+- HomeMade (http://sp-hm.pl)
+-- Dział: Urządzenia nadawczo odbiorcze KF (/forum-62.html)
+--- Dział: Wzmacniacze mocy (/forum-73.html)
+--- Wątek: LTSpice a wzmacniacze mocy (/thread-3865.html)
LTSpice a wzmacniacze mocy - SQ5KVS - 08-05-2020 20:11
Ponieważ mam "masę roboty" w związku z koronawirusem postanowiłem wrzucić w LTSpice Chiński Wzmacniacz 180W wspominany przez kolegę w innym wątku. Trochę go zmodyfikowałem i takie rzeczy "na szybko" udało mi się uzyskać
Schemat gdzie dodałem pewne elementy w sprzężeniu zwrotnym:
[attachment=16232]
Zależność mocy wyjściowej od wejściowej dla 14.1MHz
[attachment=16230]
Zależność mocy wyjściowej przy Pwe = 3W
[attachment=16231]
Wszędzie założyłem 24W zasilania.
Ciężko w LTSpice narysować THD czy ogólnie zawartość harmonicznych, ja posłużyłem się małym trikiem. P_OUT to moc zmierzona z wartości RMS. P_Outmeas to moc zmierzona z Vpp przy założeniu sinusa na wyjściu. Oczywiście P_OUT = P_OUT_meas gdy na wyjściu mamy sinus. Gdy jest prostokąt, P_OUT = 2x P_Meas. Wtedy P_THD = 2. (można sprawdzić że THD z napięcia dla prostokąta to 1.4142 - pierwiastek z dwóch).
Widać że przy przesterowaniu coraz więcej mocy idzie w pozostałe harmoniczne. Już dla mocy < 3W widać że to nie jest liniowy wzmacniacz
Ktoś powie że przecież są filtry wyjściowe. Tak, ale co się stanie z mocą wyższych harmonicznych która nie trafi do obciążenia? Wróci i nam zrobi znów miszmasz.
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SP9BSL - 08-05-2020 20:57
Karolu taka mała uwaga zanim ktoś ten układ zbuduje w realu: po załączeniu układu który narysowałeś oba tranzystory idą w "niebyt" (proszę wstawić właściwe słowo). Kondensator w sprzężeniu zwrotnym na chwilę podniesie bramkę do 24V... Przy 12V oba zostaną załączone. Zmniejsz jego wartość do kilkudzisięciu nF. Druga sprawa - czy w jakikolwiek sposób założyłeś prąd biasu - czy ma to być czysta klasa B?
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SQ5KVS - 09-05-2020 1:20
Nie. Rozrzut parametrów tranzystorów jest na tyle duży że potencjomet w biasie musi być.
Prąd tu był o ile pamiętam około 1.5A/tranzystor.
Odnośnie kondensatora - tak, przeoczyłem to. 100nF czy 47nF też będzie dobry (i mniejszy...). Jest też cewka w biasie a dalej źródło napięciowe, więc teoretycznie - nie spali się.
To nie jest schemat produkcyjny. To schemat symulacyjny . Tu nie ma dymu i błysków
Tylko i wyłącznie do celów edukacyjnych,
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SP6LUN - 09-05-2020 8:33
Parametr Kwy L3 L4 L7 sugeruje, że cewki L3 i L4 są sprzężone. Tymczasem "nawinięte" są na różnych rdzeniach - strumień wytworzony przez L3 nie przenika L4 i odwrotnie.
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SQ5KVS - 09-05-2020 10:31
Częściowo słuszna uwaga, pytanie tylko czy jesli L3 z L7 i L4 z L7 to nie L3 z L4 ?
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SP6AUO - 09-05-2020 11:34
Ja to odczytuję tak:
L3 =L4 to 2 rdzenie dwuotworowe, pierwotne (0,5zw+0,5zw) wtórne np. 6zw.
Uzwojenia pierwotne L3 i L4 (0,5+0,5) odczep (0,5+0,5) szeregowo.Uzwojenia wtórne równolegle.Tak jak niżej.
Wtedy L3 z L4 są "nie"
[attachment=16233]
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SP6LUN - 10-05-2020 10:18
Indukcyjność wzajemna M37 cewek 3 i 7 jest równa:
M37 = ( N7 * Fi37 )/i3
N7 liczba zwojów cewki 7, Fi37 strumień magnetyczny cewki 3 wytworzony przez prąd i3, przenikający cewkę 7.
Fi37 = Fi3 = L3 * i3 / N3
N3 liczba zwojów cewki 3, cały strumień magnetyczny cewki 3 (Fi3) przenika cewkę 7.
M37 = N7 * L3 / N3
W drugą stronę:
M73 = (N3 * Fi73)/i7
N3 liczba zwojów cewki 3, Fi73 strumień magnetyczny cewki 7 wytworzony przez
prąd i7 i przenikający cewkę 3
Fi73 = Fi7 / 2 = L7 * i7 / N7 / 2
Strumień magnetyczny cewki 7 (Fi7) dzieli się na 2 równe części (2 rdzenie rurkowe)
M73 = N3 * L7 / N7 / 2
Z prawa elektromagnetycznego wynika że:
M37 = M73 = k * pierw(L3*L7)
k współczynnik sprzężenia
M37 * M73 = M * M = k * k * L3 * L7
(N7 * L3 / N3) * (N3 * L7 / N7 / 2) = k * k * L3 * L7
1/2 = k * k
k = pierw(2)/2 = 0,707
Do LTSpice należałoby wpisać:
Kw1 L3 L7 0.707
Kw2 L4 L7 0.707
L3=Al*1*1
L4=Al*1*1
L7=2*Al*4*4 (mnożnik 2, bo 2 rdzenie rurkowe)
(o ile nie ma tu błędu - nie mam w tej chwili dostępu do LTSpice aby sprawdzić)
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SQ5KVS - 12-05-2020 14:22
Dziękuję. Faktycznie, L3 i L4 nie są ze sobą sprzężone, są ze sobą sprzężone pośrednio przez L7. Dziękuję za wyliczenia.
Po wpuszczeniu tego w symulator okazało się ze ten design jest niedobry. Moc wyjściowa wzmacniacza spadła i już od stosunkowo małych mocy wyjściowych wzmacniacz produkował silne zniekształcenia - bardziej prostokąt niż sinus. Zwiększenie ujemnego sprzężenia słabo rozwiązywało problem.
Szukałem odpowiedzi na to pytanie i trafiłem na artykuł:
https://ludens.cl/Electron/mosfetamps/amps.html.
Ciekawy, wyjaśnia ten "fenomen". Warto przeczytać.
I teraz pierwszą rzeczą jaką widzę to fakt że wzmacniacz do Huzara (20W) był w topologi z transformatorem symetryzującym, również ten https://qrpblog.com/2019/10/a-600w-broadband-hf-amplifier-using-affordable-ldmos-devices/
ale wzmacniacz do Huzarek PA-200 już NIE!
Może jest tak, jak autor wspomina, że po prostu kopiuje się rozwiązania nie zawsze zdając sobie sprawę że są niedobre. A może są inne powody. Mamy na grupie doświadczonych konstruktorów i jestem ciekaw co oni powiedzą na moje "rewelacje".
RE: LTSpice a wzmacniacze mocy - SP6AUO - 12-05-2020 16:24
Karol.
Ja te przemyślenia wykonałem już wcześniej.
Zrobiłem pomiary z transformatorem zasilającym 2x5zw na FT50-61 i ustawiłem
na wyjściu 200Vpp na 50om-ach.Pomiar 200Vpp
Następnie nawinąłem dwa oddzielne dławiki po 5zw na 2 ft 50-61. Pomiar 100Vpp.
Wszystko poparte widokiem w załącznikach w wątku PA na D1028UK post 5.
Dodam może jeszcze to:
Rozdzieliłem L1 i środek podłączyłem do masy.Wtedy L3 i L4 mogą być NIE.
Możesz to zasymulować i potwierdzić lub NIE