| |
G8MNY > TECH 15.08.16 18:05l 212 Lines 12393 Bytes #999 (0) @ WW
BID : 14687_GB7CIP
Read: GUEST
Subj: T500M 12V 500W HF Linear 1/2
Path: IW8PGT<IZ3LSV<IV3SCP<SR1BSZ<GB7CIP
Sent: 160815/0911Z @:GB7CIP.#32.GBR.EURO #:14687 [Caterham Surrey GBR]
From: G8MNY@GB7CIP.#32.GBR.EURO
To : TECH@WW
By G8MNY (Updated Jul 16)
(8 Bit ASCII graphics use code page 437 or 850, Terminal Font)
A few years ago I bought an old (1977) large commercial Trans World Electronics
Inc, 12V HF Amp for "MEDIUM POWER Air/Ship/Army" use. at a local junk sale.
///////////////////////³ 2-30MHz, 4x 150W push pull amps in parallel.
/////////////////////// ³ > 10dB gain, 70W max drive. (typical 15-40W)
/////////////////////// /³ IMD 3rd Order -32dB @-500W, -36dB @ 400W.
/////////////////////// / ³ PA harmonics to better than -43dB.
/////////////////////// / ³ 13.6V @ 75 Amps needed for full 600W output!
/////////////////////// / / 1kW DC input, Infinite SWR rated, <2:1 recom.
³³³³³³³³³³³³³³³³³³³³³³³³ / / 15A charger & car battery will power it (SSB).
ÚÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ¿ / Thermal 70øC heatsink shutdown.
³T500M __ ____ ³ / Over current 75A trip (high SWR & over drive).
³ o<ð [__] [____] ³/ Manual & Remote operation (On & Band select).
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ Weight 8kg.
It was cheap as it had a fault, it came with the handbook, so I expected a
problem or two. On examination it basically worked OK "no blown amps", but it
had a faulty band switch. That was just a "light contact" on the single wafer
switch, causing non operation, or no "band filter relays selected" (no RF
output path!) & easily fixed once the switch was stripped down.
S C H E M A T I C
Rx & low power through path
DriveÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿Ant
RIG____/ ÚÄÄÄÄÄ¿50êÚÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄÄÄ¿50ê ÚÄÄÄÄÄÄ¿ \___ANT
|ÀÄÄÄ´AttenÃÄÄÄ´Splitter³ ³CombinerÃÄÄÄÄÂÄ/Ä´FilterÃÄ\ÄÂÙ|
| 70WÀÄÄÄÄÄÙ30WÀÄÂÄÂÄÂÄÂÙ ÚÄÄÄ¿ ÀÂÄÂÄÂÄÂÄÙ600W³ | ÀÄÄÄÄÄÄÙ | ³ |ptt
| Max Max ³ ³ ³ ÀÄÄ´PA1ÃÄÄÙ ³ ³ ³ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ³
| ³ ³ ³200êÀÄÄÄÙ200ê³ ³ ³ ÃÄ/Ä´FilterÃÄ\Ä´
| ³ ³ ³ ÚÄÄÄ¿ ³ ³ ³ ³ | ÀÄÄÄÄÄÄÙ | ³
PTT>ÄÄÄÙ Drive ÚÄÄÄÄ¿ ³ ³ ÀÄÄÄÄ´PA2ÃÄÄÄÄÙ ³ ³ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ³
/Ä´BiasÃÄ> ³ ³ 200êÀÄÄÄÙ200ê ³ ³ ÃÄ/Ä´FilterÃÄ\Ä´
³ ÀÄÄÄÄÙ ³ ³ ÚÄÄÄ¿ ³ ³ ³ | ÀÄÄÄÄÄÄÙ | ³
Trip ³ ³ ÀÄÄÄÄÄÄ´PA3ÃÄÄÄÄÄÄÙ ³ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ³
ÚÄÄ¿ DC³ ³ 200êÀÄÄÄÙ200ê ³ ÃÄ/Ä´FilterÃÄ\Ä´
12V___³/_³_/ÄÁÄ> ³ ÚÄÄÄ¿ ³ ³ | ÀÄÄÄÄÄÄÙ | ³
ÀÄÄÙ | ÀÄÄÄÄÄÄÄÄ´PA4ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ³
| 200êÀÄÄÄÙ200ê ÀÄ/Ä´FilterÃÄ\ÄÙ
Band Switch| | ÀÄÄÄÄÄÄÙ |
or Remote> ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
L A Y O U T (Bottom cover off)
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ Äij
Þ³~~~~~ÄÄ Pot PushPull | ÚÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄ¿ ÃÄ¿
ݳ100 ³ Bias =()=´±±±±³Output ³Relay³ >15MHz Filter³Relay³ ÃÄÙRig
ݳAmp ³Circuit [±] PA1 Transformers ~~~~~ ~~~~~ ³SO239
Þ³Meter³ [±] =()=´±±±±³ | ÚÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄ¿ ³
³-----~~5R [±]Input ³Relay³8-15MHz Filter³Relay³ ³ÜÛ 13.6V
³ [±]Spliter=()=´±±±±³ | ~~~~~ ~~~~~ /³+ß DC 75A
³ÄÄÄÄÄÄ. [±] [±] PA2 ³ÚÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄĿݳ-Ü Wing
³75A DC ÃÄÄ[±] [±] =()=´±±±±³³ DC ³ ³Relay³ 5-8MHz Filter³Relay³Û³ßÛ Nuts
Þ³TRIP & Ã()shuntÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜRelay³ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÛ³
/³ON/OFF ³__Üßßßß =()=´±±±±³ÀÄÄÄÄÙ ÚÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄ¿ ³12 Way
ß³======' PushPull[±] PA3 ³ | ³Relay³ 3-5MHz Filter³Relay³ ³Jones
³Drive³ Driver[±] =()=´±±±±³ [±±]Output~~~ ~~~~~ ³Socket
³Relay³ Transformers [±±]CombinerÄ¿ ÚÄÄÄÄÄ¿ ³
³~~~~~ =()=´±±±±³ [±±]| ³Relay³ 2-3MHz Filter³Relay³ ³
³| ThermSw [±] PA4 ³ [±±] ~~~~~ _____ ³SO239
Û³|Band [±] =()=´±±±±³ | ³ Ant ³ ÃÄ¿Ant
³|Switch P.A. PCB :RF lead: FILTER PCB ³Relay³ ÃÄÙ
³ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ ÄÄ~~Äij
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ
PA protection is from a 75A fast magnetic trip for bad SWR & over drive, it has
an external calibrated shunt, and a thermal 70øC auto resetting cut off switch.
The 100A ammeter uses 10cm of the thick DC lead as it's calibrated shunt.
The bias supply is a simple 2 transistor thermally tracked circuit provides up
to 2.2A of current @ 0.69V for the 4 class AB push pull amps. Excluding other
currents, PA quiescent current should be 1.6-2A, (it does give the best two
tone linearity results at around that level. See 5/)
P A R A L L E L A M P S
Four identical push pull Amps use pairs of PT9847 100W HF transistors with in &
output matching transformers consisting of 5 or 3 ferrite rings stacked on 2x
1/2 turn brass tubes for the low Z side of the 5:1 turns ratio, smaller ones
are used for the driver & much larger ones for the outputs. A large amount of
RF NFB is (for good linearity) provided by 47ê 5W & u1 collector to base on
each transistor.
Input & Output Transformers use...
NFBÚÄ47Ä¿ 1:5 Input 3 rings/side, Output 5 rings/side
200ê 5:1 u1=== ÃÄÄÂÄÄÄÄÄ¿ ______ CollectorÄÄ´±± ±± ±± ±± ±±Ã+PCB
ÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄÁÄÄ´< e ³ ³|( 200ê or Base tube~~~~~~~~~~~~~~tube
5W 5 )|³ Á ³1n2 _)|( 5 Turn /////______________ \\\\\
Turn )|(__ NFB === ³ )|( Output 5 |||||³±± ±± ±± ±± ±±³ |||||
Input)|( ³ u1ÚÄ47Ä¿ ³ ³ ³|( >150W turns||||| Ã+|||||
)|³ ³ === ÃÄÄÁÄÄÄ)ÄÙ|( |||||³±± ±± ±± ±± ±±³ |||||
)|ÀÄÄ)ÄÄÄÁÄÄ´<PT9847 ³ Á \\\\\~~~~~~~~~~~~~~~/////
Á ÃÄbias ³e ÃÄÄÄÂÄÄÄÄ+12V tube______________tube
.6V @.7A ===2u2 ³ u1=== ===1mF @20A CollectorÄÄ´±± ±± ±± ±± ±±Ã+PCB
ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÄ or Base Ferrite ring stack
The inputs & outputs are wired up from the drive splitter & to the output
combiner with staggered wire lead lengths, so all the RF signals ends up
exactly in phase.
ÚÄÄÄÄÄÄ>PA1>ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ Splitter & combiner both have out of
(|_100R_ _100R_|) balance dump 100R to soak up any amp
_(| 1W ³ 200ê ³ 5W |)_ differences for best stability &
³ (|_100R_³ AMPS ³_100R_|) ³ linearaity. Ferrite ring & tube
³ (| 1W ³ ³ 5W |) ³ construction like transformers.
50ê ³ ÀÄÄÄÄÄÄÄ)Ä>PA2>ÄÄÄÄ)ÄÄÄÄÄÄÄÙ ³ ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
Drive>´SPLITTER ³ ³ COMBINERÃ>50ê 100ê 100ê 100ê 100ê
25W ³ ÚÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄÄ>PA3>Ä)ÄÄÄÄÄÄÄ¿ ³600W ³ ___ ___ ³ ³ ___ ___ ³
³ (|_100R_³ ³_100R_|) ³ _³|___X___|³_ _³|___X___|³_
³_(| 1W ³ 200ê ³ 5W |)_³ ±³|³± ±³|³± ±³|³± ±³|³±
(|_100R_³ AMPS ³_100R_|) ±³|³± ±³|³± ±³|³± ±³|³±
(| 1W 5W |) ~~|~~~~~~~|~~~~~~|~~~~~~~|~~\Drive
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ>PA4>ÄÄÄÄÄÄÙ PA1 PA2 PA3 PA4 Output
F I L T E R S
There are 10 relays that in pairs switch in 1 of the 5 QRO 2 section PI low
pass band filters, & reduce the quite high PA harmonics to > -43dB.
N.B. there is no PA RF output path without a pair of band relays operated!
Filter In Filter Out
______Relay Relay______ Band C1/C3 C2
From /ÄÄÂÄÄ())))ÄÄÂÄÄ())))ÄÄÂÄÄ\ To 2-3MHz 390+430p 750+680+270p
Combiner³ ³ L ³ L ³ ³ Aerial 3-5MHz 390+120p 750+270p
³ === === === ³ Relay 5-8MHz 270+47p 430+200p
³ ³C1 ³C2 C3³ ³ 8-15MHz 82+82p 200+150p
ÄÄÄÄÄÄÁÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÁÄÄÄÄ 15-30MHz 82p 56+120p
The Cs are all 2-3kV RF types. The Ls are wound 2cm ferrite rings, or air for
the highest range. Using several Cs in parrellel not only gets the odd filter
value, but also gives greater current handeling & reduced lead inductance.
H E A T S I N K
At 25øC ambient in free air, the very large heatsink does not need a fan on 30%
duty SSB, despite only the front part getting quite hot. But carrier modes are
to be avoided (input attenuator overheats on lower bands!) or the temperature
might rise above the thermal 70øC auto resetting cut off switch.
M O D I F I C A T I O N S
1/ LED INDICATORS, REDUCED STANDBY CURRENT & GIVE RELAY SEQUENCING.
Current was quite high in Rx mode, I found all the relays would operate OK
down to 7V. So I added series Rs to reduce the currents by 30% for the slow to
operate ones, & I used the R's added voltage drop to light 2 status LEDs too.
ÚAmmeter¿ ON Drive
+12V>ÄTRIPÁÄShuntÄÁÂÄÄÄÄÄ\ÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄ\ÄÄ>Bias
75A ÚÄÄÄÄÁÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÁÄÄÄ¿ === PA ÚÄÄÁÄÄ¿ÚÄÄÁÄÄ¿ Regulator
³ DC ON ³ ³Filter³ _³_3000uF ³Drive³³ Ant ³
³Contactor³ ³Relays³ /// ³Relay³³Relay³
ÀÄÄÄÄÂÄÄÄÄÙ ÀÄÂÂÂÂÂÙ ÀÄÄÂÄÄÙÀÄÄÂÄÄÙ
ÚÄ100Ä´ ³³³³³ Red ÚÄ100Ä´ ³
Green _³_ 1W oooooo Tx _³_ ³ ³
ON <=\_/ 75R /³\ LED<=\_/ 33R ³
LED ÀÄÄÄÂÂÅ¿ ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÙ ³
oooooo e\³ ³
/³\ PNP ÃÄððÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄ<PTT
³ 2N2905/³ Fbead 80mA
_³_ _³_
/// /// Relay back EMF diodes & RF caps not shown
Added components mounted on or near the band switch.
Input & output filter relays (not in Rx path) are NOW only operated when the
PTT is active, from a PNP emitter follower. The drive relay that also puts on
the PA Bias, is last to operate wih a series LED too is also buffered. But the
Ant relay must be faster, so it is left directly on the PTT line! These
modification save about 300mA on standby & helps keeps the filter relay
contacts clean! It also reduces the PTT current to 80mA (limited PTT current
on my exciter's reed relay). And the slight voltage differences is all that is
needed to ensure the relays all operate in the right sequence order, so no
QRO RF contact splats.
2/ RIPPLE SMOOTHIMG & RF on DC LEADS
Only 3x 1000uF was fitted on my PA's +12V rail, the diagram showed 3x 2200uF,
& having a large bag of similar 1000uF caps, I added 7 more symmetrically
stacked up around the 4 amplifiers to give 10,000uF in all, much more than
that might weld up the DC contactor! Each of these Caps can give a few amps at
audio, reducing some of the battery lead AF ripple current.
To stop RF on the DC leads (don't want any in the shack), I added a 1uF non
eletrolytic internally across the DC terminals & another 0.5uF from +12V to
the nearby RF In ground.
3/ DC LOSSES
This QRO amplifier has very high currents, a drop of 1V = 100W less peak RF
power! DC lead losses & the use of unsoldered crimp connectors all adds up.
So with the amplifier into a dummy load, I use a DVM on 2V range from battery
-ve & +ve to highlight where the voltage was being lost... drops on the leads,
contactor, & tags. (If RF gets up your meter use 1k R in series as RF stopper
at probe end)
Metal case connection of the -ve terminal had not been used, it could reduce
the internal earth wire loss, it was just bolted on painted panels. So I
ground off the paint around the earth post, greased the bare aluminium to keep
the air away, & bolted it up tightly. I did the same to back panel to heatsink
screws with lock washers etc.
External DC cables, I use short "starting grade cables" to a large battery, or
30A leads to 2 small 24AH batteries & a 30A PSU, see "battery leads" below,
4/ DC FUSE
There was no low current fuse, so I soldered in a 3A one in the small wiring
feed (to the band switch) to reduce the risk of an internal fire!
See part 2/2
Why Don't U send an interesting bul?
73 de John, G8MNY @ GB7CIP
Read previous mail | Read next mail
| |
