Diese MosFet-PA war eine von 2 die ich in den Jahren 2004/2005 im Auftrag aufgebaut habe. Nach einer 8-jährigen Odyssee durch Norddeutschland konnte ich die PA im November 2013 zurück erwerben. Mittlerweile hatten sich in der PA einige "OM" darin verewigt. Das bewegte mich zu einem völlig neuen Aufbau. Nach 7 Monaten konnte ich die PA wieder in Betrieb nehmen.

Im oberen Gehäuse ist das eigentliche HF-Teil untergebracht. Die PA ist mit 44 MosFet IRF820 (von ST) aufgebaut. Das Schaltungsprinzip ist von Arno Weidemann, DL9AH. Mit einer Drainspannung von 125V und einem Drainstrom von 22A (0,5A/Fet) wurden >1.600 Watt HF an einer modifizierten KAM1300-Dummyload gemessen. Das ist Vollausteuerung und nicht die intermodulationsarme, normale Ausgangsleistung! Für eine Ausgangsleistung von 1.000 Watt werden ca. 35 Watt als Steuerleistung im 80m-Band benötig. Das ergibt eine Leistungsverstärkung von ca. 14,6dB, zu viel für einen 100W-TRX. Ein soweit ab geregelter 100W-TRX wird dann nicht optimal betrieben. Es wurde daher im Eingang ein 2dB-Dämpfungsglied eingebaut. Dadurch wird die PA auch unempfindlicher gegen Leistungsspitzen durch ein schlechtes Regelverhalten eines Senders im Einschaltmoment.
Ganz unten ist das Netzteil und in der Mitte befindet sich das Oberwellenfilter mit der Anzeige- und Auswertungselektronik.

Das Netzteil ist konventionell mit einem 2500VA/110V Ringkerntransformator aufgebaut. Es folgt ein Brückengleichrichter 250V/35A und ein Elkopaket mit 27.000µF/200V. In der Minusleitung wird mit einem IGBT (GDA200AA60, 600V, 150A, 500 Watt) die Spannung geregelt. Die Spannung ist mit ca. 128V so eingestellt, dass ab ca. 19A die Spannung langsam einbricht. Das ist auch so gewollt um die Regelverlustleistung gering zu halten. Bei einer Stromentnahme von 18A (>1000 Watt HF-Out) beträgt der Spannungsverlust in der Regelung ca. 2V.

Als Oberwellenfilter wird ein modifiziertes Hagenukfilter HY4+F aus dem Sender T1500 eingesetzt. In der Sende/ Empfangsumschaltung ist ein SDS-Relais im Eingang und ein VR311-Vakuumrelais für den Ausgang verbaut. Obendrauf ist noch eine 150W-Dummyload für das Splittfilter und die 3-Stufige Lüftersteuerung.

Hier ist die noch nicht ganz fertiggestellte Schaltung hinter der Frontplatte zu sehen. Aufgebaut ist die LED-Anzeige mit kaskadierten LM3914. Zur Anzeige/Auswertung werden die Steuerspannungen für HF, Strom und Temperatur von der PA zu den Eingängen der LM3914 gegeben. An der jeweiligen letzten LED in einer Zeile wird mit einem PNP-Transistor die ON-Spannung abgegriffen. Diese Spannung wird zum einen zu den Eingängen rückgekoppelt, die letzte LED wird dadurch auf "ON" gehalten, und zum anderen benutzt, um sofort die GATE-Spannung weg zuschalten. Gleichzeitig wird der IGBT im Netzteil auf "OFF" geschaltet. Durch dieses Schaltverhalten wird erreicht das die MosFet nicht mehr durch gesteuert werden, die Drainspannung weggeschaltet ist und der Operator erkennt wo der Fehler herkam. Zudem ist diese Art der Fehlerbehandlung schneller als jedes Relais.

Insgesamt kann ich dieser neu aufgebauten PA einen robusten Betrieb bescheinigen. Auch habe ich, hier und da, ungewollt die Schutzschaltungen getestet. Z.B. bei Bandwechsel ohne das Oberwellenfilter mitgeschaltet zu haben.
Mit einer Breite von 47cm, einer Höhe von 46cm und Tiefe von 42cm ist die PA mit >50kg wohl nicht als klein zu bezeichnen. Dadurch befindet sich, für ein gutes thermisches Verhalten, aber auch genug "Luft" in der PA und Netzteil/Oberwellenfilter.

Schaltungsdetails

Aus dieser "Low-Drop"-Netzteilschaltung habe ich die Regelung für die 125V/20A abgeleitet. Dazu mussten R1, R4, der PNP-Transistor (jetzt ein 300V-Typ), R5 und R6 angepasst werden.
Der Power-MosFet wurde durch einen leistungsstarken IGBT ausgetauscht. Parallel zur Z-Diode ist ein NPN-Transistor (BC...) für die Netzteilabschaltung geschaltet. Das Netzteil hat einige besondere Eigenschaften. Es besitzt einen geringen Spannungsverlust in der Regelung, es ist Kurzschlussfest und wenn schon (durch einen Fehler in der PA) beim Einschalten ein geringer Strom fliessen möchte, fährt das Netzteil erst gar nicht hoch!
Mehr Informationen unter: DL5BTE.darc.de

Das Austesten eines solchen Netzteils war dann nicht ganz so einfach. Für z.B. eine Last von 10A muss ein Widerstand mit 13 Ohm und einer Belastung von 1.300 Watt bereitgestellt werden. Dabei habe ich festgestellt das man mit diesem Netzteil wunderbar schweissen kann und ein Wechselstromwasserkocher kein Gleichstrom mag (meine XYL hat einen neuen bekommen) :)

12.2014, DK6NR