Amateurfunk-Homepage von Andy  DL1AKP

Baubericht MOSFET-Endstufe 160m bis 10m EB-104 max. 500W

Worum es geht:  Projekt “Die lautlose 500W-Station”. 

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Wen nervt es nicht, wenn permanent im Shack irgendetwas rauscht… Sei es der Computer, das Netzteil, das Funkgerät, die Endstufe. Der eine findet das OK und erträglich, den anderen stört es. Ich gehöre zu letzteren... Was kann man nun also tun?

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Ein Teil dieser Station wird der ELECRAFT K2. Dieser exzellente QRP-Transceiver macht maximal eine Leistung von 15 Watt und hat natürlich keinen Lüfter. Er soll als Funkgerät dann zur Endstufe  gehören. 

Die PA entsteht aus dem Bausatz “EB104”, welcher recht weit verbreitet ist. Dazu gehört ein großer Kühlkörper, der ohne Lüftung auskommt. Da ich kein RTTY mache, sondern nur CW, wird das funktionieren. Die Stromversorgung aus einem 50V-Schaltnetzteil, ebenfalls passiv gekühlt und recht groß, aber lautlos. 

Des Weiteren wird die Endstufe ein  Oberwellen-Splitfilter, sowie eine Steuerung der gesamten Endstufe mittels ARDUINO erhalten. 

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November 2016: Erste Arbeiten sind erfolgt: Das Splitfilter ist fertig und getestet, die mechanischen Arbeiten an dem Kühlkörper fast komplett erledigt, die PA-Leiterplatte größtenteils bestückt.

6. Februar: Der erste „heisse“ Test mit HF. Ich habe mal langsam angefangen und die Leistung von 0 beginnend hochgedreht. Mit etwa 1 Watt Input konnte ich ca. 50 bis 90 Watt Leistung erzeugen. Nicht schlecht. Und nichts hat geraucht… Nur 10m hat ein Problem: nur 30W.

Januar 2017:  Endlich habe ich die Verstärkerplatine in Angriff genommen und bestückt. Das korrekte Einlösen von T2 war etwas schwierig. 

Danach ging es an die ersten Versuche und als erstes an die Einstellung des Ruhestromes. Dieser sollte bei 48V Betriebsspannung 200mA je Transistor sein. Das gestaltete sich schwierig und ich beschloss, die normalen 10kOhm Trimmer gegen Feintrieb-Trimmer zu tauschen und diesen Abgleich dann erneut durchführen. Vorerst ging es aber.

Links das Oberwellenfilter / Splitfilter. Es unterteilt sich in 5 Bereiche: 160m, 80m, 40m/30m, 20m/17m und 15-10m. Ausgemessen und abgeglichen habe ich es mit dem Netzwerktester des FA. Dieser hat mir schon viel gute Dienste geleistet. Optisch gefällt mir das „Chaos“ auf der Leiterplatte nicht. Aber es kommt ja auf die Funktion an und schliesslich sind wir ja auch irgendwie Funk-AMATEURE…

Das ist der Transformator T2. Über ihn wird die 48V DC mit über 20A Strom zu den Transistoren geleitet. Wie soll das gehen, mit diesen dünnen Drähten…

Mein Versuchsaufbau mit dem K2

… und davon beflügelt, ging ich den nächsten Schritt: MEHR Leistung. Ich begann die Eingangsleistung hochzudrehen. 

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Dabei sind die folgenden Probleme aufgetreten. 

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- 10m habe ich ausgelassen, da es auch mit kleiner Leistung schon nicht ging.

- Mein Netzteil (54V/24A) senkt die Ausgangsspannung schon bei etwa 18A. Das reicht nicht aus.

- Bei 160m ist bei etwa 200W ein Abblockkondensator abgebrannt.

- Die Gegenkopplungswiderstände werden extrem heiss.

- T2 wird heiss.

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Soweit so gut - da ist noch Potenzial zur Verbesserung….

Ich konnte auf einigen Bändern 400W Leistung in CW erzeugen (Also ca. 550W PEP). Das beweist, es geht prinzipiell. Aber die Probleme müssen beseitigt werden, sonst ist kein sicherer Betrieb möglich.

Also, ran an’s Werk!

Der neue Transformator T2. Er besteht aus 2x5 Ferritringen T37-43 und hat nun statt 2 Mikrohenry brauchbare 15 Mikrohenry. Er ist doppelt so groß, die Drähte bestehen aus dickem Teflondraht. Das ist nun endlich ein brauchbares Teil, dank der Hilfe meines „Mentor’s“ für Transistor-Endstufen: OM Gerd, DL2VWR.

Nach allen Änderungen sieht das Ergebnis nun so aus. Es fehlen hier noch die Widerstände R19 und R20, diese werden nur aufgesteckt. So kann man die Platine bei Bedarf gut demontieren. Ebenso habe ich die 10kOhm-Trimmer gegen Feintriebtrimmer ersetzt. So ist das Einstellen viel besser möglich. Die gemachten Änderungen sind hier dokumentiert.

Mit den gemachten Verbesserungen arbeitet die Endstufe nun sicher und zuverlässig auf den Amateurfunkbändern von 160m bis 10m. Aber es gibt noch zwei Gefahren für die Transistoren: Die Antenne und der Mensch! Es müssen also Sicherheitsschaltungen eingebaut werden, welche die Endstufentransistoren vor Fehlbedienung und Fehlern in der Antenne schützt. Eine Röhrenendstufe steckt beide Probleme weg, die Röhren atmen mal tief durch, glühen vielleicht… Mehr nicht. Die Transistoren sind sofort kaputt. Nicht gut. 

Also werden Sicherheitsschaltungen in herkömmlicher Elektronik eingebaut. Diese arbeitet verzögerungsfrei und hat keine „Stabilitätsprobleme“. Die Steuerung der Endstufe und Anzeige der Parameter erfolgt durch einen ARDUINO-Mikrocontroller.

April 2017: Die Bandumschaltung des Splitfilters hat mir Kopfzerbrechen bereitet. Was, wenn man versehentlich das falsche Band geschaltet hat… Die Transistoren würden es sofort übel nehmen. Dank OM Gerd, DL2VWR, habe ich nun eine automatische, frequenzabhängige Umschaltung gebaut. Diese arbeitet einwandfrei. Entworfen hat sie OM Marc, DK4DDS. Leider ist eine Modifizierung des Programmcodes nicht möglich. Der Quellcode wird von DK4DDS nicht veröffentlicht. Dadurch entsteht mit meinem bereits fertigen Splitfilter das Problem, das ich die Bandaufteilung anders als von der Baugruppe gefordert umgesetzt habe. 

Es hilft nichts: Das Filter muss neu abgeglichen, umgeändert und vermessen werden.

Auch habe ich die originale Schaltung von DK4DDS geändert, damit meine Relais direkt angesteuert werden können.

Funktioniert, aber nicht brauchbar!

Dies ist die Platine mit der Steuerung durch einen PIC16F84A. Die Ansteuerung der Relais ist HIGH-aktiv, d.h. es wird die positive Spannung von +12V an das jeweilige Relais geschaltet. Das ist erforderlich gewesen, da meine Splitfilter-Platine bereits fertig bestückt ist und die Relais dort mit einem Pin an GND liegen.

Oktober 2017: Die Änderung des Bandfilters gestaltet sich als zu aufwändig. Zumal ich keine weiteren Glimmerkondensatoren mehr habe… Da zu dem OM, der die Bandumschaltung hergestellt hat und auch verkaufen will, keinerlei Kontakt möglich ist, bleibt mir nichts anderes, als zu versuchen, so etwas selbst zu bauen und zu programmieren. Das ist also mein nächstes Projekt: Ich werde versuchen, den Bandschalter selbst zu entwerfen und zu programmieren. Dazu kommt wieder ein ARDUINO zum Einsatz. Ich werde es auf einem Steckbrett aufbauen und mal schauen, ob ich es programmieren kann…

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Dezember 2017: Die ersten Testaufbauten auf dem Steckbrett waren inklusive der Programmierung in Ordnung. Mein Freund Gerd, DL2VWR, hat die Schaltung (dann schon auf einer Lochrasterplatte) getestet und gleich noch einige Verbesserungen und Erweiterungen angeregt. Mal sehen, wie sich das einbringen lässt. Für mich reicht die Variante bis 30 MHz und so muss nun mal eine Platine gemacht werden. Die werde ich mit dem kostenlosen Programm KICAD entwerfen und dann ätzen.

Es geht weiter, aber alles braucht seine Zeit. 

Den Baufortschritt zum Band-Decoder kann man auch auf meiner Homepage verfolgen:

August 2018: Lange Zeit nichts gemacht am Projekt. Viel zu tun, dann der super Sommer dieses Jahr… Im Freibad ist es auch mal ganz nett. Etwas ging zwischenzeitlich, aber immer nur kleine Schritte. 

Eine LED-Bandanzeige zur Anzeige der Ausgangsleistung ist fertig und getestet. Sicherheitsschaltungen für Eingang und Ausgang der PA ebenso. Diese arbeiten rein analog, angelehnt an Schaltungen von DJ8YP. 

Ob ich noch eine Anzeige mit LCD-Display oder sonstiges einfüge, weiss ich noch nicht. Ob sowas nötig oder sinnvoll ist…

Schutzschaltung und SWR/PWR-Messung für den Eingang. Danke an DL2VWR (Platine) und DJ8YP (Schaltung).

Banddecoder frequenzmessend zum Umschalten der Tiefpassfilter am Ausgang der PA. Ob dieses Modul oder ein anderer Sequenzer zum Einsatz kommt, ist noch nicht klar…

LED-Bandanzeige für die Ausgangsleistung nach DL4JAL. Der programmierte PIC hat auch eine Peak-Hold-Schaltung.

September 2018: Der Banddecoder zur Umschaltung der Splitfilter (bzw. Tiefpassfilter) wird zum Einsatz kommen. Hier wurde an der Programmierung noch etwas optimiert, um SSB-Tauglichkeit zu verbessern. Ich mache zwar kein SSB, aber man weiss ja nie…. Des Weiteren wurde eine Sequenzerfunktion hinzu programmiert, welche die Relais in einer bestimmten Reihenfolge schaltet und auch die BIAS-Versorgung. Eine Anzeige des Bandes auf einer LED-7Segment-Anzeige kommt auch noch mit dran. 

Nun muss erst mal die Frontplatte und Rückplatte des gefunden Gehäuses erstellt werden.

… wird fortgesetzt…