300Вт усилитель на 88-108 МГц на транзисторе MRFE6VP5300N/MRFE6VP6300H Опции

[Atlasv]

Добрый вечер!
Потенциальный работодатель поставил такую задачу.
1. Подобрать необходимый транзистор;
2. Подобрать материал печатной платы;
3. Смоделировать работу усилителя;
4. Произвести трассировку печатной платы.

Печатную плату планирую заказать в ООО "Резонит"

Решил смоделировать работу усилителя по схеме из даташита в AWR Design Environment 12. На схеме электрической принципиальной смущает один момент про "Bias regulator and Temperature Compensation - Цепь смещения и температурная стабилизация" то, что отсутствует данный участок. Прочитав Application Note 1643 узнал, что необходимо использовать регулятор напряжения и делитель напряжения, и диод соответственно.
Думаю над тем, как правильно использовать схемотехнические решения с AN1643.
На сайте NXP скачал spice модель данного транзистора.
Хочу освоить моделирование в программе и произвести трассировку печатной платы. Изучаю саму программу и для тренировки смоделировал ФНЧ, ФВЧ. Материал печатной платы подобрал.
1. Базовый материал - Rogers RO4003C
2. Защитная маска - Fotochem FSR-8000-8G
3. Финишное покрытие - Иммерсионное серебрение

Можно ли использовать данные транзисторы? (MRFE6VP5300N и MRFE6VP6300H)
Посоветуйте с дальнейшими действиями.

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 MRFE6VP5300N.pdf ( 992.93 килобайт ) Кол-во скачиваний: 51
 RF_LDMOS_Power_Modules_for_GSM_Base_Station_Application___Optimum_Biasing_Circuit.pdf ( 96.91 килобайт ) Кол-во скачиваний: 49

 

[Corner]

Данные транзисторы вполне годные для построения подобных усилителей. Скачиваете S параметры и вперед. Но есть маленький нюанс. Какой у Вас опыт проектирования подобных усилителей? Если нулевой, то лучше откажитесь. Начинать надо с единиц Ватт. У некоторых ТС даже такие, в принципе несложные схемы горят. А тут есть шанс напалить транзисторов на несколько тысячь зеленых нерублей. К тому же только усилитель проектировать дохлый номер. Еще нужен контроль КСВ, мощности и защита от грозы.
При 300 Ватт на выходе по плате будет бегать почти киловатт реактивной мощности. Это МКВ печь. Можно запросто не пережить самовозбуд такого усилителя в руках. Данный диапазон замечательно кипятит кровь в сосудах.
Схема стабилизации тока ни о чем. В профессиональной технике используют сравнение выходной и потребляемой мощности с динамической подстройкой рабочей точки.

Сообщение отредактировал Corner - Mar 12 2017, 21:46

[MePavel]

Скачиваете S параметры и вперед.

Лучше сразу нелинейную модель транзистора, если хочется всё промоделировать.

А тут есть шанс напалить транзисторов на несколько тысячь зеленых нерублей.

Есть шанс накупить китайской подделки, которая только по DC-характеристикам соответствует оригиналу. А в остальном: кристаллы в 2-3 раза меньше по площади => ХХ и КЗ даже и близко не выдерживают (тем более в непрерывном режиме). Причём некоторые наши поставщики не стесняются продавать подделку по цене оригинала.

К тому же только усилитель проектировать дохлый номер. Еще нужен контроль КСВ, мощности и защита от грозы.

Здесь это вряд ли потребуется, т.к. транзистор по заявлениям производителя экстремально стойкий практически ко всему. Насчет грозы, правда, ничего не могу гарантировать.

Это МКВ печь.

При настройке схемы может выделяться до нескольких сотен ватт тепла. Необходимо позаботиться о хорошем охлаждении транзистора.

Схема стабилизации тока ни о чем. В профессиональной технике используют сравнение выходной и потребляемой мощности с динамической подстройкой рабочей точки.

Для этой задачи, вероятно, нужен микропроцессор. Не исключен вариант управления напряжением питания всего усилителя в зависимости от уровня выходной мощности. На этих частотах это вполне актуально для повышения КПД -> снижения тепловыделения.
P.S. Но это если говорить о профессиональной технике.

[Hitokiri]

Лучше сразу нелинейную модель транзистора, если хочется всё промоделировать.

Есть шанс накупить китайской подделки, которая только по DC-характеристикам соответствует оригиналу. А в остальном: кристаллы в 2-3 раза меньше по площади => ХХ и КЗ даже и близко не выдерживают (тем более в непрерывном режиме). Причём некоторые наши поставщики не стесняются продавать подделку по цене оригинала.

Здесь это вряд ли потребуется, т.к. транзистор по заявлениям производителя экстремально стойкий практически ко всему. Насчет грозы, правда, ничего не могу гарантировать.

При настройке схемы может выделяться до нескольких сотен ватт тепла. Необходимо позаботиться о хорошем охлаждении транзистора.

Для этой задачи, вероятно, нужен микропроцессор. Не исключен вариант управления напряжением питания всего усилителя в зависимости от уровня выходной мощности. На этих частотах это вполне актуально для повышения КПД -> снижения тепловыделения.
P.S. Но это если говорить о профессиональной технике.

1. У нас делали на эти диапазоны 2.5 киловата в импульсе. Видимо какой-то локацией собрались заняться.
2. При работе усилителя на согласованную нагрузку наушники без подключения к компу гудят за 2 комнаты и через 2 бетонных стены. (это через посеребрянные кабели), гудят на частоте модуляции. Рекомендую хотя бы маску-сетку купить на лицо. Когда соберётесь на испытания рекомендую костюмы радиозащитные закупить заранее. Потому что скорее всего вам таких усилителей будет нужен не один, а штук 10 и ещё и работать они будут на какую нибудь Антенную решётку.
3. Проектируйте сразу полностью со всеми защитами о которых может мечтать работодатель. Проектируйте сразу тестовый стенд, может оказаться что готовый усилитель - одна задача, тестовый стенд для его настройки - еще одна. Тестовый стенд для создания адекватной модели - третья задача. Тестовый стенд для серийного выпуска, чтобы монтажники не думали - ещё одна задача.
4. В теории и на бумаге всё всегда всё держит. Да говорится чисто писано в бумаге, да забыли про овраги. То что "что-то держит" говорит о том что где-то чего-то должно рассеиваться, вопрос Где? и как долго оно будет держать. Опыт чтения буржуйских даташитов говорит о том что если они о чём-то молчат, значит стыдно признаться :-) Опыт говорит о том что транзисторы при всяких кз и хх, потиху подгорают. Т.е. постепенно отдача и КПД падает. Это может быть не заметно сразу на тестовых стендах, но если поездите по испытаниям и т.д. За пару месяцев разницу заметите. Защиты обязательны. Думайте сразу о быстроходовой аналоговой защите, Желательно чтобы она ещё и сама отключалась после снятия КЗ или ХХ. выгорает всё за микросекунды, миллисекундные защиты не успевают. Думайте сразу как отключать входной сигнал, как убирать смещение с транзисторов, как контролировать состояние усилителя - индикация всех этих срабатываний и т.д. и т.п. Возможно выдача данных по интерфейсам типа CAN и т.д. Если это чего-то бортовое и т.д. Не Делайте голую железку "что-бы работало", вообще забудьте этот подход как страшный сон. Просто вообразите конечный продукт, с чем столкнётся пользователь реально. У нас ребята с большим опытом пол года сидели над такой штукой, а то и год, наработки и опыт для "подхода" ещё лет 5 длились. Только то о чём я знаю. Было спалено не менее 4 инженерных образцов транзисторов по 500 зелёных каждый. Особенно когда начнётся а какая влажность в корпусе, а долговечность, и т.д. и т.п. Дошло до того что для бортового применения в герметичный корпус закачивали высушенный азот под давлением, чтобы влажность постоянная была. И т.д. А ещё бывают дожди, грозы, мокрая земля, а рядом стоит какая-нибудь дура которая 10 кВт в эфир светит, кто-то не выключил и на выходе усилителя 220 В синус. Преднамеренные помехи и т.д. и т.п. Представьте сразу Всю разработку а не математику. Подумайте что вы поедете это испытывать, или кто-то вместо вас поедет, с какими проблемами столкнётся и т.д. Это даст представление о том во что выливаются такие разработки. Рекомендую как минимум взять себе в помощь ещё одного человека, вдвоём идёт гораздо проще, слишком много там мелочей для одной головы.
5. Всё что больше 10 Вт, нелинейная модель транзистора - обязательна. Кажется это называется LLSP Large Signal S-parameters. По малосигнальным S параметрам которые везде приводятся можно контролировать только то что не будет возбуда усилителя. Всё что касается согласования сопротивлений, трансформаторов, и т.д. Лучше - нелинейная модель. Был опыт проектирования по малосигнальным S параметрам - довольно печальный. :-)Чаще всего в даташите уже какой-то базовый усилитель есть. Возможно от него можно оттолкнуться. Есть ещё такая вещь как Load Pull - но это уже видимо для "фанатов". Так же в продаже видел большие резисторы с теплоотводом, и соотвествующим качеством вводов выводов, как раз для применения в таких схемах - чрезвычайно полезная вещь. :-)
6. Стандартные наборы моделей в АВР типа TxLine, MStrip и т.д. отлично работают до 6 ГГц. Посмотрите АВР поновее, там можно даже разные конфигурации фильтров подбирать и по площади и по исполнению и т.д. Выше по частоте учёт краевых эффектов и т.д. обязателен.
На Здравие с Любовью.

[khach]

Защиты обязательны. Думайте сразу о быстроходовой аналоговой защите, Желательно чтобы она ещё и сама отключалась после снятия КЗ или ХХ. выгорает всё за микросекунды, миллисекундные защиты не успевают. Думайте сразу как отключать входной сигнал, как убирать смещение с транзисторов, как контролировать состояние усилителя - индикация всех этих срабатываний и т.д. и т.п.

А можно более подробно про защиты?
Ну с датчиком понятно- или КСВ мост, или циркулятор с детектором в плече отраженной волны.
А вот про исполнительны органы защиты есть вопросы. Самое простое- управляемый аттенюатор на PiN диодах на входе усилителя снижает сигнал возбуждения.
Защита по напряжениям смещения тоже возможна, только надо не убирать смещение в ноль, а даже призакрывать затворы небольшим минусом, т.к каскад при нулевом смещении все равном может работать в режиме С. Но тут важно не пробить затворы.
И самое интересное- быстрая защита по питанию. Как ее реализовывать? Если рубить питание до ВЧ фильтровых конденсаторов, то выходной каскад все равно умудриться сгореть за счет энергии, запасенной в конденсаторах фильтра. А если ставить ключи после конденсаторов, то тут все самое интересное и вылазит. Можно ли где посмотреть примеры реализации такой защиты?

[Sokrat]

И самое интересное- быстрая защита по питанию. Как ее реализовывать? Если рубить питание до ВЧ фильтровых конденсаторов, то выходной каскад все равно умудриться сгореть за счет энергии, запасенной в конденсаторах фильтра. А если ставить ключи после конденсаторов, то тут все самое интересное и вылазит. Можно ли где посмотреть примеры реализации такой защиты?

Присоединяюсь к вопросу. Пытались продумать что-то подобное, но так и не реализовали. Если кто-то в курсе, поделитесь опытом, пожалуйста.