überbrücken damit die Transistoren auch auf 6m noch genügend Eingangsspannung bekommen. Die Parallegegenkopplung linearisiert den Frequenzgang der Transistoren und sorgt für einen relativ niederohmigen Eingangswiderstand. Da das normalerweise nicht ausreicht, ist wahrscheinlich auch notwendig R5, R6 deutlich zu verkleinern. Schaltet man hier zusätzlich eine kleine nH Induktivität in Reihe läßt sich die Eingangskapazität der Transistoren etwas kompensieren und das SWV am Eingang der PA wie auch den Frequenzgang des Anpassnetzwerks verbessern.

Die Ausgangskapazität der MOSFET in die Kompensation (fehlt hier bzw. nicht notwendig?) des Leitungsübertragers einbeziehen. Obwohl die Möglichkeit besteht sollte man auf einen zusätzlichen 1:1 Strombalun am Ausgang nicht verzichten. Ich vermute dieser ist zwar vorgesehen aber nicht eingezeichnet?


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: 500W MOSFET PA - Verbesserungsvorschläge?
Hallo Robert,
ich fange mal hinten an: aufgrund Platzmangel kommt der Ausgangsbalun zwischen PA und LPF, ist also nicht im Layout vorgesehen.
Mein PS bringt übrigens 51V/35A raus (aktuell nicht justierbar). Für die Inbetriebnahme habe ich ein 48V/3A PS.

Zu den Suppressor Dioden: ist es vielleicht sinniger, die vor den Eingangs-Trafo zu setzen?

[i:24ngs3sw]"R1, R2 z.B. mit einer kleinen Kapazität überbrücken"[/i:24ngs3sw] - in dem Microsemi Testboard für die VRF2944 sind hier 5,1Ohm mit 2200pF par. ... kann man das in der Art übernehmen? Ich habe auch ein Pi-Dämpfungsglied im Eingang vorgesehen, dass man mittels C auch frequenzabhängig gestalten kann.

[i:24ngs3sw]"kleine nH Induktivität in Reihe läßt sich die Eingangskapazität der Transistoren etwas kompensieren und das SWV am Eingang der"[/i:24ngs3sw] - < 100nH ?

Ich sammele die Infos und dann passe ich hier und da ein wenig an :-)

Gruß Michael


[quote]Hallo Michael,

das Übersetzungsverhältnis des Ausgangsübertragers passt nicht zur Ausgangsleistung bzw. zur Höhe der gewählten Betriebsspannung. Das wird sich im Wirkungsgrad äußern. Mit 1:9 Übersetzung am Ausgang und 500W Ausgangsleistung ist eine Betriebsspannung nahe 40V optimal. Wählt man stattdessen 1:4 Übersetzung, bei gleicher Ausgangsleistung, dann sollte die Betriebsspannung Richtung 60V streben.

Sowohl Ein- als auch Ausgangsübertrager (mit korrektem Abschluß) einzeln ausmessen und kompensieren damit man später, bei eventuellen Problemen, weiß wo man Hand anlegen muss. Das Übersetzungsverhältnis am Eingang sollte höher ausfallen (z.B. 9:1) da die Eingangskapazität der Transistoren fast 1nF erreicht . Die Suppressor-Dioden sind eigentlich nicht notwendig und haben darüber hinaus auch eine viel zu hohe Eigenkapazität.

R1, R2 z.B. mit einer kleinen Kapazität überbrücken damit die Transistoren auch auf 6m noch genügend Eingangsspannung bekommen. Die Parallegegenkopplung linearisiert den Frequenzgang der Transistoren und sorgt für einen relativ niederohmigen Eingangswiderstand. Da das normalerweise nicht ausreicht, ist wahrscheinlich auch notwendig R5, R6 deutlich zu verkleinern. Schaltet man hier zusätzlich eine kleine nH Induktivität in Reihe läßt sich die Eingangskapazität der Transistoren etwas kompensieren und das SWV am Eingang der PA wie auch den Frequenzgang des Anpassnetzwerks verbessern.

Die Ausgangskapazität der MOSFET in die Kompensation (fehlt hier bzw. nicht notwendig?) des Leitungsübertragers einbeziehen. Obwohl die Möglichkeit besteht sollte man auf einen zusätzlichen 1:1 Strombalun am Ausgang nicht verzichten. Ich vermute dieser ist zwar vorgesehen aber nicht eingezeichnet?[/quote]


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: 500W MOSFET PA - Verbesserungsvorschläge?
[quote]
Mein PS bringt übrigens 51V/35A raus (aktuell nicht justierbar). Für die Inbetriebnahme habe ich ein 48V/3A PS.[/quote]

Die Leistung des Netzteiles reicht aus, auch wenn der Wirkungsgrad der PA niedriger als erwartet ausfällt.

[quote]Zu den Suppressor Dioden: ist es vielleicht sinniger, die vor den Eingangs-Trafo zu setzen?[/quote]

Du kannst die Schutzdioden ruhig am Gateanschluß belassen. Dabei eine Zenerdiode durch eine normale/schnelle (und kapazitätsarme) 1A Gleichrichterdiode ersetzen und dazu eine zweite identische Anordnung antiparallel schalten. Die Gate-Anschlüße vertragen aber von Haus aus +/-40V. Rechnet man über den 9:1 Übertrager zurück zum Eingang sind ca. 140W Steuerleistung an 50Ohm notwendig um diese Grenze zu erreichen.

[quote][i:2dovk8po]"R1, R2 z.B. mit einer kleinen Kapazität überbrücken"[/i:2dovk8po] - in dem Microsemi Testboard für die VRF2944 sind hier 5,1Ohm mit 2200pF par. ... kann man das in der Art übernehmen? Ich habe auch ein Pi-Dämpfungsglied im Eingang vorgesehen, dass man mittels C auch frequenzabhängig gestalten kann.

[i:2dovk8po]"kleine nH Induktivität in Reihe läßt sich die Eingangskapazität der Transistoren etwas kompensieren und das SWV am Eingang der"[/i:2dovk8po] - < 100nH ?[/quote]

[attachment=0:2dovk8po]Eingangsnetzwerk_VRF2933_PA.png[/attachment:2dovk8po]

So könnte das Eingangsnetzwerk aussehen. Die Anordnung ist ähnlich der VRF2944 Applikation ober nicht identisch. Angenommen wurde ein Gate-Bahnwiderstand von 0,5Ohm und eine Eingangskapazitäten von 900pF, enstanden aus GS-Kapazität Cgs und dazu n-fach die Miller-Kapazität (Cdg). R9/10 sind Gate-Serienwiderstände zur Stabilisierung. R4/5 sind [u:2dovk8po]keine[/u:2dovk8po] ohmschen Widerstände sondern der zum Eingang reflektierte Widerstand der Parallelgegenkopplung. Diese Werte (hier Schätzungen) hängen von der Stärke der Gegenkopplung und der Transistorverstärkung ab. Die Bias-Spannung wird über R3/L4 und R6/L3 eingespeist. Der Eingangsübertrager ist ein kompensierter 9:1 Typ.
Du kannst z.B. mit RFSim99 andere Bauteileanordnungen und -werte ausprobieren, um ein Gefühl zu bekommen wo im praktischen Aufbau eingegriffen werden muss, damit sowohl die Eingangsanpassung als auch der Frequenzgang des Eingangsnetzwerkes optimiert wird.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: 500W MOSFET PA - Verbesserungsvorschläge?
[quote]Die EIngangsnetzwerke bisher gebauter VRF2933 Endstufen sehen doch alle irgendwie anders aus...[/quote]

Das Datenblatt des VRF2933 enthält breitbandige Angaben bezüglich Ein- und Ausgangsimpedanzen des Transistors unter Großsignalbedingungen, unter Zuhilfenahme eines 25Ohm Gate-Shuntwiderstandes. Daraus habe ich die Eingangsersatzschaltung des VDMOS ermittelt:

[attachment=2:28ixqgal]VRF2933_Zi.png[/attachment:28ixqgal]

Die GS-Kapazität läßt sich bei kleinen Frequenzen auslesen. Der Blindanteil schwingt zwischen 100 und 150MHz von negativ in positiv um, woraus sich die noch ausstehenden L und R Komponenten ermitteln lassen.

[attachment=3:28ixqgal]VRF2933_G-Netzwerk.png[/attachment:28ixqgal]

Da du mit der PA-Schaltung aus der VRF2944 Microsemi Applikation schon vetraut bist, habe ich das Gate-Netzwerk übernommen und versucht die an der GS-Kapazität anliegenden Spannung, unter Beobachtung der Rückflußdämpfung am Eingang, über den benötigten Frequenzbereich möglichst konstant zu halten. Elecraft hat diese Applikationsschaltung übrigens für deren 500W PA auch übernommen.
Da nur ein Transistor betrachtet wird, beträgt der Quellwiderstand auch nur 2,8Ohm. Zusammen mit dem zweiten, identischen Netzwerk ergeben sich dann 5,6Ohm (9:1 Eingangstrafo) für die Sekundärwicklung. Der 4Ohm Widerstand zu Beginn des Netzwerkes ist ein virtueller Widerstand, es handelt sich hier um den durch die Gegenkopplung erzielte Eingangswiderstand. Der genaue Wert dieses "Widerstandes" hängt von der Stärke der Gegenkopplung ab und sollte bei 3...5Ohm liegen.

[attachment=1:28ixqgal]VRF2933_Balun.png[/attachment:28ixqgal]

Die Baluns am Ein- und Ausgang lassen sich getrennt ausmessen und auf Tauglichkeit über den gesamten Frequenzbereich überprüfen, hier am Bsp. des 9:1 Eingangsbaluns. Es genügt hier wieder nur eine Schaltungshälfte zu betrachtet. Da das Trafo-Modell aus RFSim99 eine Macke hat läßt sich eine symmetrische Variante nicht untersuchen, man juss stets mit einem UnUn arbeiten (Primär- und Sekundärwicklung ist immer auf Masse zu beziehen). Der Blindwiderstand der Primärwicklung sollte bei der kleinsten Frequenz min. 4x höher als die anstehende Portimpedanz sein. Kompensiert wurde sowohl bei der höchsten (Ein- und Ausgang) als auch bei der kleinsten (nur Eingang) Frequenz.

[attachment=0:28ixqgal]VRF2933_PA_Ersatzschaltung.png[/attachment:28ixqgal]

Die große Unbekannte in der PA ist der Verstärkungsverlauf der Transistoren. Die Verstärkung von VDMOS Transistoren fällt, aufgrund einer internen frequenzabhängigen Seriengegenkopplung durch die Sourceinduktivität, zu höheren Frequenzen schneller ab als bei den moderneren LDMOS Transistoren. Eine unzureichende Erdung der Source-Anschlüsse verschlechtert dies zusätzlich. Die Kombination aus Gegenkopplung und frequenzabhängiger Spannungsteiler an den Gates soll dem entgegenwirken. Eine Amplitudengangentzerrung (überbrücktes Dämpfungsglied) am Eingang der PA kann bei Bedarf hinzugefügt werden. Bei der Elecraft-PA wird ein auf den Kurzwellenbändern wirksames Dämpfungsglied für ein Betrieb auf 6m einfach abgeschaltet.


  
 

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