PA 80 m : maquette

Je commence à rassembler le matériel nécessaire et je vais avoir besoin votre expérience (bonne ou mauvaise). C'est une maquette que je veux réaliser, "pour voir ce que ça donne et comment ça marche".

J'ai déjà

• Une alimentation 50 V 30 A
  
• Un gros radiateur 28 x 19 cm avec une face bien plane
  

Le design général du projet est

• 4 IRFP250. Pour pouvoir en péter.
  
• 2 amplis en push-pull gate à la masse
  
• Entrée par un coupleur 3dB suivi de 2 un-bal (1 par ampli)
  
• 4 Circuits accordés en 'L', un par transistor pour adapter la charge
  
• 2 Bal-Un, un par ampli pour passer du push-pull symétrique à du asymétrique
  
• 1 coupleur entre les deux amplis, avec poubelle.
  

Sortie sur charge fictive sachant que pour sortir sur antenne il faudra nécessairement un filtre en pi réglable (bouton) pour compenser le réactif dans la bande. J'espère une bande assez large pour l'ampli lui même mais ça on verra ce que ça donne et les adaptateurs en 'L' ne sont prévus que ajustables.

Il faut que je trouve

• Des plaques de verre epoxy 70 µm simple ou double face (les miennes en stock sont trop petites)
  
• Comment fixer les IRFP250
  
• Approvisionner les IRFP250 (beaucoup )
  
• J'envisage d'utiliser des ferrites en matériau 31 (pour les symétriseurs et le coupleur)
  

Si nécessaire j'envisage d'installer un pré-amplificateur avec, je l'espère, un seul IRFP250 en classe A pour driver les deux amplis. L'idée est, entre autre :

• De tester la stabilité, d'où le montage gate à la masse (au moins au niveau HF) sans neutrodynage. Montage qui devrait permettre aux IRFP250 d'être plus à l'aise à 3,6 MHz malgré leur grande capacité gate-drain.
  
• Les possibilités de contre réaction pour linéariser l'ampli
  
• Faire un développement par morceaux; déjà une branche de l'ampli push-pull
  
• Ne pas se contenter d'un montage en kit qui ne permettrait pas de tester plusieurs solutions
  

C'est comme ça que je fais avec mes antennes : faire comme j'ai envie de le faire, quitte à changer d'avis si nécessaire, expérimenter en fait.

Si vous avez des idées, des conseils pour les appros enfin tout ce qui pourrait m'être utile, merci de votre aide.

Je n'ai pas toutes les réponses, mais des IRFP250,il y en a chez GOTRONIC.
https://www.gotronic.fr/art-transistor-irfp250-14692.htm

Et aussi du PCB
https://www.gotronic.fr/cat-plaques-bakelite-et-epoxy-783.htm

Je n'arrive pas a me faire une idée du montage, aurais tu un schéma qui montre comment tout en connecté.
Ce qui me fait "peur" c'est comme tu dis la capa sur la grille du mosfet (2850pF), tu utilises un driver?

Je vois que j'ai biglé en postant mon sujet. J'aurais dû le mettre dans
https://amat-radio-amat-fr.forumactif.com/f7-technique-et-constructions-om

Si M. l'administrateur peut corriger  


Merci de vos participations.

Pour le verre epoxy c'est du 75 µm que je recherche.


Pour les transistors, on lit boitier TO3P mais aussi TO-247. Impossible de savoir ce qui est raccordé au boitier (la patte de refroidissement). Quel type d'isolant intercaler avec le radiateur ? Certains parlent de téflon; s'agit-il de ruban type plomberie ?

Pour la capacité de grille,  Input Capacitance : 2850 pF en DYNAMIC.
D'autres ont utilisé ce transistor
http://f4eoh.free.fr/amplificateur_hf_mosfet__4_x_irfp250__209.htm
Sous 50V 1W -> 350W sur 80 m
http://f4eoh.free.fr/amplificateur_hf_6_x_irfp250_1110.htm
Sous 48 V 1W -> 490 W sur 80 m

Je ne sais quoi en penser. En plus, j'envisage un montage gate à la masse et, dans ce montage, l'impédance d'entrée déjà est très faible. Je ne sais pas ce que devient cette capacité de 2850 pF dans ce montage. Avec "gate à la masse" on se protège de la capacité drain - gate qui peut entraîner des instabilités mais mettre au point le circuit adaptateur d'entrée, que j'espère apériodique, c'est pas gagné. L'idée est déjà de mettre au point un circuit de sortie quite à avoir un circuit d'entrée provisoirement avec un très mauvais rendement (abruti par des résistances)

Je n'ai pas de schéma pour le moment, juste le concept général; il y a encore plein d'inconnus. Il y a divers éléments à tester sur un transistor seul. C'est pour ça que j'écrivais "expérimenter".

F1AMM a écrit:

Je vois que j'ai biglé en postant mon sujet. J'aurais dû le mettre dans
https://amat-radio-amat-fr.forumactif.com/f7-technique-et-constructions-om

Si M. l'administrateur peut corriger

C'est fait.

En général, c'est le drain qui est relié a la semelle.

Si tu veux l'isoler du dissipateur, il faut utiliser un isolant au mica, on trouve aussi du silicone, mais personnellement, je préfère le mica!
https://www.amazon.fr/C%C3%A9ramique-Transistor-Isolant-Isolation-Protection/dp/B00MOCCI5W

Pour l'époxy ,tu ne pas mettre de l'étain a froid ?

Pour le montage de la grille a la masse ,je ne maitrise pas suffisamment ce domaine pour te renseigner.

Salut,
Qu'est ce que tu veux dire par pushpull avec gate à la masse ? Tu as un schéma (pas nécessairement définitif)

Non, pas encore de schéma. Tu connais le montage grille à la masse pour les PA à tubes. Il y a 50 ans, quand on avait des transistors un peu juste en fréquence de coupure, on utilisait un montage base à la masse appelé base commune et on rentrait la HF sur l'émetteur (du transistor ) . C'était de la classe C et c'était simple

Ce que je veux maquetter c'est un "gate commune" donc "grille à la masse'" (au niveau HF). L'entrée se fera sur la source. La gate sera à la nasse au niveau HF mais pas en CC car il faut polariser positivement la gate et ça semble difficile de polariser négativement la source.

Avantage attendu :

• Nette amélioration de la fréquence de coupure et pour les MOS de commutation ça peut qu'être positif
  
• Neutrodynage non nécessaire car la grille à la masse masque la capacité sortie - entrée (comme dans un grille à la masse)
  

Inconvénient

• Impédance d'entrée faible
  
• Gain moins important qu'en source commune (source à la masse)
  

Oui je vois, le montage base commune ou le cascode ne soufrent pas de l'effet Miller qui limite la bande passante selon le gain, mais j'avais cru lire que tu partais vers un pushpull ?

D'ailleurs pour les 80m il y a des ampli op qui conviennent et qui, accompagnés d'un pushpull + contre réaction peuvent donner quelque chose de très linéaire.

Rien n'empêche, et c'est ce que j'envisage de faire, de monter ces transistors, en gate à la masse, dans un push-pull.

D'accord, je vois. C'est intéressant et je n'ai jamais rencontré cette configuration.

Mon plaisir est souvent de sortir des sentiers battus, donc expérimenter "sur mon idée".

J'ai construit plusieurs chaines d'amplificateur FI à 9 MHz qui sortaient sur un push-pull de transistors complémentaires (en collecteur commun classique) parce que j'avais besoins de 2 x 10 dBm en sortie. L'ampli sortait 13 dBm sur 25 Ω (à large bande) et était suivi d'un transformateur différentiel (avec poubelle) qui permettait 2 sortie 50 Ω bien isolées entre elles. Ca serait intéressant de faire avec des MOS FET complémentaires (ou pseudo complémentaire) mais la puissance de sortie est limitée par l'excursion en tension. En gate commune, avec sortie sur un adaptateur élévateur en 'L', on doit pouvoir excursionner presque deux fois la tension d'alimentation côté basse impédance (sur le drain).

J'envisage 500 W au total pour deux amplis couplés donc 125 W par transistor. L'alimentation fait 50 V et je suppose qu'on peut excursionner 80 V crète-crète. Ca fait donc une impédance de  6,4 Ω à ramener au niveau du drain. Le coupleur présentera 100 Ω. Pour passer de 6,4 Ω à 100 Ω il y aura, l'adaptateur en 'L' (circuit LC) suivi d'un symétriseur apériodique à cause du push-pull.

Si tu as une idée d'un symétriseur avec un transformateur de Rruthroff. Peut-être qu'un simple chock balun ferait l'affaire. Je ne vois pas bien comment faire pour passer du 'L' de chaque transistor MOS du push-pull à 100 Ω.

L'idée est de mettre les deux amplis couplés sur la même carte de façon à ne pas devoir faire sortir chaque ampli sur 50 Ω mais sur 100 Ω ce qui est plus simple au niveau du coupleur (transformateur différentiel) de sortie (500 W).

Le 'L', sur chaque transistor, du fait du rapport d'impédance, va être filtrant passe bas ce qui est bon pour l'harmonique 3; le push réduisant lui l'harmonique 2. Avec les 4 transistors et l'hypothèse d'un rendement de 60%  on ne ne devrait pas dépasser 4,2 A par transistor ce qui me semble raisonnable pour la circuitrie de la carte. J'espère pouvoir alimenter les drains au travers d'une simple self de chock vu la basse impédance HF à ce niveau (6,4 Ω). Comme le 'L' sera passe-bas (self série donc), il faudra réaliser l'isolation galvanique au travers du symétriseur, sans devoir y faire passer le courant de drain des 2 transistors du push.

Pour le circuit d'entrée c'est la totale inconnue. Probablement qu'il sera plus simple d'intégrer un driver en classe A (avec un MOS du fait des 50 V d'alimentation) pour attaquer les sources des push avec un transformateur différentiel suivi de deux Un-Bal qui devront être à très basse impédance (donc pas facile à réaliser). Réaliser des coupleurs/découpleur 3 dB symétriques je n'y crois pas; j'en ai fait en asymétrique, ça marche bien et ça reste simple dans le principe.

Voici d'exposer, en gros, mon design de base. Je ne suis pas au bout de mes peines et mon schéma est loin d'être au point. Le gros inconnu, pour le moment, sont les types de symétriseurs tant pour la sortie que pour l'entrée des push-pull car je manque d'expérience sur ce sujet.

Bonjour François,
J'ai décris et publié dans la revue Megahertz de janvier 2008 (n°298) le modèle d'amplificateur dont vous parlez.
Vous y trouverez pas mal d'info sur ce que j'ai pu expérimenter à cette époque.
Je vous déconseille cependant d'alimenter les IRFP en 50V car ils risquent d'exploser assez rapidement.
Ce qui est essentiel est le contact de la semelle du transistor avec le radiateur car la surface de la semelle est très pertite pour la quantité de chaleur à transmettre. Une plaque de cuivre parfaitement polie (sans aspérité en surface) est idéale.

N'hésitez pas à revenir vers moi si nécessaire.
73
Gérard / F6EHJ

Bonjour Gérard,
Vous avez un schéma à me montrer ?

Merci.
Vincent

Ah non. Je n'en suis pas là. En plus j'ai horreur de suivre un schéma; je fais à mon idée. C'était mon métier de base l'électronique analogique, dont la radiofréquence.

Re moi,
J'ai trouvé votre schéma Gérard mais il s'agit d'un pushpull basé sur des transistors montés en source commune hors l'idée de François est de faire un pushpull avec des montages en grilles communes, ce que je trouve intéressant mais que je n'ai jamais vu (c'est pour ça que j'aimerai voir un schéma même à l'état d'ébauche)

Bonjour Vincent,
L'idée de François est très originale mais excepté dans les montages à faible niveau, je n'ai pas connaissance de circuit en gate commune pour des amplificateurs de puissance.
Une des difficultés étant de déterminer les impédances d'E/S de ce mode qui n'est jamais fourni dans les spécifications du constructeur.
Mais nous sommes peut-être à l'aube d'une révolution dans les amplificateurs de puissance....!
A suivre

Merci pour cette remarque Gérard !
Donc François, le principe auquel tu penses serait un peu dans ce goût là ?

Presque ce schéma, aux alimentations près et que Q2 est monté à l'envers. Alimentation des drains sous 50V. Source à 0V au travers du transformateur d'injection HF. Gate à la masse au niveau HF mais polarisée par quelques volts de +V. J'envisage en effet une alimentation par self de chock des drains. je n'envisage non plus un transformateur en sortie mais un adaptateur passe bas en 'L', un par transistor du push, pour ne pas nécessiter des composants QRO. Tout ça je l'ai déjà écrit

Citation :

Mais nous sommes peut-être à l'aube d'une révolution dans les amplificateurs de puissance....!

Vous pouvez rigoler... On utilise des FET qui sont plus que limites en fréquence de coupure. Le montage base commune permet d'arranger un peu les choses. Le montage de FET en parallèle agrave encore la situation. On utilisait la base commune dans les amplificateurs 27 MHz au début des transistors (années 60). On rencontre couramment des montages à tube, grille à la masse; je ne vois pas pourquoi ça ne marcherait pas avec des FET.

Avec des transistors à 100€ pièce (ou plus), le problème est différent.

Le défaut majeur des FET de commutation c'est leur forte capacité drain - gate qui introduit une instabilité (comme pour une triode en cathode commune). Si on n'est pas en grille à la masse, il faut neutrodyner. Dans un pusch c'est assez facile. Dans un montage asymétrique c'est toujours acrobatique.

Pour l'impédance d'entrée... on sais qu'elle est faible en base commune. Si je peux éviter un adaptateur en 'L' ça serait  mieux. De toute façon l'impédance d'entrée n'est pas linaire donc il faut quelque peu la masquer (idem en émetteur commun).

François,
Désolé si je vous ai un peu vexé..

Citation :

couramment des montages à tube, grille à la masse; je ne vois pas pourquoi ça ne marcherait pas avec des FET.

Oui, pour les tubes, pourquoi pas pour les FET.

Sais-tu, à 74 ans, j'au vu passé de l'eau sous les ponts... Néanmoins ta remarque :

Pas grave a écrit:

Mais nous sommes peut-être à l'aube d'une révolution dans les amplificateurs de puissance....!

M'a fait m'interroger. Quand j'étais gamin je n'ai jamais voulu réaliser sur mon MECANO les montages de la notice; j'ai toujours fait à mon idée. Du schéma, j'ai dû en faire mais toujours à posteriori en partant d'une maquette en général réalisée, à l'avancement, en filet à pêche. J'ai dû reconstituer de nombreux schémas sur du matériel en panne et c'est particulièrement désagréable à faire. Ca a fait pareil pour mes antennes et du coup je ne suis pas certain d'avoir les dernières longueurs ou valeurs de composant.

Pour en revenir au projet de PA, je ne vise que le 3.6 MHz et je veux faire de l'original (à mon idée  quoi).

1/ Concernant le refroidissement des transistors, la nature du "téflon" pour réaliser l'isolation galvanique n'est pas claire. Est-ce du ruban du type plomberie ? Ok pour interposer du cuivre entre le transistor et le radiateur en aluminium.  Là aussi, nous sommes peut-être à l'aube d'une révolution, et je verrai bien ce film, non pas entre le transistor et le cuivre, mais entre le cuivre et l'aluminium. Couper la bande de cuivre en 4 (4 transistors FET) ne va rien changer au niveau thermique mais la résistance thermique occasionnée par la couche de téflon va être notablement diminuée grâce à un grande surface de contact. Ca va, hélas, encore augmenter la capacité drain; c'est à calculer en fonction du film téflon conseillé.

2/ Je recherche des OM qui ont eu l'occasion de mesurer, à l'oscilloscope,  la tension drain de leur PA. Je voudrais connaitre l'excursion de tension.

A 76 spires, je commence également à en avoir vu pas mal...!

1) J'ignore si le téflon "plomberie" est utilisable (il faut essayer). J'opterai malgré tout pour des isolants pro qui présentent une résistance thermique connue (Farnel ou autre).
L'idée d'isoler eléctriquement mais pas thermiquement le cuivre de l'alu est intéressante mais on transfert le problème sur la liaison cuivre /alu.
J'utilise beaucoup le MRF300 dans mes amplis et le boitier est proche de l'IRFP250 (TO247), par contre c'est la source qui est au boitier et l'isolation est donc inutile (en source commune). Chaque transistor peut dissiper 300W.

2) peut être mesuré mais pas de souvenir.
De mémoire, il ne fait pas être trop gourmand en tension d'alim car les IRFP "explosent" assez (littéralement) facilement.
Le courant de repos est critique et s'emballe rapidement donc régulation en t°.
Une protection contre un ROS "élevé" est indispensable.
Le signal de sortie est(très) riche en harmoniques donc filtrage ou circuit accordé si monobande (surtension ?)
A suivre..
73

1/

Citation :

on transfert le problème sur la liaison cuivre /alu.

Oui mais on va voir une surface de contacte plus élevée x3 ou x4 donc une résistance en °C/W beaucoup plus faible.

2/

Citation :

Le signal de sortie est(très) riche en harmoniques donc filtrage ou circuit accordé si monobande (surtension ?)

Pour mon monobande, ça n'a pas d'intérêt de sortir sur transformateur. Donc ça serait une sortie sur filtre en 'L' mais là aussi "originale" puisque pour un push-pull j'envisage 1 'L' par transistor. Normalement (et je dis bien normalement et c'est là que j'ai plus qu'un doute), la tension de sortie devrait excursionner entre la tension de déchet (3 volts ?) et 2 fois la tension d'alimentation. Mais il y a ces #@$$ d'harmoniques... et là j'ai du mal à imaginer ce que ça fait. En gros il faut ramener 17 Ω pour sortir les 125 W par transistor. Il faut que je passe par 100 Ω pour réaliser le coupleur de sortie car il faut coupler les 2 push-pull pour sortir les 500 W sur 50 Ω. Le symétriseur, pour sortir de chaque push, devrait être de rapport 1 (c'est le plus facile à faire en transformateur). L'adaptateur en 'L' devra donc ramener 100 Ω à 17 Ω mais il faut qu'il soit compatible avec la capacité de sortie du FET (au moins 400 pF).

Si je mets un passe bas ça va faire une haute impédance pour les harmoniques et j'ai crainte pour les surtensions produites par ces harmoniques. Un passe haut ramènerait un impédance assez faible sur les harmoniques mais ça ne va pas dans le sens du filtrage. Du fait d'un 'L' par transistor, il y aura de l'harmonique 2 au niveau du filtre en 'L'; le symétriseur devrait, ensuite, en éliminer pas mal. Je n'arrive pas à modéliser ce comportement dû au harmoniques d'où l'utilité d'avoir l'expérience à l'oscillo.

Je suis dans un gros doute sur ce sujet.

1) oui mais il faut choisir entre une meilleure dissipation thermique et les drains "flottant" au potentiel de la plaque de cuivre.

2) je n'ai pas la compétence pour alimenter ta réflexion.

Si je reprends le schéma rapide de Vincent, les résistances de source vont devoir être minimales car elle sont traversées par le courant de drain (plusieurs Ampères) et je m'en tiendrais à la résistance d'un transformateur.
Les gates doivent effectivement être polarisées (individuellement car la dispersion est grande inter FET) avec un pot 10t de préférence car la pente est raide.

En 2020, j'ai passé pas mal d'info sur ce type d'ampli à F4NDD qui l'a réalisé. Tu peux prendre contact pour alimenter le sujet.

Je t'envoie également la réalisation de IK2NBU :

Bonsoir Gerard,

J'ai fait le même ampli que tu as publié dans le magazine Megahertz en Janvier 2008.

Je vous envoie quelques photos et le dossier où vous pouvez trouver tout le projet de la station 100 % Home made.
La puissance après les filtres est limitée et je ne l'utilise qu'en AM avec un courant de polarisation très faible ( 10mA x 4 )

Ceci est le dossier sur google Plus:
https://drive.google.com/drive/folders/1ZVwGPZTYDg0bRjgR56yR2MpFm9Pw7Bgk
Merci pour votre article, Je suis très content du résultat!

73 Arnaldo http://www.ik2nbu.com/Shack_ik2nbu_desk.html

A suivre,
73,
F6EHJ