Amplificador lineal de 150w para VHF 88-108

| 1 junio 2012 | 2 Comments

Junio del 2012: Circuitos y amplificadores de radio.

Amplificador lineal de 150w con BLF177 para la banda VHF 88-108

Pues no solo de astronomía vive el hombre y es que de vez en cuando también toca dedicarse a otras aficiones como la radio. Esta vez el proyecto será un amplificador lineal de 150w para la banda comercial (88-108Mhz).

Evidentemente como ya sabéis, el uso de un equipo de estas características y potencia requiere de una licencia en la mayoría de países. En este caso en concreto el montaje del amplificador será meramente experimental y las únicas pruebas de funcionamiento se realizarán con una carga artificial o Dummy Load de 50 ohmios con resistencia no inductiva.

La caja

Al igual que en otros montajes anteriores he optado por una caja Retex 180 con una profundidad de 360mm. Dado que el amplificador generará una cantidad de calor considerable también era necesario un frontal con la suficiente ventilación. Por suerte Retex lo fabrica y no son muy difíciles de conseguir y ni tampoco muy caros.

Retex serie 180

Retex serie 180

Elegida la caja y el frontal solamente queda planificar el asunto y ponerse manos a la obra.

Preparando la caja

Una vez todo más o menos claro, hay que comenzar a mecanizar la caja. Esto lo voy a explicar un poco a groso modo para no extenderme demasiado.

Lo primero es conocer las medidas de la fuente y el refrigerador para calcular más o menos la posición de los ventiladores y los conectores de RF.

Aquí tenéis la primera imagen de la caja con los Sunon y las placas de RF ya montadas. Quizás no sepáis que son estos pequeños circuitos azules. Su función es evitar inducciones, ROE y un sobrecalentamiento excesivo del amplificador por culpa de los cables y las malas soldaduras.  La instalación es muy sencilla, se fijan a la parte posterior del conector de panel (tipo N o SO239) y se les suelda el coaxial (preferiblemente con revestimiento de teflón)

Ventiladores y placas RF

Ventiladores y placas RF

Para conocer el voltaje y el consumo el panel frontal de la caja estará equipado con dos medidores Demestres mod. 540, un voltímetro (0-50v) y un amperímetro (0-15A). Un LED actuará como testigo de 220v

Demestres mod.540 - Voltímetro y Amperímetro

Demestres mod.540 – Voltímetro y Amperímetro

Bien, ya tenemos lo básico. Ahora vamos preparando la refrigeración del equipo.

Refrigeración del equipo

En este equipo lo primordial es un buen sistema de ventilación y otro de seguridad que evite en la medida de lo posible un sobrecalentamiento en caso de fallo de los ventiladores.

Para lo primero he optado por dos ventiladores Sunon de 24v capaces de generar cada uno cerca de 43CFM, en el caso de que fallaran un interruptor térmico fijado en el disipador principal actuará sobre las Bias del transistor para desconectarlo inmediatamente.  Si aún así fallaran ambos sistemas un pequeño diodo instalado en el propio circuito del amplificador bajará el rendimiento hasta niveles seguros.  Un último sistema de protección SWR en la salida de antena también actuará sobre los Bias para desconectar el equipo.

Lo siguiente es canalizar bien el flujo de aire para aprovechar al máximo todo el caudal que nos proporcione el ventilador Sunon de 80×80. Para ello he fabricado un par de alas partiendo de un perfil de aluminio de 50mmx1mm y otro en forma de escuadra de 40mmx20mmx1. Ambas piezas harán las veces de tunel de viento y soporte para el refrigerador de aluminio que enfriará el BLF177.

Detalle de los perfiles de aluminio fijados al radiador

Detalle de los perfiles de aluminio fijados al radiador

A continuación queda fijarlo en su sitio. Dado que se trata de una caja de 2U (85mm de altura aprox.) las alas no deberían medir más de 83mm para que todo encaje perfectamente, tampoco deberían ser mucho más bajas ya que podría afectar al flujo de aire.

Radiador fijado a la caja

Radiador fijado a la caja

El siguiente paso es montar la parte posterior con los ventiladores, toma AC con fusible y conectores N.

Parte posterior - Ventiladores, Conectores N y toma AC

Parte posterior – Ventiladores, Conectores N y toma AC

En la siguiente imagen ya se puede intuir como actuará la ventilación forzada sobre el refrigerador de aluminio.

Refrigerador aluminio y ventilación forzada

Refrigerador aluminio y ventilación forzada

Cableado y montaje del frontal

Este es uno de los pasos más importantes ya que gran parte de la fiabilidad del equipo dependerá de la calidad del cable y las conexiones. A continuación detallo los tipos de cable utilizados:

Toma de alimentación y conexiones internas a 220v: Cable eléctrico de 2.5mm de sección
Alimentación 48v: Cable eléctrico de 4mm de sección
Entrada y salida de RF: RG-142 de 50 ohmios con revestimiento de teflón.
Cable para voltímetro. 1,5mm de sección
Cable para amperímetro: 4mm de sección

Cableado interno del amplificador

Cableado interno del amplificador

En la imagen superior se puede apreciar parte del frontal ventilado. A la izquierda los medidores (voltímetro y amperímetro) y en el centro el LED que indica que el aparato recibe los 220v.

Detalle de la conexion RF y la alimentación 24v

Detalle de la conexion RF y la alimentación 24v

Alimentación

La alimentación será suministrada por dos fuentes conmutadas MeanWell, la principal de 48v y 7.3A (350W) que se encargará de alimentar la paleta principal del amplificador (con un consumo máximo de 4.5A) y una secundaria de 24v y 1.1A (25w) para los ventiladores.

Para su fijación he mecanizado unas escuadras de aluminio similares a las utilizadas para el amplificador. Este sistema permite extraer rápidamente la fuente con solo aflojar cuatro tornillos en la parte inferior del transmisor. También contribuye a enfriar el chasis de la fuente.

Alimentación MeanWell 48v 7.3A (350W)

Alimentación MeanWell 48v 7.3A (350W)

Una vez montadas las fuentes, comprobamos el suministro 24v y 48v y el correcto funcionamiento de los ventiladores. No hay que olvidar las conexiones RF ya que sería muy peligroso que alguna diera falso contacto o bien estuviese en corto. Hechas las verificaciones pasamos a la siguiente fase.

Instalación del amplificador de 150w con el Mosfet BLF177

Para este equipo he optado por adquirir un amplificador ya ensamblado y ajustado en fábrica. La placa fabricada por BroadCast Concepts está basada en el BLF177 y es compacto, con buena eficiencia y de fácil instalación, capaz de trabajar entre 28 y 48v con un consumo máximo de 4.5 amperios a 150w (sobre el papel).

Broadcast Concepts - BLF177 150w y filtro LPF

Broadcast Concepts – BLF177 150w y filtro LPF

El amplificador carece de filtro LPF (filtro pasabajos), algo que resulta esencial si no queremos afectar con armónicos a otros servicios y frecuencias. El filtro escogido (circuito de la derecha) es un B.Concepts que admite cargas de 250w nominales con una pérdida máxima por inserción de <0.2dB.

La placa del amplificador y la del filtro van montadas sobre el disipador de aluminio, a este también le he adaptado el interruptor térmico que actuará sobre los BIAS del transistor a modo de protección cuando el conjunto llegue a los 80ºC. Para una mejor conducción térmica es muy recomendable aplicar pasta térmica entre la paleta del amplificador y el radiador.

Radiador preparado para aplicar la pasta térmica

Radiador preparado para aplicar la pasta térmica

Bajo estas líneas disipador de aluminio con la paleta amplificadora, el LPF y los interruptores térmicos ya montados.

Etapa RF y LPF terminada y lista para instalar

Etapa RF y LPF terminada y lista para instalar

Todas las soldaduras están realizadas con cable coaxial RG-142 y revestimiento de teflón. Este cable tiene la propiedad de soportar altísimas temperaturas de trabajo lo cual es una ventaja en el momento de soldar. Las conexiones deberán ser lo más cortas posibles ya que a estas frecuencias el cable tiene un porcentaje de pérdida considerable.

Amplificador Broadcast 150w

Amplificador Broadcast 150w

Una vez ensamblado y verificado el equipo solamente nos queda conectar un excitador y una antena. En este caso el excitador será un BW TX50 ajustado a 4w. En la salida del amplificador colocaremos una carga artificial de 50 ohmios.

La entrada máxima admisible por este circuito es de 4w, pasar de esa cifra podría suponer inestabilidad en el amplificador o incluso una avería en el transistor final de potencia por ello hay que tener especial cuidado.

Solamente nos queda conectar la alimentación, comprobar la potencia de salida, el ROE y que la temperatura sea la correcta.

Amplificador Broadcast 150W - Test a 40v - 100w de salida

Amplificador Broadcast 150W – Test a 40v – 100w de salida

En este equipo las primeras pruebas con la carga artificial a 108Mhz han sido satisfactorias.

A 48v – 108Mhz@50 ohmios ofrece una potencia de 130w, temperatura del radiador 35ºC +/-  (temp. ambiente 28ºC)
A 40v – 108Mhz@50 ohmios ofrece una potencia de 100w, temperatura del radiador 32ºC +/- (temp. ambiente 28ºC)

Lista de componentes:

Chasis:

Caja Retex Serie 180 mod.360
Frontal ventilado Retex para serie 180
Vinilo decorativo (opcional y a gusto de cada uno)
2x Rejillas para ventiladores de 80×80 con posibilidad de inserción de filtro
2x Conectores N para panel
2x RF Output Boards
1x Toma de alimentación 220v con fusible
1x Voltímetro para panel Demestres mod.540
1x Amperímetro para panel Demestres mod.540
1x LED de 5mm a 220v

Sección de potencia:

1x Fusible 2.5A/220v
1x Fuente conmutada MeanWell 48v 7.3A (350W)
1x Fuente conmutada MeanWell 24v 1.1A (25W)
1x Paleta amplificador basada en el BLF177 de la marca BroadCast Concepts
1x Filtro LPF de 250w
2x Interruptores térmicos (uno en abierto y otro en cerrado)

Disipador y refrigeración:

1m de perfil de aluminio de 50×1
1m de perfil de aluminio de 40x20x1
1 Radiador de aluminio de 25x10x5 (aprox)
2x Ventiladores Sunon MagLev 24v

Cableado:

Cable eléctrico de 2.5mm de sección para los 220v
Cable eléctrico de 4mm de sección para alimentar el amplificador
RG-142 de 50 ohmios con revestimiento de teflón (entrada y salida de RF)
Cable para voltímetro. 1,5mm de sección
Cable para amperímetro: 4mm de sección

Varios:

Pasta térmica
Remaches
Tornillos de acero M4 cabeza Philips
Tornillos de acero M5 cabeza Allen

y eso es todo, creo que el siguiente paso es guardar el equipo en el armario e ir pensando en el próximo montaje. :)

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Comments (2)

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  1. felix nuñez dice:

    agradeceria todo los datos posibles como los pictoricos de las placas para nuestra estacion comunitaria es sin fines de lucro gracias de antemano

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  2. felix nuñez dice:

    GRACIAS

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