Идея создания данного усилителя возникла после того, как была прочитана статья “МДП-транэисторы в усилителях мощности” [“Радио-дизайн” № 3, 4/1996 г.].
За основу были взяты IRF630 как наиболее дешёвые и распространенные транзисторы, цена их колеблется от 0,45 до 0,7 $. Их основные характеристики: U си. макс = 200 В; I с. макс = 9 А; U зи. макс = ±20 В; S = 3000 мА/В; С зи = 600...850 пф (в зависимости от фирмы изготовителя); С си - не более 250 пф (реально измеренная C си на 10 транзисторах различных фирм производителей - около 210 пФ); рассеиваемая мощность Р с = 75 Вт.

Транзисторы IRF630 предназначены для работы в импульсных схемах (развёртки мониторов компьютеров, импульсные блоки питания), но при выведении их в режим, близкий к линейному, дают хорошие показатели и в связной аппаратуре. По результатам моих “лабораторных работ” частотная характеристика этих транзисторов, если пытаться скомпенсировать в максимальной степени входную ёмкость, не хуже, чем у КП904. Во всяком случае, устанавливая их вместо КП904, я получал гораздо лучшие результаты как по АЧХ, линейности и усилению, так и по надёжности работы.

Усилитель испытывался при напряжении питания 36-50 В, но наиболее надёжно и эффективно он работал при напряжении питания 40 В, от стабилизированного источника.

Расчёт усилителя производился под выходную мощность 80 Вт, чтобы сохранить надёжность работы, хотя с него можно было “выкачивать” и более 100 Вт. Правда надёжность работы транзисторов падала. Учитывая входную ёмкость IRF630 и тот факт, что эти транзисторы управляются не током, а напряжением, в отличие от биполярных, в данном усилителе не удалось устранить некоторый завал частотной характеристики выше 18 МГц (P ВЫХ. 30 МГц > 0,7 P ВЫХ. МАКС ) хотя схемотехнические меры принимались. Но это присуще многим схемам, в том числе и на биполярных транзисторах. Линейные характеристики усилителя хорошее КПД > 55%, что подтверждает данные, которые приводились в упомянутой выше статье. Самое главное – это дешевизна комплектующих деталей, в том числе и транзисторов, которые можно свободно приобрести на радиорынках и в фирмах, занимающихся ремонтом компьютерных мониторов и блоков питания.

Для получения расчетной мощности на вход усилителя необходимо подать сигнал не более 5 В (эфф.) на нагрузке 50 Ом. При необходимости коэффициент усиления можно снизить, уменьшив сопротивление R1, R12, R13 (рис.1), при этом остальные характеристики практически не изменятся. Но не стоит забывать, что напряжение пробоя затвора транзисторов не превышает 20 В, т.е. U ВХ. ЭФФ. МАКС. нужно умножить на 1,41. На VT1 собран предварительный усилитель, который охвачен двумя цепями ООС -R1, С6 (линеаризует работу транзистора и предотвращает самовозбуждение за счет уменьшения коэффициента усиления) и R5, С7* (частотно-зависимая ООС, корректирующая АЧХ на “верхних” диапазонах). На VT2, VT3 собран двухтактный оконечный каскад с раздельными цепями установки смещения и аналогичными первому каскаду .цепями ООС. П-фильтры L2, С32, СЗЗ, С37, С38 и L3, С35, С36, С40, С41 служат для приведения выходного сопротивления VT2, VT3, которое составляет около 15 Ом, к 25 Омам. Одновременно это ФНЧ с частотой среза около. 34 МГц. После трансформатора сложения мощностей ТЗ выходное сопротивление усилителя становится равным 50 Ом. VD1-VD6 - детектор системы ALC и индикатора перенапряжений в стоковой цепи выходных транзисторов, собранного на VD7, VD8, R21. С39 (при достижении пикового напряжения на стоках VT2, VT3 более 50 В, “загорается” светодиод VD7, что свидетельствует о повышенном КСВ). При задействовании управляющего напряжения для цепей ALC, которое будет изменять уровень мощности в зависимости от уровня напряжения на выходе, светодиод не будет “загораться”. В любом случае нужно помнить, что выходные каскады на транзисторах нужно подсоединять к антенне через согласующее устройство. Ведь антенна - это не активная нагрузка, и на каждом из диапазонов ведёт себя по разному, даже если и написано, что работает на всех диапазонах.

Монтаж усилителя выполнен на плате из двухстороннего стеклотекстолита, на которой скальпелем вырезаны прямоугольные контактные площадки для узлов схемы и “общего провода”. По контуру платы оставлена полоска металлизации “общего провода”. Контактные площадки “общего провода” соединяются сквозными перемычками со сплошной металлизацией второй стороны платы через 2...3 см. Детали располагают в том порядке, как указано на схеме (рис.1).

Таким способом было изготовлено около десятка усилителей. В процессе наладки они показали хорошую повторяемость, качественную и надёжную работу. Плата коммутации (рис.2) выполняется любым способом и соединяется проводами с усилителем, реле располагаются у входа и выхода усилителя, а управление ими подводится к коммутационной плате.

Построечные резисторы R1, R2, R3 (рис.2) нужно применять многооборотные, предварительно установив их движки в нижнее по схеме положение для того, чтобы при установке тока покоя резким движением не вывести из строя транзисторы. В истоковые цепи всех транзисторов (рис.1) введены резисторы, которые уменьшают их крутизну по “постоянке”, и тем самым дополнительно их защищают. Эти меры были приняты после того, как, набравшись опыта работы с такими транзисторами и выбросив десятка полтора в мусор, я понял, что такая крутизна по постоянному току не нужна. Установка начального тока каждого выходного транзистора в отдельности сделана для того, чтобы не было надобности перебирать кучу транзисторов, подбирая близкие по параметрам.

Предварительно устанавливают токи покоя VT1 около 150 мА и VT2, VT3 – по 60-80 мА, но одинаковые в каждом плече, а более точно - с помощью анализатора спектра. Но, как правило, достаточно просто установить правильно токи покоя.

Теперь поговорим о том, как нужно устанавливать транзисторы. Корпус этих транзисторов (ТО-220) напоминает “пластмассовый” КТ819 с выводом стока на металлическую подложку и металлический фланец. Этого не нужно бояться и крепить их на радиатор можно рядом с платой усилителя мощности по разные стороны через слюдяные прокладки. Но слюда должна быть качественной и предварительно обработана теплопроводящей, очищенной от песка, пастой. Автор заостряет внимание на этом в связи с тем, что к слюде подводится не только постоянное напряжение, а и напряжение ВЧ. Конструктивная ёмкость крепежа через слюду входит в ёмкость П-фильтров, так же впрочем, как и выходная емкость транзисторов. Транзисторы лучше прижимать к радиатору не через отверстие во фланце, а дюралевой пластиной, прижимающей два выходных транзистора сразу, что обеспечивает лучшую теплоотдачу и не нарушает слюду. Такой же крепёж и у VT1, только в начале платы.

Трансформаторы мотаются на кольцах из феррита марки НН и, в зависимости от наличия, проницаемостью от 200 до 1000. Размеры колец должны соответствовать мощности, я применил 600НН К22х10,5х6,5. Намотка производилась проводом ПЭЛШО-0,41 для Т1 (5 витков в три провода, 4 скрутки на сантиметр) и ПЭЛШО-0,8 для Т2 (4 витка в два провода, 1 скрутка на сантиметр), ТЗ ( 6 витков в два провода, 1 скрутка на сантиметр). В связи с тем, что не всегда можно найти провод нужного диаметра в шелковой изоляции, намотку также можно выполнить проводом ПЭВ-2, обязательно “прозвонив” обмотки между собой после намотки трансформатора. Кольца перед намоткой обматывают слоем лакоткани. Данные обмоток для каждого трансформатора зависят от марки и типоразмера применяемых колец и в случае применения иных колец их легко можно высчитать по формуле 12 [С.Г.Бунин и Л.П.Яйленко. “Справочник радиолюбителя-коротковолновика”, Киев, “Техника”, 1984 г., стр.154], где значение R к для Т1 - 50, для Т2 -15,дляТЗ-25.

L2, L3 имеют по 5 витков провода ПЭВ-1,5 на оправке диаметром 8 мм, длина намотки 16 мм. Если эти данные полностью сохранить, подстройку фильтров производить практически не нужно.

L1 - стандартный дроссель 100 мкГн должен выдерживать ток не менее 0,3 А (например, Д-0,3). Конденсаторы в выходных ФНЧ применяются трубчатые или любые высокочастотные с соответствующей реактивной мощностью и рабочим напряжением. Аналогичные требования и к С26 - С31. Все остальные конденсаторы должны быть также рассчитаны на соответствующие рабочие напряжения.

После включения и выставления всех режимов по постоянному току, подключают нагрузку и корректируют АЧХ усилителя с помощью ГСС и лампового вольтметра или измерителя АЧХ (автор применял Х1-50). Подбором С7, С10, С19-С22 можно корректировать характеристику в области 14-30 МГц (рис.1). Для “выравнивания” PВЫХ на ВЧ диапазонах, возможно, дополнительно понадобится подобрать количество витков у Т1 и Т2.

Г. Ступак
Russian HamRadio