Obvod pro sledování špiček jako součást ochran PA s LDMOS tranzistory
(Construction unit for peak monitoring as a part of SSPA protections - use Google translator) Updated 4/2022

Jak známo, tranzistorové PA jsou v praxi obvykle spolehlivější, než elektronkové zesilovače výkonu, ale běda, pokud někde dojde k problému - například neuhlídáme teplotu tranzistorů, nebo někde v cestě mězi PA a anténou je nějaký vaklající konektor, nebo PA omylem přebudíme. Rychlé VF výkonové tranzistory se v takovém případě podaří zničit, než byste řekli "švec". A proto se tranzistorový PA neobejde bez ochran, které takové poruše výkonových prvků dokáží zabránit. Na webu OK2KKW najdete zde v HW koutku řadu takových jednoduchých obvodů - z nich nejdůležitější jsou obvody teplotních ochran, SWR ochrany a nadproudové ochrany - ale samotné tyto ochrany nestačí, protože něco musí jejich datové výstupy, které indikují, že někde došlo k problému (a ten může trvat jen desítky milisekund), správně vyhodnotit a buď omezit výkon, nebo PA zablokovat, aby nedošlo k jeho poškození.

Přirozeným postupem je použití mikropočítače. Podle počtu ochranných obvodů (vstupů pro vyhodnocení) stačí jen 1 až 2 pouzdra a šikovný programátor takovému obvodu vtiskne požadavky, které je od něj třeba očekávat. V našich PA je každý alarm, který pošle nějaký z ochranných obvodů vyhodnocen a pokud trvá déle, než 5 msec, tak dojde podle závažnosti buď jen k indikaci překročení provozních parametrů (včetně indikace o jakou ochranu se jedná), nebo k zablokování PTT výkonového zesilovače, aby nedošlo k jeho poškození, spojenou se zvukovou výstrahou na dobu 20 sekund. V případě, že se porucha neopakuje, PA se cca po 25 sekundách sám znovu rozeběhne.  Je to důležité hlavně u projevů takových závad, které se projevují jen občas a na zlomky vteřiny - například odrazy od vadně namontovaného N konektoru...

Jenže já sám ve svém věku programovat mikročipáky neumím (navíc do nich občas leze VFka a ovlivňuje jejich chování) a tak jsem se pro jeden projekt rozhodl takový obvod udělat z klasických jednoduchých CMOS sekvenčních obvodů. A v tomto článku vás chci s takovým řešení seznámit, protože je opravdu jednoduché, stačí osadit plošný spoj a obvod zapojit.

Obvod má 8 vstupů a deska se dá použít jak pro obvody varování, tak pro obvody zablokování PA při poruše. Pokud na kterýkoli vstup přivedete logickou jedničku po dobu delší, než několik milisekund, rozsvítí se příslušná LED, která indikuje, ve které větvi ochran k problému došlo a zároveň se rozsvítí společná blikající LED, která indikuje problém, ať už alarm přišel z kterékoli větve. Zároveň se na výstupu sepne FET, který může zablokovat další obvody PA (zejména PTT pro obvody výkonového zesilovače - ovšem obvody přepínání anténního relé musí zůstat funkční, aby nedošlo k poškození LNA vazbou mezi anténami při multibeamingu), nebo může sloužit k sepnutí sirénky, která operátora upozorní na problém, i když je PA třeba za jeho zády. Po 20 sekundách se zablokování PA (alarm) uvolní a můžeme vysílat dál. Pokud porucha přetrvává, PA zůstává zablokován i nadále.

Obvod je maximálně jednoduchý a funkčně je víceméně plně schopen nahradit obvod centrálních ochran s mikropočítačem. Věřím proto, že pro někoho může být jeho konstrukce jednodušší, než se naučit, jak pracovat s mikročipákem. Zvlášť když potřebuje jednoduchý a jednoúčelový vyhodnocovací obvod pro PA, který právě ve svém Ham-shacku dokončuje. Opakuji, že konstrukčně na tom není nic zajímavého ale díky tomu je jednodušší funkci ochran PA s tak primitivním obvodem oživit a potom také spolehlivě používat.

Vyhodnocovací obvody používají na svém vstupu dvojici čtyřvstupových klopných obvodů typu "D" CD4042, jedno osmivstupové hradlo "OR" CD4078 a obvod CD4060, který zajišťuje časování. na vstupy můžete připojit logická napětí 0/12 až 0/24V z výstupů vyhodnocovacích komparátorů s operačními zesilovači, aby byla zajištěna dostatečně vysoká šumová imunita obvodu - zejména proti vnikání VF.

Níže naleznete schema obvodu, motivy oboustranného plošného spoje, osazovací schema a obrázek reálného obvodu. Kliknutím na obrázky je zvětšíte do plného rozlišení. Pokud se do konstrukce tohoto zařízení pustíte, přeji vám hodně úspěchů! Nejen s vaším novým PA, ale i na všech VKV pásmech!

73 OK1VPZ

Update 4/2022:  po čase jsem potřeboval vyřešit občasné podivné chování tohoto obvodu v PA, který čas od času vyhlašoval "falešné" alarmy, ačkoli k tomu na první pohled neměl důvod. Přičítal jsem to vnikání VF, proto jsem tyhle destičky zabudoval do stíněné plechové krabičky s průchodkovými kondenzátory. Chování se zlepšilo, ale nevyřešilo. Vzpomněl jsem si na pár radioamatérů, kterým jsem minulá léta poskytnul destičky plošného spoje a ačkoli nikdo si na chování obvodu nestěžoval asi ve skutečnosti tenhle obvod hodili někam do krabice mezi nepodařené konstrukce. Omlouvám se jim...

Podrobil jsem obvod zkoumání a našel politováníhodné rozdíly mezi elektrickým schematem a osazovacím schema. Chybou byl obvod nulování, který způsoboval občasný přechod klopných obvodů 4042 do hazardních stavů. Navrhnul jsem úpravu - nové schema zapojení je uvedeno níže - pro porovnání si můžete prohlédnout i stará schemata najdete zde a zde - a mám přesvědčení, že chování obvodu je nyní korektní. Z obvodu vypadla dioda D9, která je nahrazena kondenzátorem 100nF, změnil se dělič v bázi (gate) FETu s P vodivostí (BS250) a nově se neosazuje rezistor R20 (1k8). To souvisí s výměnou tranzistoru BC547 za FET BS107. Doufám, že původní konstrukci vytáhnete z krabice neúspěšných konstrukcí, upravíte podle tohoto dodatku a budete ji moci spokojeně používat. Ještě poznámka - v mém případě mám obvod již natrvalo ve stíněné krabičce s průchodkovými kondenzátory 1nF a rezistory 3k9 na vstupu (proti zemi) jsou součástí zapojení, upravující napěťové logické úrovně komparátorů s operačními zesilovači na logické úrovně tohoto obvodu monitoringu PA. Změny jsou ve schematech uvedeny červeně. Pro zvětšení na obrázky klikněte. Plošný spoj zůstal stejný.

73 OK1VPZ