0,8 Kilowatt Mittelwellen (630m) Endstufe 
zum U02 - DDS Synthesizer mit WSPR Bake

 

Das ist keine neue PA, es ist die bereits beschriebene 500W PA, jedoch wurden ein paar Komponenten umgebaut. Jeder der die 500W PA aufgebaut hat sollte diese zur 800W PA ausbauen können sofern der benötigte Platz im Gehäuse ist.

Leistungsdaten:

* ca. 800 Watt Ausgangsleistung
* Wirkungsgrad 70 bis 80%
* Betrieb mit ca. 48V

ansonsten gelten die bei der 500W PA beschriebenen Daten.

 

Im folgenden werden die benötigten Umbaumaßnahmen gezeigt:

 

Stromversorgung:

Als Netzgerät wird ein regelbares Netzgerät mit einem Einstellbereich von ca. 44V bis 51V benötigt welches ca. 20A liefern kann.

Solche Schaltnetzteile werden in der Steuerungstechnik (z.B. CNC Maschinen usw.) verwendet weshalb sie bei vielen Händlern zu bekommen sind. Auf die Serienschaltung von zwei 24V/20A Netzgeräten ist möglich, wobei man aber prüfen muss wie die Masse angeschlossen ist (Kurzschlussgefahr über den Schutzleiter !)

Das Netzgerät sollte einstellbar sein, da die genaue Ausgangsleistung nur von der Versorgungsspannung und dem Lastwiderstand (Impedanz X der Antenne) abhängt. Da sich die Antenne je nach Wetterlage ändern kann muss man die Möglichkeit haben durch Einstellen der Versorgungsspannung so nachzuregeln dass der Maximalstrom des Netzgerätes nicht überschritten wird.

Bei z.B. Reichelt gibt es Netzgeräte von Meanwell die von 43 bis 52V regelbar sind und 21A liefern. Aber Vorsicht, diese Schaltnetzteile können den Empfänger stören, man sollte sie daher nur bei TX einschalten.

MOS-Fets:

die sehrpreiswerten Mosfets der 500W PA habe sich bei den ersten Tests schnell verabschiedet, mit Kurzschuss zwischen Drain und Source. Viele Messungen haben gezeigt dass nicht der Strom zu hoch ist, sondern dass Spannungsspitzen entstehen welche die Transistoren beschädigen. Daher habe ich Mosfets mit hoher Spannung gesucht und gefunden, und zwar den SPW52N50C3. Dieser hält 560 Volt und 52 A aus und war bisher unter keinen Bedingungen kaputt zu kriegen. Er kostet zwar das dreifache aber das lohnt sich schnell wenn man keinen Ärger und keine Defekte hat. Wer Probleme mit der Beschaffung dieses MOSFET Transistors hat kann sich gerne an mich wenden.

Ausgangsringkern:

der bei der 500W PA beschriebene große Ringkern ist für 500W gut brauchbar, darüber hinaus steigen aber die Verluste sowohl des Kerns als auch der Wicklung zu stark an. Der Kern wird heiß. Aus diesem Grund muss man ein kräftigeres Exemplar wickeln, was aber einfach und preiswert möglich ist:

Ringkern: man nimmt den gleichen Ringkern wie bei der 500W PA, davon jedoch 2 Stück. Diese setzt man übereinander um "einen" dicken und großen Kern zu erhalten.

(Bei der Gelegenheit ein Hinweis: einige OMs meinten, dass die Permeabilität dieses preiswerten Kerns für 630m zu gering ist. Ich habe daher einige sündhaft teure Kerne mit hoher Permeabilität gekauft und getestet. Die teuren Kerne brachten kein einziges Prozent mehr Wirkungsgrad, die Funktion war exakt die gleiche. Man kann sich diese Ausgabe also sparen und den preiswerten Kern der 500W PA benutzen.)

Große Verluste entstehen durch den Widerstand der Primärwicklung. Hier fließen hohe Ströme und durch den Skineffekt ist der effektive Querschnitt gering. An der Stelle muss man daher richtig klotzen und nicht sparen:

Herstellung der Primärwickung:

Man nehme ca. 1m Koaxkabel RG-214 und entfernt die äußere Isolation. Zum Vorschein kommt ein versilbertes Schirmgeflecht, dieses zieht man herunter. Unter dem Schirm kommt ein zweiter ebenfalls versilberter Schirm zum Vorschein, auch diesen zieht man herunter. Die Kabelseele kann man entsorgen.

Das Schirmgeflecht zieht man nur leicht in die Länge und führt es über die gesamte Länge in einen passenden Schrumpfschlauch ein. Danach wird der Schrumpfschlauch mit dem Heißluftfön gut erhitzt bis er schrumpft und im noch heißen Zustand auf den Boden unter ein Brett gelegt. Sofort stellt man sich auf dieses Brett um es zu beschweren. Nach 30 Sekunden ist der Schrumpfschlauch abgekühlt und man erhält ein ganz flaches breites, versilbertes Kabel, ideal für die Primärwicklung.

Die Primärwicklung wird doppelt ausgeführt: Zunächst wickelt man (wie bei der 500W PA beschrieben) 4 Windungen auf den Kern. Danach knapp daneben nochmals 4 Windungen. In der Mitte (bei Windung 2) entfernt man von beiden Wicklungen etwas vom Schrumpfschlauch damit man die Mittelanzapfung anbringen kann. An der Stelle werden beide Wickungen satt miteinander verbunden. Auch die Ende der Wicklungen verbindet man jeweils miteinander. So hat man eine Primärwicklung die aus parallelen Drähten besteht, ideal und verlustarm.

Die Enden sichert man mit Kabelbinder.

Sekundärwicklung:

hier wickelt man 9 Windungen Silikonkabel 4mm². Evt. braucht man auch nur 8 Windungen. Das hängt von der Impedanz der Antenne ab. Stellt man bei der Inbetriebnahme fest dass die Stromaufnahme der PA zu hoch wird, so nimmt man nur 8 Windungen. Ich empfehle mit 8 Wdg zu beginnen, den Draht aber so lang zu lassen dass man evt eine neunte Windung aufbringen kann.

So sieht der fertige Kern aus:

 

Ausgangsfilter:

das Tiefpassfilter auf der PA Platine wird nicht mehr benutzt. Stattdessen baut man ein neues Filter auf einer kupferkaschieren Leiterplatte auf, die Schaltung ist die gleiche wie bei der 500W PA.

Die beiden Ringkerne sind T200-2 (Amidon, erhältlich z.B. bei Reichelt oder amidon.de).

Die Kondensatoren sind hochspannungsfeste Impulskondensatoren der Bauform FKP-1, ebenfalls bei Reichelt erhältlich.

Der erste C nach dem Ausgangsringkern sowie der hintere C am Antennenanschluss haben 6,8nF / 1250Vdc. In der Mitte zwischen den beiden Kernen kommen zwei Kondensatoren und zwar ein 6,8nF/1250V und ein 3,3nF/1600V. Damit erhält man ca. 10nF.

 

Ausgangsrelais:

da man den Ausgangsfilter auf der Platine nicht mehr benutzt, braucht man ein externes Ausgangsrelais für die RX/TX Umschaltung. Dieses wird genauso angeschlossen wie im Schaltplan der 500W PA. Allerdings sollte man ein kräftigeres Exemplar nehmen. Reichelt hat Finder-Relais mit 12V Spulenspannung und einer Kontaktbelastbarkeit von 16A. Bitte nicht auf die Freilaufdiode vergessen !

Abgleich:

mit dieser Schaltung wird man bei Leistungen über 550 Watt einen Wirkungsgrad von ca. 70 bis 80% schaffen. Der Rest geht auf Kosten diverser Verluste verloren. Mit einem 1kW Netzteil wird man jedoch gut 700 W Leistung herausbekommen mit einer unschlagbar preiswerten Schaltung.

Für gute Leistung und Wirkungsgrad muss die Ausgangsstufe an die Eigenschaften der Antenne abgeglichen werden. Bei Röhren-PA hat man dazu die C und L Drehknöpfe des Ausgangsfilters. Hier geht man ähnlich vor. Der Abgleich erfolgt durch zwei Dinge: einmal dir Anzahl der Windungen bei der Auskopplung des dicken Kerns und dann noch mit der Kapazität des ersten Kondensators, also des Cs zwischen Kern und Filter. Diesen habe ich zuvor mit 6,8nF angegeben, diesen Wert muss man aber ausprobieren. Man sollte sich einen kleinen Vorrat von C zwischen 1,5nF und 10nF zurechtlegen. Zunächst probiert man es mit 2,2nF und erhöht diesen Wert schrittweise. Nach jeder Änderung misst man Ausgangsleistung, Strom und Spanung und berechnet den Wirkungsgrad. Man wird sehen, dass bei einem bestimmten Kondensatorwert der Wirkungsgrad optinal ist und danach wieder absinkt.

Ist der Strom grundsätzlich zu hoch, also über 20A, so muss man die Auskoppelwicklung um eine Windung verkleinern.

Was auch immer man versucht: im 630m Band sollte die Antenne sauber in Resonanz sein und auf 50 Ohm abgestimmt werden (z.B mit einem Trafo, wofür man wieder den dicken Ringkern benutzen kann). Erst dann kann man auch höhere Leistungen erfolgreich anschließen.

Wichtiger Hinweis:

Wenn man für den Aufbau des Ausgangsfilter eine "beidseitig" kaschierte Leiterplatte nimmt, so MUSS MAN UNBEDINGT die Masseflächen der Ober und Unterseite an mehreren Stellen satt verbinden !!!
Vergisst man das, so entstehen Wirbelströme die zu "sehr heißen" Effekten führen können.

Und bitte nicht vergessen: Bei diesen Leistungen entstehen hohe Spannungen und Ströme. Daher IMMER und ohne Ausnahme die elektrische Sicherheit beachten ! Finger WEG beim eingeschalteten Gerät. Vor der Arbeit die Versorgungsspannung abschalten. Das gleiche gilt für das hochohmige "Ende" des Antennendrahtes. Diesen so aufhängen dass niemand im Betrieb hinfassen kann.