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FORUM RADIOAMATORIALE - domanda su sequenza protezione di un lineare

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IZ2DQB

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Inserito il - 16/12/2017 : 08:51:44

Ciao,

sto mettendo insieme un accrocchio (non oso definirlo scheda di controllo) che controlli il funzionamento di un lineare monobanda basato sul solito BLF188XR. Il micro monitora la corrente Idd, potenza diretta e riflessa e la temperatura, fa' qualche calcolo, mostra i risultati e se qualcosa non gli piace da' un allarme e mette in protezione il tutto.

La protezione consiste in (oltre a mostrare un allarme sul display e suonare un buzzer):

- interruzione Vdd
- mette a 0 il bias (Vgs)
- interrompe la RF input mettendo in st-by i rele' (pass through)

Ora la domanda e': quale e' la sequenza migliore, piu' sicura, per compiere le tre azioni precedenti ? E' necessario mettere un delay fra le tre azioni oppure e' meglio effettuarle in stretta sequanza nel minore tempo possibile ? Ci sono altre azioni che bisognerebbe fare ?

Grazie a tutti e buon Natale.
Ciao,
Francesco.

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Firma di IZ2DQB

73,
Francesco IZ2DQB.

Messaggi: 111 ~ Membro dal: 09/11/2014 ~ Ultima visita: 08/06/2024

iz2hfg

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Inserito il - 16/12/2017 : 09:57:02

Ciao Francesco,
Personalmente posso dirti che per funzionare bene le protezioni che riguardano dispositivi a stato solido, debbono essere estremamente veloci altrimenti sono inutili!

Per esperienza personale posso dire che le routines di calcolo, che poi portano alla generazione di una "contromisura" e relativo azionamento di "un allarme" aldilà dell'ottimizzazione devono girare su hw veloce.

Per quanto riguarda l'evento e relativa contromisura, sotto vedi la possibile lista:
- Overcurrent -> St-by (e se persistente per qualche secondo -> power off)
- Overdrive -> St-by (con ripristino manuale)
- Overtemp -> St-by (ventole alla massima velocità e ripristino solo ad allarme rientrato)
- SWR -> St by (con ripristino manuale)

Ovviamente possono anche essere altre le rilevazioni con soglie intermedie e relative azioni di correzione e comunque è abbastanza evidente che si deve raggiungere un compromesso, ad esempio per la rilevazione "overcurrent" infatti si dovrebbe tarare più bassa anche perché l'assorbimento massimo varia inevitabilmente da banda a banda.

Per quanto riguarda il bias di fatto nei miei esemplari (LDMOS) inietto sempre una tensione negativa rispetto a massa quando siamo in St-by oppure in RX e solo quando c'è la commutazione in TX la tolgo, ma non solo, nel mio PA quando la commutazione è in RX (o St-by), il finale di fatto si trova chiuso sempre su carico.

Buon divertimento!

Modificato da - iz2hfg in data 16/12/2017 10:07:43

Firma di iz2hfg

73 de Franco, IZ2HFG
SWL I2-1794
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- Sono sempre pronto ad imparare, non sempre a lasciare che mi insegnino.
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IZ2DQB

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Inserito il - 16/12/2017 : 11:33:51

Ciao Franco,

Grazie per i consigli, vedro' di fare come dici rendendo piu veloci possibili le contromisure. All' overdrive in effetti non avevo ancora pensato anche se ho una certa attenuazione in entrata (-6dB).

Mi incuriosisce l ultima frase: hai un carico fittizio commutato sul dmos in st-by ?
Sul bias negativo in st-by ho sentito pareri discordanti: in effetti un ldmos nch enhancement dovrebbe essere ben spento anche solo a Vgs=0 senza bisogno di andare negativi, ma magari sbaglio.

Ciao
Francesco.

Firma di IZ2DQB

73,
Francesco IZ2DQB.

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ix1ixg

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Inserito il - 16/12/2017 : 18:56:32
Ciao Francesco, fai come ti ha consigliato Franco, tutto più in fretta possibile... dalla configurazione che descrivi, fisiologicamente l' ultimo evento che verrà eseguito è l' interruzione della potenza di uscita... assicurati solo che il carico venga scollegato o che avvengano commutazioni solo DOPO che viene interrotta l' Rf in ingresso. Polarizzare negativamente i gate comporta una diminuizione della sensibilità di ingresso... una precauzione inutile, se il dispositivo è ben progettato e non ha tendenza ad autooscillazioni. Vedo dalla foto un arduino (mannaggia ormai quella schifezza è come il prezzemolo, te lo ritrovi da tutte le parti ) e la mancanza di condensatori di bypass su diversi componenti attivi di potenza... tutto quanto sarebbe da schermare per evitare cattive sorprese. Per l'overdrive, prevedi un attenuatore adeguato in ingresso... ti salvi assolutamente anche da eventuali spike provocati dall' rtx. Buon Natale a Tutti, Dave.


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IZ2DQB

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Inserito il - 16/12/2017 : 19:44:40

Ciao Dave,

grazie anche a te. Si, in caso di protezione faccio fare tutte le protezioni nel minore tempo possibile, senza particolari sequenze o ritardi fra un' azione e la succesiva.

I componenti attivi che vedi sono:

2 regolatori step down che portano I 50 V dell' alimentatore a 12 V
1 7805
2 mosfet pch IRF5210 in parallelo che tagliano la Vdd in caso di protezione
2 IRFN44 che pilotano in PWM le 2 ventole
1 IRFN44 che taglia il PTT
1 IRFN44 che mette a massa il bias
poi c'e' un sensore di corrente da 50A

manca ancora un po di roba, tipo I diodi di bypass sulle ventole e sui rele', gli zener sugli ingressi analogici del micro e qualche condensatore di bypass, come dici.

Si, il micro e' il solito arduino UNO con programmino sviluppato in proprio. Per adesso e' solo appoggiato sulla scheda ma non ancora collegato. Mi piace Arduino ... mi piace pensare che il mio lineare sia controllato da un pezzo di silicio infintamente piu' potente del computer che portava gli uomini sulla Luna.

A ri-grazie e a ri-auguri a tutti.

Ciao,
Francesco.

Firma di IZ2DQB

73,
Francesco IZ2DQB.

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ix1ixg

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Inserito il - 16/12/2017 : 22:36:12
Ciao Francesco, perfetto, come ti scrivevo, cura particolarmente le schermature e i bypass, utilizzando device come microcontrollori e regolatori pwm è piuttosto comune che ci si ritrovi ad arrecare disturbo al proprio ricevitore... Per quanto riguarda il controllo dell' amplificatore con il micro, si può certamente fare, ma con arduino di mezzo eviterei come la peste di affidargli qualsiasi tipo di controllo relativo al funzionamento dello stadio di potenza e soprattutto delle protezioni... in pratica, gli affiderei solo il controllo del display... Tieni conto che se si blocca, sono dolori e anche avendo ben chiare le tecniche di programmazione di tali dispositivi, si rischia di allungare troppo delle tempistiche che potrebbero risultare vitali. Complimenti per la realizzazione. Buon Natale a Tutti, Dave.


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iz2hfg

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Inserito il - 17/12/2017 : 09:50:41

Caro Francesco,
Come giustamente afferma il mio amico Dave, prevedi ottimi blocchi contro la RF!

Arduino è stato progettato da chi non capisce una mazza di schermature, ma non solo, chi lo ha implementato non ha seguito nemmeno le indicazioni del produttore del microcontrollore (Atmel) quindi anche se nel complesso "la pensata" è stata assolutamente geniale, purtroppo il tutto è frutto di informatici (che conosco fin troppo bene) e....... non certo da "esperti" (parola grossa infatti bastava conoscere la prima pagina del libro) in telecomunicazioni!

Cura benissimo la parte di alimentazione di Arduino (consiglio spassionato usa un alimentatore lineare) e fai largo uso di ferriti sui cavi con filature ordinate e con fughe verso massa evitando possibili loop di massa.
Occhio con il PWM perché è un potenziale generatore di rumore a largo spettro quindi anche qui filtra (pigreco e ferriti) l'uscita verso le ventole.

Inoltre ti consiglio vivamente di misurare i tempi di intervento (e non dalla rilevazione data da Arduino ma prima!) di tutta la catena delle protezioni fino alla fine onde comprenderne i tempi oggettivi.

Per il discorso PA e tensione negativa "forzata" rispetto alla massa, la stessa induce (semplificando) una sorta di "spegnimento" del mosfet e quindi è una cautela in più rispetto ad eventuali fenomeni di captazioni indesiderate considerando che il guadagno di tali dispositivi è davvero molto molto elevato.
Per la chiusura su impedenza caratteristica anche quando il PA non è pilotato, la cosa non indispensabile ma è una sorta di protezione in più contro eventuali fenomeni (spike) di captazioni indesiderate e/o problematiche (indesiderate ovviamente) che potrebbero interessare il sequencer.

Buon divertimento!

Modificato da - iz2hfg in data 17/12/2017 10:22:35

Firma di iz2hfg

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IZ2DQB

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Inserito il - 17/12/2017 : 13:33:46

OK, OK, mi avete convinto

. Il Re d' Ivrea non e' stato pensato per lavorare in ambiente RF ostile, quindi vedo di cercare di proteggerlo. Condensatori di bypass ne sto mettendo una carrettata, adesso vediamo di mettere un congruo numero di ferriti. E poi vedremo,... ho messo in conto che un LDMOS possa anche sacrificarsi in sede di testing, partiro' con cautela. Per adesso sto ancora aspettando la scheda del p***et dalla Russia che ho ordinato piu' di un mese fa' ...

Giusto per puntualizzare, la parte RF (attenuatore, p***et, passa basso e tandem match) si trova in zona schermata e ventilate oltre la paratia verticale di alluminio che si vede nella foto. Le entrate/uscite di servizio (bias, temperatura, potenza diretta e inversa) avvengono attraverso condensatori passanti e cavi schermati.

Per quello che riguarda la attenuazione in entrata ho messo un attenuatore da -6dB in entrata oltre a quello da -3dB gia' presente sulla scheda; in questo modo dovrei pilotare con piu' di 20W per avere la potenza piena in uscita. Un buon margine sulla potenza minima erogata dall' RTX.

Avevo pensato anche all' alimentatore lineare separato per la bassa tensione, ma per adesso vedo come va' lo step down e che rumore genera e poi vedo.

Ciao,
Francesco.

Modificato da - IZ2DQB in data 17/12/2017 13:34:44

Firma di IZ2DQB

73,
Francesco IZ2DQB.

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ix1ixg

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Inserito il - 17/12/2017 : 22:18:48
Ciao Francesco, per l' attenuatore, volendo pararsi per bene il fondo schiena, sarebbe utile scegliere un valore che con la massima potenza erogabile dalla radio, l' ldmos non subisca danni... gli spike, solitamente non superano mai la massima potenza erogabile dal trasmettitore... un valore ragionevole potrebbe essere quello che comporta un livello massimo di compressione compreso tra 1...1.5 dB anche in funzione della linearità di guadagno complessiva nelle varie bande, valutando se necessario, la perdita di inserzione dei vari filtri... Per l' alimentatore, scegliere un modello lineare comporterebbe un calo drastico del rendimento complessivo... per quello conviene scegliere davvero un componente a commutazione, i flatpack della Eltek offrivano ottime prestazioni dal punto di vista del noise, se hanno mantenuto le stesse caratteristiche potrebbero rappresentare un' ottima scelta. Per limitare i ricircoli vari di rf conviene utilizzare un cella LC (L in serie alla linea e C in parallelo al ground) con L verso la parte che genera rumore... i valori per i componenti andrebbero scelti in funzione del tipo di disturbo da bloccare... in genere 200uH e 0.1uF rappresentano un buon compromesso. Buon Natale a Tutti, Dave.


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IZ2DQB

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Inserito il - 18/12/2017 : 10:53:50

ix1ixg ha scritto:

Ciao Francesco,

Per l' alimentatore, scegliere un modello lineare comporterebbe un calo drastico del rendimento complessivo... per quello conviene scegliere davvero un componente a commutazione, i flatpack della Eltek offrivano ottime prestazioni dal punto di vista del noise, se hanno mantenuto le stesse caratteristiche potrebbero rappresentare un' ottima scelta.

Ciao Dave,

si, per la parte a 50 V utilizzo il flatpack 2 da 2000W, non mi sogno di fare un alimentatore lineare.
Era per la parte di servizio a 12V: avevo pensato di utilizzare un alimentatore lineare separato, ma per ora ricavo i 12V scalando i 50V con 2 step down in parallelo.

Ciao,
Francesco.

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73,
Francesco IZ2DQB.

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iz2hfg

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Inserito il - 18/12/2017 : 15:33:39

Ciao Dave,
D'accordo, ma la mia indicazione riguardo "l'alimentatore lineare" riguardava esclusivamente la logica e/o Arduino.

Buon Natale a te e famiglia!

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IZ2DQB

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Inserito il - 18/12/2017 : 16:18:43

Grazie a tutti per i consigli e di nuovo buone feste.

Ciao,
Francesco.

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Inserito il - 19/12/2017 : 00:51:35
Ciao a Tutti, si ragazzi, riguardo all' alimentatore, avevo letto io male... Francesco, se la corrente necessaria ai servizi non è molta, qualche centinaio di mA puoi sempre pensare a un preregolatore con transistor e zener preceduto da un resistore da 5...7 W da far seguire ai classici 78xx... anche se non molto elegante io in diversi casi ho risolto così... Ciao a Tutti e ancora Buon Natale, Dave.


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IZ2DQB

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Inserito il - 19/12/2017 : 22:29:55

ix1ixg ha scritto:

Ciao a Tutti,

si ragazzi, riguardo all' alimentatore, avevo letto io male... Francesco, se la corrente necessaria ai servizi non è molta, qualche centinaio di mA puoi sempre pensare a un preregolatore con transistor e zener preceduto da un resistore da 5...7 W da far seguire ai classici 78xx... anche se non molto elegante io in diversi casi ho risolto così...

Ciao a Tutti e ancora Buon Natale, Dave.

Ciao Dave,

si, ci avevo pensato e lo ho provato, solo che i servizi consistono in 2 ventole (1A ciascuna a pieno regime) 2 rele (160 mA ciascuno) e la logica (poca corrente). Anche limitando il salto di tensione a soli 30V (facendo poi fare il resto ai 7812), sul transistor ci sarebbero 75 W da dissipare.

Allora ho trovato questi, e ne ho messo 2 in parallelo: fanno il loro dovere senza scaldare.
Si, lo so', sono un po' rumorosi a livello di RF ... vedo se riesco a conviverci.

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Nel frattempo ho imparato che le ventole non amano il PWM: a bassi duty cycle girano piano (OK) ma fanno un rumore infernale. Ho dovuto mettere un paio di robusti elettrolitici in parallelo.

Ora l' accrocchio si presenta cosi'. Manca sempre il p***et ...

Ciao,
Francesco.

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73,
Francesco IZ2DQB.

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ix1ixg

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Inserito il - 19/12/2017 : 23:31:32
Ciao Francesco, si le ventole fischiano se ci vai giù di pwm... la soluzione giusta risiede proprio nell' utilizzare dei condensatori... 1 A per ventola, sono parecchi... io con il giochetto del preregolatore non richiedevo più di 0.5 A per cui non andavo oltre ad una 20ina di W da dissipare... Se i il rumore dei regolatori risultasse particolarmente fastidioso, puoi sempre pensare di montare delle ventole a 48 V ed utilizzare il trucchetto del preregolatore, oppure prova a montare dentro un contenitore metallico i 2 pwm, il trucco consiste nel montare sia in ingresso che in uscita la classica cella LC (nella giusta direzione)... rumore, non dovrebbe più uscirne.... Complimenti per la realizzazione. Buon Natale a Tutti Dave.


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