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MRF 300 Endstufe 300 W
#1
Guten Tag,
ich habe mich mal im Forum eingelockt. Ich sah im alten Forum einige Beiträge zu Endstufen mit MRF 300 konnte jedoch nicht antworten. Eigentlich schade...

Einen Verstärker stabilen low cost Verstärker mit etwa 2-3 € Materialkosten pro W zu bauen ist mein Ziel. 

Gelesen habe ich viel im Netz. 
Geglaubt habe ich, nah sagen wir mal 50%. Wirklich belastbare Bau- oder Erfahrungsberichte fand ich nicht. 
In der "UKW Berichte" war jetzt ein Bericht von DB1NV dazu. Das ist aus meiner Sicht der erste belastbare Bericht und hat mich etwas geschockt. Ich plante ich doch mit 500W. Das wird wohl verzerrungsfrei nicht funktionieren und hat mich ein bisschen geschockt. Ein Downgrade scheint jetzt notwendig. Also 300W, 6db mehr, ist das revidierte Ziel. Dafür stabil.- 300W oder 500W? Auf den Band wird man das nicht unterscheiden können. Smile Smile

Ich habe also vor, mir so ein Ding zu bauen. Der Verstärker kommt in ein nur 290x 265x125 mm großes Gehäuse, incl. Kühlkörper, also lediglich 82 mm lichte Höhe innen. Es geht also eng zu.
Dafür passt es dann in meine TS590SG DIY line.-  Smile Smile

Mir geht es vor allem um einen Erfahrungsaustausch zu den Komponenten die ich geplant habe:

MRF 300 V2 Board von DX World e für 500W, bei mir nur 300W.-
LPF Filter Board von Rasvan, qrpblog
Protection Board mit SWR Bridge von DX world e

Hier meine Fragen dazu:
Das HF- Board hat etwa einen Wirkungsgrad 54% bei 300 W out, also werden 254W als Abwärme bei Dauerstrich produziert. Gemäß Bericht von Jochen, DB1NV.
Filtererwärmung lassen wir mal außen vor. Wie habt Ihr das Abwärmeproblem gelöst? Welchen Ansatz hattet Ihr? Man kann ja nicht mit Dauerstrich CW agieren. Erfahrungsgemäß sendet man ja nicht ständig mit Dauerstrich in CW Big Grin , FT8 mache ich nicht Smile Smile (da sind schon 100W zu viel) und RTTY auch nicht. SSB ist etwa bei 30% PEP.
 
Meine Lösung sieht hier ein Tastverhältnis von etwa 30-50% vor. Würde etwa 100W Verlustleistung bedeuten, die es abzuführen gilt. Der KK hat 0,3 W/K, d.h. er kann das ohne Lüfter bei einem Tastverhältnis von 30%- 50% gerade noch und wird bis zu 80° C warm.  
Ist das Tastverhältnis realistisch?

Ich plane einen Konvektionskühler der die gesamte Oberseite meines Gehäuses abdeckt. Er ist etwa 260x 290x 40 mm groß. Das sieht dann so aus wie bei der KPA 100 von Elecraft, nur größer. Wobei die Front und die Rückseite aus optischen Gründen geschlossen sind. 
Dazu gibt es noch einen Gehäuselüfter, Noctua, 80 mm(35m³/h) und einen Lüfter, Noctua, 60 mm (23m³/h), der das HF Board direkt frontal, von unten anbläst. Beide laufen nur im Bedarfsfall, Temperatur gesteuert. Lufteintritt für den Gehäuselüfter ist dann unten etwa 50mm von vorne über einen Schlitz 200x20 mm. Ich wollte ohne Lüfter bauen. Das lässt sich so wie es aussieht jedoch nicht realisieren. Die Noctua Lüfter sind sehr gut, sehr leise aber auch teuer. Der Werkzeugpreis für die großen Lochsägen der Lüfterlöcher muss ja inkludiert werden.-
Die Boards, LF und Protection werden upside down an den Kühlkörper gehangen und ggf. gegen Strahlungshitze mit einem Alublech in Sandwich Bauweise geschottet. Das HF Board erhält einen 3mm dicken Head Spreader aus CU in der Größe des HF Boards. Er wird poliert und die MRF 300 werden mit Grizly Thermalpaste montiert. Ebenso wie der Spreader auf dem Alu Kühlkörper.

Das neue HF- Board von Dx world scheint ja zu funktionieren. Welche Erfahrungen habt Ihr hier? Ist der Bias Strom bei Erwärmung stabil? Liefert es stabil die ausgelobten 500W? Stimmt es, dass es das der MRF 300 in der Konfig. von DX World gegen ein SWR 2 resistent ist?
...
Der LPF von Rasvan qrpblog, wird in der Ansteuerung etwas geändert und kommt zum Einsatz, weil in mein Gehäuse NUR dieses LPF Board passt. 
Hat jemand die Filter gemessen, passen sie wie auf der Webpage behauptet? GGF. müsste ich die Filter noch anpassen. 
Wenn es passt, kann ich mir die Arbeit sparen.
...
Das Protektion Board von DX fasst ja alle wichtigen Schutzfunktionen außer der Temperatur zusammen. 
Welche Erfahrungen habt Ihr hinsichtlich der Abschaltungen von Speisespannung und hohem SWR  damit gesammelt?
ist die SWR Bridge hinreichend genau, etwa +_ 3%? oder besser? Die Genauigkeit von der DJ9PK SWR Meter wird ja sicher nicht erreicht.- Rolleyes Big Grin

Ich freue mich auf einen Gedankenaustausch. 

Schönes WE es 73 de Ingo
DL2AAA
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#2
Hallo Ingo, 

ich kann nichts zu den Modulen sagen die Du da verwenden möchstest, aber ich habe für unser Charly 25 Projekt ein eigenes PA Modul entwickelt, das haben wir auch auf der Amateurfunktagung in München im Frühjahr vorgestellt.

Es lief dort mit 280W Output in einer Morse Endlosschleife den ganzen Tag, die verwendete 400W  Dummy Load von Spinner war am Ende des Tages 95°C Warm, der Kühlkörper der Endstufe bei 45°C.
Der verwendete Kühlkörper ist von Fischer Electronic  300mm x 100mm mit 2 Noctua Lüftern gekühlt.
 
Die Eigenentwicklung war deshalb notwendig weil wir eigene Ansprüche haben, sie geht z.B. von 470KHz bis 160MHz mit 18dB Verstärkung +/- 1dB ausserdem muss sie Leerlauf - und Kurzschlussfest sein - maximale Leistung steht bei uns nicht im Vordergrund, die Zuverlässigkeit hat für uns Priorität.

Der Artikel von DB1NV ist sehr seriös und die ermittelten Daten stimmen in etwa mit denen unserer PA überein (bezieht sich auf Leistung und Stromaufnahme nicht auf den Frequenzbereich der ist bei uns oben und unten erweitert um 630m , 4m und 2m in Zukunft mit abdecken zu können ).

Aus Messungen kann ich Dir berichten dass 320W noch mit guter Signalqualität machbar sind 400W PEP hab ich auch getestet, Signalqualuität ist aber nur noch für FM zu gebrauchen (oder für ganz unerschrockene.....)

Die benötigte Kühlleistung ist einzig von den getroffenen Annahmen zum Duty Cycle abhängig - wenn Du nur SSB machst ist ein Kühlkörper der oben angegebenen Größe nicht notwendig.
 
DB1NV hat im Detail beschrieben warum mehr Leistung mit den MRF's nicht geht - die Gründe sind kurz zusammengefasst:

- bei einem 1:4 Ausgangstransformator begrenzt die maximal mögliche Betriebsspannung die Ausgangsleistung
- bei einem 1:9 Trafo scheiterst Du daran dass die Innenwiderständer MRF Transistoren relativ hoch sind - es braucht dann die BLF xxx Serie er bringt also die für 1:9 notwendigen Ströme nicht her

Bei 53V oder 55V Betriebsspannung kannst Du möglicherweise relativ krzfristig Betrieb mit 500W out machen ( bei 20KHz breitem Signal .... )

Angaben im Internet sind also mit Vorsicht zu geniessen - einige geben einfach die Datenblattwerte an - der Transitor ist mit 300W Out angegeben also machen 2 davon 600W... hi 
Im Datenblatt sind auch >70% Wirkungsgrad angegeben das ist dann beim Hersteller bei 25°C Betriebstemperatur mit 10uS langen Pulsen gemessen....

Die in Youtube vorgestellten Messungen beinhalten üblicherweise auch die erzeugten Oberwellen, die liegen bei etwa 10% im Normalbetrieb - im Sättigungsbereich wesentlich höher....
(bei 500W Out hast Du dann halt 100W Oberwellen...)

Üblicherweise gibt es zu den im Internet beworbenen Traumdaten auch keine IMD Messwerte...

Ähnliches sieht man auch bei kommerziellen oder Halb- kommerziellen Fertigendstufen, schau Dir mal die Datenblätter genau an, Du findests dann 1200W PA's bei denen im Kleingedruckten angegeben wird das nur bis 800W out akzeptabel IMD Werte erreicht werden.
Die Physikalischen Zusammenhänge gelten dummerweise für jeden...

Also zusammenfassend:

- Der Wirkungsgrad einer MRFxx PA liegt im Linearbetrieb im Bereich 50% bis 55%
- die für (breitbandigen!) Linearbetrieb sinnvoll erreichbare Ausgangsleistung liegt im Bereich 300W CW. 

Unsere PA geben wir mit 250W Output recht konservativ an, da ist dann halt immer noch ein bisschen Luft nach oben, die Betriebsspannung beschränken wir auf 50V.

Soweit mein Kommentar zum Thema - viel Spaß und Erfolg beim Basteln - ich hoffe der Kommentar hilft Dir.

73,Edwin - DC9OE

... hab mir gerade mal das Board angesehen - 53,5V Betriebsspannung (mutig) sind 759W Input bei den angegeben 14A (die sind übrigens okay verwende ich auch als Strombegrenzung). Die angegebenen 80% Wirkungsgrad sind aus der Fantasiekiste - wenn Du also 50% bis 55% annimmst kommst Du auf einen realen Output.

Bei 53,5V halt ein bisschen mehr als von mir oder DB1NV für 50V angegeben...

73,Edwin - DC9OE
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#3
Hallo Erwin,
danke für Deine Antwort! Super!
Dann passen meine Annahmen und Recherchen. Da bin ich auf den richtigen Weg.
Ich denke bei einem duty cyle von 30-50% bin ich dann gut aufgehoben und dann passt mein Kühlkörper. Ich werde wie beschrieben bei 50V Versorgungsspannung auf 300W CW, 50% duty cyle bleiben. Ich mache ja nur SSB und CW. Das vorhandene PS Huawai R4850G2 liefert 50V.

Wie Jochen, DB1NV schreibt:" Wer dem Drang immer noch ein bisschen mehr als 250- 300W herauszuholen widersteht, erhält einen zuverlässigen Verstärker." Zitat Ende. Du hast es ja bestätigt...
 
Wie ich schon geschrieben habe, halte ich die Angaben im Netz alle für etwas geschönt. 

Ich konnte einige OMs ausfindig machen, die MRF 300 Endstufen mit DX World und qrp blog gebaut haben. Ich habe Fragen gestellt. 
Antworten habe ich keine bekommen.  Huh   

Für mich reichen die 300W CW. Allerdings sollten die dann auch betriebssicher zur Verfügung stehen. Das ist das Ziel des Projektes. 
Das sind immerhin 6db mehr und ich muss meine gesamte Anlage nicht mit neuen Kabeln, Mantelwellensperren etc. aufrüsten. Ich sehe das durchaus als Vorteil an und die 2db mehr, die ich bei 500W mehr bekäme...sind leider auf den Band nicht hörbar. Dafür ist der Aufwand im Verstärker, wie wir wissen, um einiges höher und 2 paar MRF 300 passen auch nicht ins Gehäuse.-
...
 
Euren Charly 25 habe ich in MUC gesehen. 
Eine sehr begrüßenswerte Entwicklung aus einem OV heraus. 
B26 hat ja auch so etwas gemacht. Reinhard ist mit RF Kit jetzt sehr erfolgreich damit. Ich wünsche Euch ebenfalls eine so erfolgreiche Weiterentwicklung.
Leider hatte ich an dem Samstag in MUC keine Möglichkeit neben den Vorträgen mal einen ausführliches Gespräch dazu zu halten. Trotzdem: Weiter so!
Zum nächsten AFU Tag komme ich sicher wieder nach MUC. Die meisten Vorträge dort waren gut. 

Es würde mich freuen, wenn wir uns dort kennenlernen. 
73 de Ingo
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#4
Hallo Ingo, danke und Dir dann viel Erfolg beim Basteln. Dein Kühlkonzept sollte für den Zweck locker ausreichen!
Wäre schön wenn wir uns bei der nächsten Afu Tagung treffen und diskutieren könnten - lass mich mal wissen was Deine Erfahrungen mit dem DX-Patrol Modul sind.

Eine kleine Ergänzung hätte ich noch - wenn möglich bau eine Strombegrenzung mit ein (14 oder 15A) dann hast Du mehr Sicherheit für Deine Transistoren.
Was glaube ich auch nicht auf dem Board ist, ist ein Schutz für die Gates.

Die MRF halten nur -6V und +10V an den Gates aus deshalb ist es sinnvoll einen Schutz einzubauen.

Anbei ein Auszug aus der Schaltung für unserer Charly PA zur Info der funktioniert ohne den Frequenzgang zu beeinflussen ....

   

73,Edwin - DC9OE
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#5
Hallo Erwin,
danke Dir sehr. Habe ich abgespeichert.
Bezüglich DX Patrol meinst Du sicher DX World E oder?
Ich bin auch auf QO100 tätig und könnte über DX Patrol gutes berichten aber in diesem Zusammenhang hier meinst Du sicher DX World E oder?

73 de Ingo
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#6
... sorry ja, meinte DX World und hatte irgendwie DX Patrol im Kopf.... :-) Viel Erfolg.
73,Edwin
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#7
Hallo Edwin,
alles klar und bitte entschuldige das ich Deinen Namen falsch geschrieben habe.

73 de Ingo
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#8
... kein Problem... :-) .... Dir viel Erfolg.
Die MRF's sind übrigens extrem robust, die einzige zuverlässige Methode sie kapputt zu machen besteht darin am Eingang zu viel Power zu machen.
Mit 3dB Dämpfungsglied am Eingang brauchen sie max. 5W zur Vollausteuerung!
73,Edwin
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#9
...das wäre ja gut Edwin.
Ich kann ja nur auf 5W runter mit den TS590SG. Mit 3db Dämpfungsglied sollte es dann passen. Ich kann mich dann ja rantasten..
Habt Ihr zufällig auch die SWR Resistenz geprüft?
73 de Ingo
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#10
Ingo, ja hab ich.

War aber eine Sch... Idee - aber nicht dass ich die Endstufe kaputt gemacht hätte.

Hatte mir gedacht ich teste sie mal an meiner Enfed Antenne ohne Tuner, auf einigen Bändern ist das SWR schön miserabel.
Funktioniert im Prinzip gut - hab eine Überstrom Sicherung drin den Transistoren passiert also nix...

Nur hab ich dabei das Antennenkabel mit der rücklaufenden Leistung an meinem Charly TRX vorbeigeführt und zwar vorne am Display... das war dann tot, war zuviel HF....

Also Vorsicht im Shack mit Kabeln die massive HF führen, man kann es so blöd machen wie ich und dann gibt es Kollateralschäden....

In Zukunft kommen die zu testenden PA's ins Gartenhaus und der TRX bleibt im Lab....das Koax kabel verläuft in der Erde dann passiert da nichts mehr...

Dir weiter viel Spaß beim Basteln - und bau eine Sicherung gegen zu viel Strom ein oder nutze ein Netzteil das von Haus aus nur 15A kann dann wirst Du Deine PA kaum kaputt kriegen können...

73,Edwin - DC9OE
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