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ARR-41 Collins Aéro

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8 janvier 2013 2 08 /01 /janvier /2013 08:26

 

 

Présentation:

 

 

Emetteur de 300w réalisé avec 4 mosfets montés en classe E avec modulateur PWM, l'alimentation utilisée fournit 40volts sous 10ampères, cette alimentation provient d'un PC . J'ai modifié le cablage et la régulation de cette alim pour atteindre ces caractéristiques.

 

 

DSC02842

 

Pour cette réalisation je me suis inspiré  du site de Eric GW8LJJ

 

 

 

DSC02840.JPG

 

Coffret autonome comprenant  le préampli micro, le modulateur, le PA et l'alimentation 300w

 

 

DSC02838.JPG

 

 

De gauche à droite :

 

filtre BF

en bas, platine PWM boitier préampli BF et boitier vfo

en haut, platine PA avec transfo HF (80m) relais d'antenne et  CV d'accord du circuit en L

au centre, alim 12v auxiliaire et l'alim du PA (PC)

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22 juin 2010 2 22 /06 /juin /2010 08:53

Pour satisfaire aux besoins des Mosfet en classe E il est nécessaire d'attaquer ceux ciDSC02345 en signal rectangulaire et non en signal analogique comme on le ferait en classe A (voir le site de F6BCU sur le Bingo) d'ou l'obligation de digitaliser le VFO.

Sur  mon projet j'ai opté pour un oscillateur quartz "in board" avec la possibilité d'exciter le TX avec un vfo externe, dans mon cas j'utilise un pilote Adret dont l'intérêt est la stabilité et la précision, mais tout autre VFO analogique fait l'affaire.

Pour éviter une dérive inévitable du vfo lors du passage en émission on ne l'arrête pas pendant la réception !

Pour éviter la gène du vfo pendant la réception on le règle sur une fréquence 2F , ainsi pour une activité sur 3600kHz on règle le VFO sur 7200kHz.

Ce signal analogique (entre 1 et 3vcc) entre dans une première bascule JK qui va diviser la fréquence initiale par 2.

C'est la validation de cette bascule qui va définir l'état RX/TX

Dans le schéma j'ai une deuxième bascule JK pour une possibilité de trafiquer sur 160m.

 

 

vfo-digi.jpg

 

Au passage j'ai prévu une détection de présence vfo avec deux transistors 2n3904 ou 2222A qui autoriser le passage en émission

A la sortie des bascules sont présents deux signaux rectangulaires en opposition de phase et dont la fréquence est la fréquence de travail.

Vient ensuite une circuit d'intégration de ces deux signaux, en effet le meilleur rendement du PA mosfet est obtenu quand le "duty time" c'est à dire le temps de saturation et le temps d'ouverture est de 45-55% ce circuit va permettre d'optimiser le rendement qui sera proche de 90%, les signaux rectangulaires qui vont etre envoyés aux drivers de mosfet sont donc asymétriques.

 

Le CIDSC02312.JPG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le typon

typon-vfodigi.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

  A suivre...

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Published by Rgr
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11 mai 2010 2 11 /05 /mai /2010 08:35

 

Le circuit d'antenne

 

Se rappeller que nous sommes en présence d'un circuit de très faible impédance et que contrairement aux tubes, ici on va devoir transmettre de fortes intensités.

Un petit programme, là encore, va nous aider à y voir plus clair. Class e design

Ici 2 exemples l'un avec 24v d'alimentation pour les mosfet (projet initial) l'autre avec 50v du projet final.

 


class-e-design-2.jpg

 

class e design 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 La tension de saturation est celle que l'on trouve dans la datasheet du Mosfet.

On peut lire que l'intensité crête est de 38A sous 24v et la tension crête de 175v sous 50v . Ces paramètres sont à prendre en considération pour la construction de la self et pour le choix des CV.

 Particulièrement pour le CV série qui devra supporter le courant max. Les CV sous vide (jenning et autre d'origine soviétique) supportent 40A. Les CV à cage supportent beaucoup moins à cause des frotteurs du rotor qui chauffent et se dégradent. La solution est d'ajouter une tresse sur la partie mobile pour assurer un meilleur contact.

 Pour le CV de charge (loading) la question ne se pose plus puisque de ce coté (antenne) Z sera autour de 50ohms . Un Multi cages de broadcast de 3000 pF fera l'affaire. Si on garde l'hypothèse d'un TX mono bande, on ajustera la valeur avec des condensateurs, type bouton de surplus à fort isolement, pour le CV série.

 Un conseil, remplacer les soudures par des raccords unifilaires à vis, démontés de "dominos" de gros calibre, ça chauffera moins.

 

Calcul de la self

 

Bien que dans le schéma d'origine de WA1QX

 

la valeur de la self soit donnée pour le 80m (5µH) le programme MINI TORE va permettre de vérifier et d'ajuster la valeur de la self en fonction du CV que l'on aura trouvé.

 

 

 

self-design.jpg

 

 

 

 

 

A suivre

 

 



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5 mai 2010 3 05 /05 /mai /2010 09:48

Premiers tests

 

A ce stade de la description on pourrait faire un premier essai pour voir si cela fonctionne (électriquement) avant d'attaquer le transfo et le CO de sortie.

En injectant sur l'entrée du driver un  signal carré au niveau  TTL (0/+5v) issu d'un géné BF (fréquence +max possible) , en chargeant les drains des mosfets avec une résistance de charge de 10 ohms 10w on alimente  en 12v (2A) et on observe la forme des signaux sur la gate et sur le drain pour s'assurer que tout est correct et qu'aucun des composants ne s'échauffe.

Vérifier que le signal aux bornes de la résistance est parfaitement rectangulaire, observer en particulier le front montant,  que la tension est bien celle de l'alimentation (saturation).

Les autres éléments, diodes et condensateurs, ne jouent aucun rôle à cette fréquence.

 

le transfo de sortie

 

Il s'agit d'un transfo de rapport 1/1 de très faible impédance (quelquesFerrite-RS.jpg

ohms) qui sert à isoler l'ampli du circuit de sortie.

Par contre il doit pouvoir transférer toute l'énergie fournie par les mosfets et l'alimentation. Il est constitué de bagues de ferrite de grosse section empilées. Le choix n'est pas critique on peut en récupérer sur des câbles vidéo d'ancien écran de PC elles sont de section moyenne et il en faudra beaucoup. Sinon la simplicité est de se fournir chez les revendeurs.

J'ai trouvé cette référence chez RS composant : 742 700 90 matériau 4W620

  La référence équivalente  à celles que l'on peut récupérer sur des câbles de PC est 742 700 9

de taille plus petite convient pour un projet de plus faible puissance.

 

Pour réaliser ce transfo deux solutions:


-1)  faire une spire traversant chaque rang de ferrite constituée d'un fil isolé (fil électrique) isolé PVC d'une section d'au moins 4mm2   . Un passage pour le primaire, un autre passage dans l'autre sens pour le secondaire.


-2)  comme j'avais du tube CU de 10/12mm  (pourquoi faire simple...)DSC02370.JPG, deux tubes  soudés sur un plaque d'époxy double face,  préalablement percée d'un coté, traversent les jeux de bagues,  le secondaire passe dans les tubes avec un fil souple de 6mm2. Cela permet , en perçant les tubes du coté ouvert de câbler le PA avec des cosses ce qui le rend démontable (en cas de crash de mosfet hi!)

 

 

 

 

 

A suivre...



 

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2 mai 2010 7 02 /05 /mai /2010 19:14

Les drivers de mosfet.

Pour que le mosfet se commute à saturation il faut envoyer sur sa grille (gate) un signal rectangulaire d'une tension de 5v minimum, compte tenu de la capacité d'entrée de la grille, ici pour le STP12MN50 on lit sur la datasheet CISS=1000pF, il faudra charger ce condensateur le plus rapidement possible afin de ne pas "arrondir" le front montant du signal. Le driver de mosfet est là pour fournir l'énergie (intensité) . La réactance de 1000pF à la fréquence de 3600kHz est de 44 ohms c'est à dire plus de 270mA (pour une pulse de 12v) par mosfet pour dépasser la tension de "tréshold". Les drivers de mosfet étant d'un coût abordable j'ai choisi le premier qui était en boitier TO-220 (9A ou 4700pF) pour des commodités de câblage et de refroidissement le TC442.

L'alimentation 12v des drivers sera séparée du reste des alim car sollicitée avec des transitoires de forte intensité. Les régulateurs linéaires (LM7812 etc..) ne sont pas assez rapides pour fournir instantanément la puissance. On utilise des régulateurs à découpage (PWM!) qui en plus ne s'échauffent pas et peuvent être alimentés, pour certains,  jusqu'à 60volts simplement  redressés filtrés.

Le LM2576T-12 ,hélas difficile à approvisionner (je les ai trouvés au UK chez LITTLEDIODE ), ou le modèle réglable LM2575 est dispo chez I-Biznes, comme suggéré par WA1QIX.

on utilise un régulateur par paire de drivers (par moitié de PA).

Voici le schéma et le typon de cette alimentation.

alim-driver.jpg

 

typon-alim-driver.jpg

 

 

 

   Sur le schéma j'ai tracé les deux solutions, chaque solution est à doubler dans l'alim.

  Pour la réalisation des selfs de 150µH utiliser un tore type T50-43, pour le nombre de spires voir l'excellent petit logiciel de DL5SWB  MINI-TORE

 

 

A suivre...

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2 mai 2010 7 02 /05 /mai /2010 09:14

 

Schéma revu et modifié de F6BIR:

 

 

schema-pa-bir.jpg

La représentation graphique des mosfet n'est pas standard mais n'altère pas la compréhension du projet.

Liste des composants sur le radiateur:

Réf
Qté
SRP12NM50  8
TC4422  4
1.5KE440  4
1.5KE180A  4
100 ohms  4
0.47µF 63v  8
500pF (*)  4


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Les diodes transil ont pour rôle de protéger les mosfet contre des surtensions pouvant provenir d'accrochage ou d'auto oscillation, ce sont des diodes rapides unidirectionnelles pour les "sources" et bidirectionnelles pour les "gates"

  Leur puissance de dissipation instantanée est de 1.5kw. Leurs connexions devront être les plus courtes possible.

* Les condensateurs de 1000pF doivent assurer la fermeture "électrique" lors de l'extinction des mosfet ils sont constitués de 2x500pf mica ou céramique multi-couches et doivent supporter des tensions et des intensités élevées. C'est dire qu'un isolement à 500 ou 1000v est souhaitable et leurs connexions (fils de raccordement ) seront de bonne section.

La valeur de ces condensateurs va dépendre du nombre de mosfet et de la fréquence de travail. Voir le document de Steve

 

 

A suivre les drivers de mosfet

 

 

 

 

 

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30 avril 2010 5 30 /04 /avril /2010 19:35

Largement inspiré par le site de Steve WA1QIX mon choix c'est porté sur le schéma de l'émetteur 80m de 400 watts.

Pour des raisons d'approvisionnement , j'ai utilisé d'autres mosfet et varié un peu sur le schéma.


Au départx-80m-450w.jpgt je souhaitais alimenter le TX avec les batteries que j'ai au QRA et qui sont rechargées par des panneaux solaires (histoire de faire un peu "ecolo").

La tension d'alimentation du coup n'était plus que de 27.5 volts, moins la chute de tension par effet joule, soit entre 26 et 25volts batteries chargées plein pot. 

De ce fait les mosfets auraient un tension VDSS plus faible , l'intensité  ID restant  identique 12A.


Mosfet choisi par WA1QIX  FQA11N90  boîtier TO-3P 

Mosfet retenu pour le projet  STP12NM50 boîtier TO-220 isolant thermique plus facile

à trouver (recup)


La disposition  des mosfet de commutation (switching mode) à fonctionner en HF dépend de la capacité d'entrée que l'on trouve sur la grille (gate). On constate que plus le mosfet peut fournir de la puissance (U x I ) plus la capacité d'entrée est importante. Le choix est forcement un compromis cela veut dire qu'il faudra choisir entre fréquence d'utilisation max et  puissance max.

De ce fait la plupart des réalisations d'une puissance supérieure à 200watts fonctionnent uniquement sur 160 ou 80m.


Ici le débat fut tranché: ce sera 3600kHz pour ce prototype, histoire de ne pas trop compliquer la chose et risquer de jeter l'éponge avant la fin du match. 

Idem pour la puissance max: 300w.

Seule entorse  au projet initial, la tension pourra monter jusqu à 50v puisque le STP12NM50 le permet.(au diable les critères écolo! "ca commence à bien faire" sic ).

Le nombre de mosfet au PA sera de 2x2x2 , 4 sur le transfo A et 4 sur le transfo B.et 2 drivers par branche

Ha oui les transfos de sortie ....les ferrites....on en parlera plus loin, pour le moment il faut trouver un radiateurDSC02297 (recup) pour loger tout ce petit monde.

Il devra accueillir 4 drivers (to-220) et 8 mosfets (to-220)

Il sera plutôt massif, une bonne épaisseur d'alu puisque la ventilation sera optionnelle, en effet les mosfet fonctionnant en tout ou rien, 50% du temps OFF 50% ON (à saturation) la résistance dans ce cas est de quelques centièmes d'ohms (RDS 0.35) donc rendement très élévé (90%) peu de pertes, peu d'échauffement.

Les mise en parallèle des drains et sources sont réalisés par du clinquant de cuivre ou de laiton, les grilles (gate) et les drivers serons câblés sur un CI simple face gravé à la main.

Voilà ce que cela donne.

 

Fin de première partie.

 

 

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28 avril 2010 3 28 /04 /avril /2010 09:18

Une combine pour obtenir des "datasheet" sur des composants (transistor, mosfet, régulateur, CI...)

Aller sur le site de RS composants taper votre référence ou choisir dans les rubriques.

Sur la ligne de chaque produit vous pouvez consulter ou enregistrer, un fichier PDF contenant toutes les infos techniques indispensables pour les choix stratégiques de vos projets.

Chez certains fabricants il y a des notes d'aplication très utiles pour nos réalisations

 

 note-d-aplication.jpg

 

D'autres boutiques en ligne offre le même service gracieusement voir I-Biznes

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26 avril 2010 1 26 /04 /avril /2010 21:20

DSC02279

DSC02280.JPG

 

Il s'agit bien d'un émetteur en classe E pour le 136kHz , le mosfet fonctionne comme un relais "tout ou rien" le circuit d'antenne faisant le reste un peu comme la classe C des tubes à vide.

Le mosfet utilisé est un IRF540 ou 520 ou 510 en fait tous les mosfet peuvent faire l'affaire si on y regarde bien les "datasheet" ces mosfet sont largement utilisés dans l'industrie (automobile, variateur de vitesse pour moteur asynchrone etc..) de grande diffusion ils sont peu chers et vendu en botte comme les radis (30 à 50centimes d'euro) ils sont moins chers que des fusibles alors ne pas hésiter à se faire la main quitte à en faire fumer quelques uns.

Le tore "ferrite" est le compagnon obligé des mosfets. Contrairement aux tubes on parlera de courant plutot que de tension, c'est dire que nous travaillons  toujours en (très) basse impédance.

Il faudra aussi se documenter (merci le web) sur les applications des tores ferrites.

Pour les calculs on trouve tous les outils sur internet (merci le web) inutile de resortir la "grafoplex " ou la calculette scientifique.

voir "mini tore " de DL5SWB

 

Le schéma extrait du site de VE7SL

 

Conseil : sauvegardez ce document PDF comme référence aux classes de fonctionnement des Mosfet

 


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26 avril 2010 1 26 /04 /avril /2010 09:40

 

La création de ce blog fait suite à l'étude et la réalisation d'un émetteur, pour les bandes  amateurs 160 et 80m, réalisé avec des mosfets de commutation rapide en classe E.DSC02358 Cet émetteur est modulé en amplitude par un modulateur PWM (modulation par largeur variable d'impulsions) conçu avec des mosfets industriels. Le site de référence qui m'a permis de mener à bien ce projet est :

 

   classeradio.com

 

C'est le portail officiel de la classe E de Steve WA1QIX. Des heures de lecture sur ce site et sur ceux qui y sont 'linkés' m'ont permis de définir les  bases de mon projet.

Cet émetteur est opérationel depuis quelques jours, les premiers essais sur charge et les premiers reports passés lors de  qso, m'encouragent à persévérer et à communiquer sur cette réalisation.

 

 

Ce blog est en cours de réalisation, ceci est la première publication, mais vous pouvez dèjà orienter ma démarche en posant vos questions ou en faisant vos remarques

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