29-05-2026, 21:24
Проблема в том, что почти все усилители высокой мощности могут быть уничтожены неправильной нагрузкой какого-либо рода. Не все плохие условия нагрузки уничтожат данный усилитель, но некоторые могут. Некоторые могут выдержать короткое замыкание, но сгореть, если их оставить открытыми, или наоборот. Некоторые могут сгореть при любой чрезмерно индуктивной нагрузке, но выжить при любой емкостной нагрузке, или наоборот. И многие широкополосные будут подвержены выходу из строя при одном условии на одном диапазоне и совершенно другом условии на другом! Это связано с фазовыми сдвигами внутри схемы, которые совершенно различны в зависимости от частоты.
Другими условиями, которые могут убить усилители, являются чрезмерная температура, перенапряжение на источнике питания, обратная полярность, перегрузка, работа на частоте за пределами ее диапазона, оставление входа открытым, близлежащая молния, не говоря уже о попадании воды, конденсате, улитках, пауках и других разнообразных тварях, обустраивающих дом внутри, и т. д.
Многие используют схемы измерения КСВ, которые снижают мощность привода или даже отключают его, когда КСВ превышает определенный уровень. Такая защита действительно может спасти схему от многих неудач, но она должна быть достаточно быстрой. Многие не могут. Транзисторы могут выдерживать огромные перегрузки некоторых видов, но только в течение очень короткого времени, микросекунд или миллисекунд. Чтобы спасти транзистор, защита должна среагировать в течение этого времени.
Датчик КСВ, размещенный между фильтром нижних частот и выходом антенны, не защитит от случайного включения неправильного фильтра или передачи на частоте выше среза выбранного фильтра или отказа реле, что является обычным явлением. Если вместо этого датчик разместить сразу после блока усилителя, перед фильтрами нижних частот, он защитит от этого, но защита может сработать при нормальном отражении гармоник от фильтра. В зависимости от типа усилителя (производящего больше или меньше гармоник на выходе), необходимо принять решение. Некоторые усилители даже используют два датчика КСВ, один до и один после фильтров, причем первый менее чувствителен, чем второй.
Любое условие, которое вызывает более высокое рассеивание, чем максимальное, предполагаемое в тепловом расчете, может привести к перегоранию транзистора. Для эффективной защиты от этого схема защиты должна непрерывно вычислять фактическую рассеиваемую мощность. Это можно сделать, измеряя напряжение питания, ток питания, прямую мощность и отраженную мощность, а затем выполняя расчет:
Рассеиваемая мощность = напряжение × ток + отраженная мощность — прямая мощность
Проще всего выполнить эти расчеты в микроконтроллере. Он должен быть достаточно быстрым. Насколько быстрым он должен быть, требует расчета переходного теплового сопротивления с использованием данных, предоставленных в техническом описании транзистора. Если микроконтроллер оказывается слишком медленным, вместо него можно использовать аналоговые умножители и операционные усилители. Они быстрые, но аналоговые умножители, как правило, довольно дорогие.
Такая схема защитит от многих аварий. В частности, она может защитить от ошибок переключения фильтра нижних частот и отказов реле, не требуя датчика между усилителем и фильтрами. Она также может избежать многих случаев разрушения из-за самовозбуждения. Но он не обеспечивает достаточной защиты от условий, которые вызывают аномально высокие пики напряжения стока, потому что они заставляют транзистор входить в лавинную проводимость, а рассеиваемая мощность транзистора во время лавинной проводимости намного ниже, чем в нормальных условиях, потому что лавинная проводимость имеет тенденцию происходить в очень небольшой области кремниевого чипа, концентрируя все тепло там.
Другая защита, которую хорошо иметь, — это быстродействующая защита от перегрузки по току в блоке питания.
Вы должены решить, что делать, когда схема защиты обнаруживает опасное состояние. Снижение мощности привода эффективно в некоторых случаях, но не в других, например, вызванных автоколебаниями. Полное отключение привода не намного лучше. Отключение источника питания очень эффективно, но имеет тенденцию иметь некоторую задержку из-за заряженных электролитических конденсаторов. Если задержка слишком большая, необходимо добавить дополнительный переключатель MOSFET после этих конденсаторов, вместо того, чтобы отключать источник питания через его схему управления. Уменьшение или отключение смещения не является очень хорошим методом защиты для LDMOSFET, потому что они не очень терпимы к отрицательному напряжению затвора. Если смещение отключено, но привод остается включенным, может произойти повреждение затвора, что приведет к выходу из строя LDMOSFET, особенно если используется ALC, который реагирует на внезапное падение выходной мощности увеличением привода! В любом случае, если защита реализована через отключение смещения, напряжение смещения должно снижаться достаточно медленно, чтобы избежать скачка напряжения стока из-за индукции в любых дросселях, присутствующих в цепи питания. Такой скачок может ухудшить и без того плохую ситуацию, на мгновение добавив к лавинной проводимости!
Полное отключение усилителя в случае ненормального состояния лучше, чем снижение возбуждения. Конечно, это приводит к прерыванию передачи, но это может спасти схему. Схема защиты должна четко отображать причину отключения, пока оператор не сбросит ее, потому что необходимость заставлять защиту отключать усилитель снова и снова, чтобы выяснить причину, чрезвычайно рискованна. Идеальной, надежной защиты не существует. Добавьте это в свой список правил. Но можно радикально снизить риск, используя хорошие схемы защиты.
Также в техническом описании этого транзистора и многих других утверждается, что он выдержит очень высокий или бесконечный КСВ при всех фазовых углах. Опять же, это верно только в рабочих условиях показанной тестовой схемы, с отличным охлаждением и с низким рабочим циклом, указанным мелким шрифтом. В типичной широкополосной схеме, в SSB, не говоря уже о RTTY, и реалистичных условиях рассеивания, эти транзисторы определенно не выдержат такой высокий КСВ при всех фазовых углах.