Усилители мощности на современных транзисторах

[BL68]

Добрый день. "Скидал" усилитель. Вроде все работает, но срабатывает  защита по напряжению при 600-700Вт выхода. Начал разбираться. Вот такая картина на стоках (вторая вкладка). Ток покоя установился нормально. Напряжения на стоках в режиме приема одинаковые. Напряжения смещения на затворах одинаковые. Да и не могут они быть разные, т.к. напряжение смещения подается через среднюю точку входного трансформатора. Потребляемая мощность примерно в два раза выше отдаваемой, т.е. КПД ~50%.
Пару раз усилитель "выдал" 1200 Вт, но в этот момент я не смотрел напряжения на стоках.
Схема силовой части как на этой схеме, только дроссель один с двумя обмотками.

[Игорь 2]

Начал разбираться. Вот такая картина на стоках (вторая вкладка).

Ну что, очень знакомая картина - подобные каскады у меня ни разу не работали с симметричной картинкой на стоках, соответственно, и повышенный уровень чётных гармоник, и перегрев одной половинки транса, и одной секции выходного транзистора.
Путь существенного снижения подобного безобразия обозначал многократно - балун на выходе. 
По поводу выброса стокового напряжения - да, он с ростом частоты растёт, начинаясь в критическом режиме от, как и положено, от удвоенной величины питания на НЧ до процентов 80 от допустимого на ВЧ. Но, это так у меня с моими трансами, никто не запрещает и Вас это просмотреть, сделав пиковый детектор, к примеру по паре BAT41 с каждого стока сведите на 200 пФ на землю, а с на нём вольтметром на микроамперметре смотрите, что будет.
Ток прибора желательно поменьше - микроампер 100. 
С балуном проблема выброса стокового напряжения свыше допустимого может и решиться, хотя, скорее всего, там проблема с повышенной индуктивностью рассеяния выходного транса.
Не забывайте, что форма напряжения на стоках существенно зависит и от применённого ФНЧ.
Ну, и до кучи, по моим сведениям, мощные полевики при превышении напряжения на стоке, начинают работать в режиме стабилитрона, и краткие выбросы могут вполне сносно переносить, но вот что они перенесут, а что нет - вопрос интересный...

[RK4CI]

Пару раз усилитель "выдал" 1200 Вт,

Не знаю в какой точке, и какими приборами вы это намерили. У вас в схеме трансформация импульса тока каждого из транзисторов к нагрузке, 1 к 6. При амплитуде напряжения на каждом из транзисторов 45 В, напряжение на выходе 270 В. Это как раз чуть более 700 ватт в линейном режиме, и при 50 В питания. Схема трансформации импульса для вашего случая на форуме уже была...

[Игорь 2]

Это как раз чуть более 700 ватт в линейном режиме,

Да не, там на выходе утроитель, при идеальных транзисторах в критическом режиме на пике синуса 300 В, это 900 Вт. Но там на стоках при форсаже уже меандроподобный сигнал (хотя, и без форсажа он там нередко бывает за счёт физики работы), у него амплитуда первой гармоники превышает амплитуду меандроподобного сигнала, так что, 1200 вполне реальны, правда, интермодуль там обычно не очень...

К примеру, в одном из моих усилителей с питанием 45 В и трансом 1:2, при выходной мощности 400 Вт на пике огибающей, ещё более-менее приемлемый интермодуль на ряде частот - -30 дБ. 

[BL68]

Начал разбираться. Вот такая картина на стоках (вторая вкладка).

Ну что, очень знакомая картина - подобные каскады у меня ни разу не работали с симметричной картинкой на стоках, соответственно, и повышенный уровень чётных гармоник, и перегрев одной половинки транса, и одной секции выходного транзистора.
Путь существенного снижения подобного безобразия обозначал многократно - балун на выходе. 

Так на выходе балун и стоит, 5 витков коаксиала на "боченке". На фото его видно, намотан красным коаксиалом.

[Игорь 2]

Так на выходе балун и стоит, 5 витков коаксиала на "боченке".

Да, увидел, но что-то внятное в данный момент не могу сказать - у меня в основном стоят обычные трансы и балун.
Если что в голову придёт - напишу...

[BL68]

 

[BL68]

Пару раз усилитель "выдал" 1200 Вт,

Не знаю в какой точке, и какими приборами вы это намерили. У вас в схеме трансформация импульса тока каждого из транзисторов к нагрузке, 1 к 6. При амплитуде напряжения на каждом из транзисторов 45 В, напряжение на выходе 270 В. Это как раз чуть более 700 ватт в линейном режиме, и при 50 В питания. Схема трансформации импульса для вашего случая на форуме уже была...

На эквиваленте 50 Ом пиковое напряжение было чуть больше 340В. Соответственно (340/SQR(2))^2 / 50. Или проще 340^2/100 = 1156 Вт

[Игорь 2]

На эквиваленте 50 Ом пиковое напряжение было чуть больше 340В.

Это не совсем честное измерение, ибо, там вряд ли был синус. Такая методика только после ФНЧ годится. 

[BL68]

Именно после ФНЧ. На выходном разъеме усилителя Я по другому и не измеряю.

[RK4CI]

у него амплитуда первой гармоники превышает амплитуду меандроподобного сигнала,

Нет у него на стоках ничего меандроподобного. В этом случае у него бы и КПД очень даже приличным получался. У него на осциллограммах набор непонятных синусоид с выбросами пик/пик до 160 В. Это выброс на запертом транзисторе до 150-160 В. По моему, какая то местная ПОС, или выбросы энергии запасённые в дросселе питания на каких то паразитных резонансах. Надо смотреть как физически выполнен симметрирующий дроссель, в каких точках заземлены конденсаторы развязки питания С19, С20, С22, С23. Я бы вообще несколько СМД конденсаторов припаял как стоечки около выводов истоков, и сверху средний вывод симметрирующего дросселя. Посмотрите импульс тока для каждого транзистора в сборке. При неправильном выборе точки заземления этого вывода, можно запросто получить ПОС, которой может и не хватит для устойчивого самовозбужения, а вот картинку на стоках испоганит здорово.
 Ну и если есть возможность смотреть осциллограмму на стоках, наверное стоит посмотреть что происходит на ней при постепенном повышении раскачки. Как зависит размах от потребляемого тока. Если осциллограф двух лучевой, лучше смотреть сразу два плеча. При однолучевом, просто перекидывать вход осциллографа.

[Игорь 2]

Я по другому и не измеряю.

А, ну то нормально....

[Игорь 2]

Нет у него на стоках ничего меандроподобного. В этом случае у него бы и КПД очень даже приличным получался.

Нет, не получался бы. Там меандроподобный сигнал по той причине, что связку стоков осуществить проблематично, и каскад работает таким образом, как будто в стоках стоят два отдельных дросселя на питание.
Поэтому, в идеале при работе в режиме B, и сигнал при уровне заметно ниже критического режима, будет в виде меандра, реально по жизни, меандр в зависимости от нагрузки и параметром транзистора может рассыпаться по форме, но уровень гармоник будет довольно высок.
К примеру, большинство моих усилителей имеют третью гармонику порядка -12...-15 дБ при той же мощности, что была и на пике огибающей при -30 дБ интермодуля 3 порядка - обратите внимание, что в данном случае интермодуль третьего порядка, и третья гармоника не взаимосвязаны...

[BL68]

Надо смотреть как физически выполнен симметрирующий дроссель, в каких точках заземлены конденсаторы развязки питания С19, С20, С22, С23. Я бы вообще несколько СМД конденсаторов припаял как стоечки около выводов истоков, и сверху средний вывод симметрирующего дросселя.

Именно так и сделано (вложение, обведено красным). Дроссель классический, намотанный двумя проводами в параллель.

Посмотрите импульс тока для каждого транзистора в сборке. При неправильном выборе точки заземления этого вывода, можно запросто получить ПОС, которой может и не хватит для устойчивого самовозбужения, а вот картинку на стоках испоганит здорово.

Транзистор подошвой сидит на медной пластине 140х100х10, которая наглухо сидит на корпусе усилителя. Нулевой провод подведен к плате, которая имеет сплошную "землю" с тыльной стороны, кучей переходных отверстий связанна с лицевой стороной платы, и сидит на этой-же медной пластине всей поверхностью.

Ну и если есть возможность смотреть осциллограмму на стоках, наверное стоит посмотреть что происходит на ней при постепенном повышении раскачки. Как зависит размах от потребляемого тока. Если осциллограф двух лучевой, лучше смотреть сразу два плеча. При однолучевом, просто перекидывать вход осциллографа.

При увеличении раскачки просто плавно повышается амплитуда сигналов без изменения формы и соотношения размахов.
По точно такой-же схеме у меня собран предыдущий усилитель на 188-ом транзисторе. Там всё симметрично в отношении амплитуд на стоках.
Похоже, как это ни печально, транзистор

[BL68]

...никто не запрещает и Вас это просмотреть, сделав пиковый детектор, к примеру по паре BAT41 с каждого стока сведите на 200 пФ на землю, а с на нём вольтметром на микроамперметре смотрите, что будет.
Ток прибора желательно поменьше - микроампер 100. 

Использовал плату защиты как детектор напряжения отключив ее от источника напряжения 200В и триггера защиты (первое вложение).
Напряжение на конденсаторах (обведено красным) при осциллограмме во втором вложении 113В.
Отпаивал вообще плату защиты (грешил на нее), ничего не меняется.