Hola, soy Jesús:
Estos últimos días, he estado experimentando con un amplificador lineal,
muy sencillo y apto para onda larga, en realidad con el concepto ya que
se puede adaptar a varias frecuencias y potencias, según se varíen
algunos de los parámetros de su diseño.
Se trata de un amplificador PUSH-PULL, con dos FET IRF-640 y con dos
transformadores uno de entrada y otro de salida, el funcionamiento que
he probado, era clase AB, y le he probado tanto a 15 V como a 24, aunque
a esta ultima tensión mi fuente de alimentación no pasaba de 0.5 A y no
he podido sacarle demasiada potencia.
Primero construí el amplificador aprovechando dos transformadores de
ferrita, que tenia en un cajón y una vez completada la fase
experimental, realice varias simulaciones con el SPICE de LINEAR
TECHNOLOGY, que ya conocéis por ser gratuito.
Os adjunto el fichero por si os interesa realizar alguna simulación con el.
Es muy importante que el disipador sea amplio, ya que a la postre, el
disipador puede ser el limitador de la potencia disponible, junto con el
sistema de estabilización de la corriente de reposo cuando el disipador
se calienta, y en algunos casos en mis pruebas subió la temperatura de
las cápsulas de los IRF, hasta los 90º cuando le hice trabajar con una
potencia de 17 W sobre una R de carga de 18 ohmios, con un rendimiento
del 46%, Vcc=15.6V, aunque al retirar la excitación se recupero rápidamente.
Aunque en el circuito de simulación, polarizo en reposo las puertas de
los FET con un zener, en el circuito construido, he utilizado dos LED
verdes, que he alojado en sendos taladros del disipador, cerca de los
transistores de potencia, de forma que al elevarse la temperatura del
disipador caiga la tensión directa de los LED y así se estabilice la
corriente de reposo de los FET sin utilizar resistencias en el surtidor.
Aun mejor que los dos LED, seria utilizar una ristra de 6 diodos en
serie, o seis transistores bipolares de tamaño pequeño, en cápsula de
plástico y con la base unida al colector, también pegados al disipador
y repartidos junto a los puntos de mas elevación de la temperatura.
Como no importa demasiado que la señal este bastante distorsionada, ya
que la antena capacitiva y la bobina de sintonía, forman un circuito
resonante con un Q bastante alto, que filtran los restos de armónicos de
la señal, solo he utilizado la realimentación negativa suficiente para
que el circuito sea estable.
Las resistencias R8, R9, R10 y la bobina L9, parte del transformador de
entrada T1, forman la red de realimentación. La impedancia de 600 ohmios
del generador forma también parte de la red de realimentación y por lo
tanto si se varia debe tenerse en cuenta que afecta a la realimentación
negativa.
Se ajusta la polarización de las puertas de los FET, con el
potenciómetro de ajuste, simulado por las resistencias R3 y R5, para una
corriente de reposo de 100 mA. Podría ajustarse el valor de la corriente
de reposo entre 50mA y 120 mA.
Si esta corriente se hace mas alta, y se alimenta el circuito a 24V o
mas, la potencia disipada en reposo podría obligarnos a poner un
disipador mas grande, o un ventilador y si se ajusta a menos corriente
aumenta la distorsión y cae la ganancia, pero incluso podríamos dejarla
casi a cero y aumentar mucho la excitación y dejando al amplificador
menos lineal, o incluso podríamos convertirle en uno clase D con mas
rendimiento, pero dejando de ser lineal, todo es cuestión de ajuste de
la corriente de polarización de los FET y de la excitación de entrada.
Potencia suministrada, depende dentro de ciertos limites, en gran medida
de la relación del transformador de salida, de la tensión de la
alimentación en continua, así como del tamaño del disipador, siempre que
no se sobrepasen los limites del FET utilizado.
Como el transformador de salida que tenia a mano, era de cuatro
devanados iguales, (en el simulador he supuesto que los dos devanados de
salida, tienen el doble de espiras que los dos del primario), la
potencia de RF, sobre la carga de 50 ohmios, alimentación de 15.6 V de
continua, fue, redondeando, de 10 W con rendimiento del 60 % sobre
carga 25 ohmios de 15 W con rendimiento de 50% y sobre 100 ohmios de 5 W
con rendimiento del 55%.
Tomando solo un devanado de salida y cargando con 5 ohmios la potencia
fue de 14 W con rendimiento del 48%.
Por ultimo conecte la salida del amplificador a una antena de hilo, que
por culpa de la resistencia de tierra junto con la resistencia del
variometro de sintonía, presentaba a resonancia una componente real de
160 ohmios, y bien sintonizada la antena, el medidor de corriente de
antena marco una corriente Rf de 155 mA, equivalemte a 3.8 W sobre los
160 ohmios y un rendimiento del 63%. La sintonía era muy acusada al
variar la L del variometro de sintonía.
Al no poder variar la relación del transformador de salida del
amplificador no pude aplicar mas potencia a la antena. Observe el
efecto de filtrado del conjunto de antena, comparando en el
osciloscopio, la forma de la onda de corriente, con la de la onda de
tensión a la salida del transformador, midiendo la corriente en el
secundario de un transformador de intensidad, -sinusoidal prácticamente
perfecta-, y la tensión a la entrada de la L de sintonía de antena,
donde si se apreciaba cierta distorsión.
En el simulador tal como esta, se aprecia una potencia de salida sobre
los 50 ohmios de la R de carga, de unos 27 W y cambiando la alimentación
a 24 V de unos 56 W.
Si alguno quiere realizar alguna prueba con modos lineales, una etapa de
potencia parecida a esta puede ser un buen punto de partida para
comenzar a experimentar, siempre teniendo en cuenta que los rendimientos
no serán los de una etapa clase D o E y que tanto los transformadores
utilizados, como los FET, los disipadores, o la tensión de
alimentación, serán los factores reales que limitaran la potencia real
de salida.
Saludos a todos, de:
Jesús Bartolome
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Version 4
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