PWM- 40 mts (7 mhz) - 250 W con IRFP460 LC

En buena Hora...!
Después de bastante tiempo, e idas y vueltas, por fin algo estable, después de renegar con toda la basura que podemos encontrar  en cuanto a MOSFET en nuestro mercado..

Me he convencido (al menos Hoy) que no hay un libro/manual/Biblia, diccionario...etc etc especifico y concreto respecto a la vida y prestaciones que se suponen deberia cumplir los MOSFET respecto a sus hojas de datos....
Hoy anda dando vueltas mucha , mucha, mucha basura, e incluso ni hablar si compramos afuera del país en algún lugar que no conocemos.

comencemos..

Después de ensayar varios prototipos, con las tediosas etapas de salida, con diversos MOSFET (los irfp 460 en toda su gama de modelos, lotes, series y partidas) hay que tener en claro, que cada uno tiene su característica y por ende su comportamiento bajo sometimiento eléctrico.

Quiere decir esto, que, Un  Irfp460 LC, comprado en un negocio de la zona, puede o no ser de las mismas características que uno comprado en otro lugar, e incluso siendo traído o comprado en el exterior.

Hay que tener algunos conceptos básicos, mas que claros. y nunca olvidarse de con que materiales contamos. (por ejemplo que potencia manejara nuestro TX y por ende la fuente, etc etc)

Para resumir, quien quiera aprender de verdad sobre este tema  del mundo PWM/Mosfet para armar su propio equipo , no seré muy extenso, y le sugeriré le pegue una leída, con ayuda de google si andamos escasos de Inglés, Y acá encontrara toda la verdad,....Y la POSTA de los PWM y etapas mosfet Clase "E".

Aconsejo navegar y pegarle una mirada a este site: 

http://www.classeradio.com/ (mucha Suerte!!)

..... me ha ayudado bastante, !!!

Por supuesto, no voy a dejar de mencionar y agradecer  a quien mucho me ha ayudado en todo esto... en primera linea y constantemente..
A Norberto LU8EHA,  por la paciencia  y porque creo haberle explotado  tanto el teléfono como el WhatSapp...  jajajaj

Al amigo Andres LU5HAH, que también me ha ayudado en entender algunos cálculos teóricos para la construcción de las redes en etapas clase "E" de salida Mosfet..
....y a mucha gente también, como (Anibal LU9FL), (Carlos LU8JB), etc etc que me han dado una mano con sus experiencias y practicas...

Para comenzar ,como había mencionado anteriormente, debemos tener en claro que potencia queremos manejar en nuestro equipo (TX). Y por supuesto de acá analizar que potencia que materiales necesarios serán los que conformaran el funcionamiento de nuestra fuente de alimentación. Con lo cual esto quedara a gusto de cada participante.

Aquí solo expondré los circuitos básicos , y sencillos  yendo directo a los bifes,

Los cuales dichos circuitos que expondré son:

Una aclaración muy importante....
 Algunos de estos circuitos son colaboraciones de amigos que ya lo han ensayado, y que han sido aportados para llevar a cabo este proyecto. Es el caso del amigo Sergio (LU1EU), Alberto (LU3EZ quien ya no esta con nosotros).
Gracias a todos ellos por el aporte colectivo , cual fin de incentivar a encarar estos proyectos para quienes estén interesados y desde ya nos guste la Radio

- Etapa Generador de Pulsos.

Como se puede observarse no tiene mayores desafíos a la hora de se construcción.
Este generador de pulsos, que muy bien funciona y se defiende, es un circuito clásico,  cuya autoria (Cabe aclarar) corresponde al amigo/colega Luis (LU1AGP). Dicho circuito es material que estuvo publicado en varios sitios de Internet, confirmando con total certeza su efectivo funcionamiento.
En  mi caso particular, inicialmente, he utilizado el famoso integrado TL494. Pero por una sugerencia del amigo Sergio (LU1EU) , quien me aconsejo poder reemplazarlo por otro similar,el (KA7500) pudiendo ajustar a este hasta una frecuencia que supera los 100 kHz.

Este seria un esquema básico con el cual he decidido construir mi equipo.
Después en Internet se pueden encontrar otras experiencias y ensayos de otros amigos.. respecto los cuales algunos mejoran un poco en cuanto a su rendimiento a este esquema..

- Etapa Moduladora.

Etapa Osciladora/Excitadora.

En esta etapa, si bien es sencilla, no fue  tan tan... así.
No porque no la hubiera hecho andar, sino que cuando terminamos de ajustarla, y funcionando perfectamente, seguidamente  la acoplamos a la etapa de salida y acá es donde se presenta (en mi caso) algunas cositas.... Como por ejemplo la mala calidad de mosfet de salida a excitar (Irfp460).
Sin ir mas lejos el caso que se suele presentar  es que el nivel de excitación suministrado por la etapa excitadora no llega al régimen de voltaje optimo que necesitamos en las compuertas (Gates) de los Irfp460.
Lo efectivo e ideal según expertos y otras experiencias de amigos..., es  que este excitador produzca un  voltaje  de 24 a 26 y en algunos casos 28 volts (PAP) en las compuertas (Gates), en este caso de los 2 x Irfp460 de salida.

Por ejemplo. exponiendo los casos que se han presentado:

El excitador funcionando con el (Irf520) y entregando una potencia de entre 25 y 28 watts, 

excitando a un par de Irfp460A la  tensión de compuerta (Gates)  que se midió con osciloscopio fue de  15 Volts (PAP). Obviamente insuficiente para nuestro propósito.

Otro par, ensayado  del mismo modelo  de mosfet Irfp460A  se llego a medir con osciloscopio 20 Volts (PAP). En algunos casos estirando la bobina del excitador, se llego a medir 22 volts (PAP).....  y a esto por supuesto le agregamos el calentamiento de los Irfp460A  de una forma significativa.

Otro caso , que tuvimos la oportunidad de probar, fue con unos Irfp460  (comunes), en donde con un poco de optimismo, esperanza y esfuerzo  pudimos lograr (con la misma excitación anterior) una tensión de  compuerta (Gates) en los Irfp460  de  24 y 25  volts (PAP). Acá estaríamos dentro de régimen de trabajo optimo e indicado , como para poder obtener de ambos  Irfp460  una potencia real de  salida entre 200 y 220 Watts sin riesgo de ningún tipo.

Una de las ultimas pruebas  afortunadamente la pudimos hacer con algunos mosfet IRFP460LC.  que fueron adquiridos vía compra (al exterior).

En la  foto siguiente se puede ver  una de las mediciones que se hizo con el osciloscopio, sugeridas y como debiera presentarse. Es la tensión medida en las compuertas (gates) de los Irfp460 LC que conforman la etapa de salida de RF en clase "E". Algo así debiéramos tener...

La medición esta hecha en 0,5 Volts por cuadro, con una punta/sonda de osciloscopio x 10 (5 cuadros) es decir, 05 x 5 x 10 = 25 Volts PAP

Acá se podría decir que estos son los que mas se adecuan a las características y regímenes de trabajo que necesitamos.

Una de las características importantes que se presento fue que, hasta podremos prescindir del IRF520 en el excitador, y reemplazarlo por un IRF510, con el cual, con menos potencia de excitación (20/22 watts Aprox)  logramos una tensión de compuerta  (Gates) en los Irfp460LC de 25 /26 Volts (PAP) , sin notar una  temperatura apreciable ejercida por  el proceso de excitación.

Finalmente concluí ... en dejar que la etapa excitadora quede funcionando con un  (IRF510), bajo un régimen de valores siguientes:

1. *   Vcc: 13,7 Volts.
2. *    Consumo: (1,7 Amp).
3. *    Potencia real entregada 22 watts (Aprox).
4. *    Rendimiento  94%

Finalmente esta etapa se encuentra entonces,  funcionando con un IRF510, al cual se le puede sacar una potencia de 20/22 watts, potencia mas que suficiente  y efectiva para excitar un par de mosfet Irfp460-LC, produciendo un voltaje de excitación de 25/26 Volts (PAP) en las compuertas de los Irfp460-LC.

En la imagen siguiente se puede ver el roimetro que fue intercalado entre la etapa Excitadora y etapa final de RF (Clase "E") para hacer los ajustes necesarios. Ajustar siempre a mínima ROE. Vemos que el excitador esta entregando unos 20 watts aprox, por lo que para nuestro proyecto es suficiente para excitar los 2 Irfp460 LC.

Video sobre funcionamiento de la etapa excitadora

Etapa Final de Potencia de RF (Clase E).

Con respecto a la etapa de salida, mucho comentamos en párrafos  anteriores , comprendidos en la descripción que hicimos para el Excitador.

Igual cabe remarcar aquí, que mucho de los valores sugeridos e indicados para el funcionamiento, dependen de las características y calidades de los MOSFET que consigamos en el mercado.

COSAS IMPORTANTES a tener en cuenta

Sugiero considerar (en base a la experiencia cursada) , por ejemplo, en cuanto a la tensión de Pico sometida en los Drenajes del los Mosfet de salida (Irfp460  cualquiera sea el modelo a ensayar) no superar los 175/180 Volt (PAP).

En la imagen siguiente podemos ver la medición efectuada mediante el osciloscopio, y como debería presentarse la imagen/señal.
Esta medición corresponde a la tensión de los drenajes (Drain) de cada uno de los Irfp460 LC que componen la etapa de salida de RF (Clase "E")

La medición esta hecha en 5 Volts por cuadro, con una punta/sonda de osciloscopio x 10 (5 cuadros y dos rayitas del siguiente) es decir, 5 x 3,4 x 10 = 170 Volts PAP.

Antiguamente, cuando estos mosfet eran buenos, decían que el régimen de trabajo de la tensión (PAP) de drenaje rondaba y/o admitían unos 213 Volt (PAP).

Otra sugerencia: El ajuste del Excitador, ya acoplado con la etapa de salida, deberá hacerse a mínimo...mínimo ROE en lo  posible..(Hacerlo inicialmente sin alimentar los mosfet de salida Irfp460 LC).

La imagen siguiente muestra el tanque de sintonia de entrada de la etapa de salida

El ajuste de la roe y correcta adaptación de impedancia "Z" entre la etapa excitadora y etapa final se hace retocando L1 (ver figura de la etapa salida RF (250 Watts)

Al alimentar los mosfet de salida, puede ser que observemos un mínimo de Roe entre etapa excitadora y etapa final. Siendo este el caso, (con etapa de salida Alimentada) puede ajustarse una ves mas a mínimo (1:1 , seria lo ideal). Para el caso en que esta Roe sea despreciable, no debería generar mayor problema.

El régimen de trabajo actual de dicha etapa final de salida esta expuesta en el circuito a continuación:

Acá puede observarse la potencia real entregada por este par de Mosfet IRFP460 LC

Y con un porcentaje aceptable de modulación que ronda en este caso alrededor del 95 % aproximadamente sin darle toda la rosca a la ganancia de  audio. (ver imagen siguiente)

Video del funcionamiento del equipo en su conjunto (ya ajustado)

Aquí dejo una tablita con el régimen de valores que alguien amable y gentilmente me ofreció como ayuda para llevar a cabo los ajustes  de tensiones a considerar sobre los Mosfet IRFP460 que  conformaran la etapa de salida de RF clase "E"

Hasta la Proxima y mucha suerte!!. 👍
Atesore sus criticas , si no son con fines esencialmente constructivas.

Gracias!
lu6dcs