Catatan Awal Eksperimen Class E Amplifier HF

Eksperimen ini masih mentah, jadi ini catatan saja sambil jalan. Class E amplifier HF ini khusus untuk komunikasi QRP mode CW dengan target 5W. Tidak ada alat ukur memadai dalam eksperimen ini, tapi lumayan terbantu dengan simulasi LTSPICE. Hanya sayang, apa yang berhasil di simulasi tidak berlaku di kenyataan.

Ada beberapa draft rangkaian yang saya coba utak-atik. Di bawah ini salah satunya. Jangan dibuat, karena masih kacau hasilnya. Kedepan, jika ada hasil positif, saya akan menampilkannya. LTSPICE perlu akal-akalan untuk membatasi daya 24mA misalnya. Jika tidak, maka drive daya dianggap tanpa batas.

Draft1

Efisiensi diatas 80% adalah tujuan eksperimen class E ini. Mengingat perangkat yang dibuat akan ditenagai oleh baterai 12V dan dibawa naik gunung. Anggap saja begitu hehehhe. Jika efisiensi hanya 50%, maka rangkaian class AB sudah cukup.

Tujuan lain adalah semurah dan semudah mungkin untuk direplikasi. Paling gak anak SMP/SMK kalau mau buat tidak kesulitan. Ini mengandaikan komponen mudah didapat dipasaran.

Mosfet yang sudah saya coba BS170, 2N7000, dan IRF510. Baik BS170 maupun IRF510 atau kombinasi keduanya hanya keluar 1,5W. Repotnya, saya tidak bisa memastikan komponen yang saya pakai original atau KW. Ingin saya dari Si5351 langsung drive ke final Mosfet. Baiklah kalau ada buffer untuk Si5351 yang hanya keluar 2,7Vpp.

Prinsip rancangan Class E saya sederhana. Saya mendapatkan ide ini dari NA5N dan N7VE. Rancangan QCX punya Hans Summer juga sederhana dan bisa di utak-atik.

Menggunakan square wave dengan signal Naik dan turun secepat mungkin saat drive final Mosfet. Ini untuk menghindari zona linear ala Class AB. Karena mode SSB butuh zona linear yang lebar, maka efisiensi drop sampai 40-50%. Sedang model CW hanya transisi signal saja saat naik atau turun yang mau tidak mau akan melewati zona boros daya ini. Ada T(rise) dan T(off) yang diusahakan sekecil mungkin.

Zona linear yang terlalu lama akan memakan daya dan otomatis mengurangi efisiensi. Jadi memakai signal mode sinus dihindari. Tidak ada cara praktis menghasilkan gelombang kotak/square wave selain memakai gerbang logika. Alternatif yang kurang praktis bisa memakai komparator OpAmp.

Problem pertama, komponen gerbang Nand yang saya pakai 74HC00 punya Motorola. Ini IC digital lama yang saya temukan di rak saya. Ini beda karakter dengan 74ACT00 yang bisa drive sampai 24mA output digitalnya. Sedang tipe HC hanya keluar 4mA. Mosfet konvensional seperti IRF510 susah di drive dengan inputan 4mA langsung. Jadi problem pertama berkaitan dengan output daya square wave yang dihasilkan.

Problem kedua, dengan IC tipe 74HC adalah batasan input Low /High yang dikenali oleh IC tersebut. Tipe 74HC perlu 3,1V minimal agar dikenali sebagai input High. Sedang tipe 74ACT hanya butuh 2V. Jadi prediksi saya ada slip saat si5351 drive IC ini. Bisa diakali dengan menurunkan tegangan IC Nand ini, tapi tegangan output juga ikutan turun. Padahal IRF510 butuh 8V untuk saturasi. Ini masalah lain yang muncul.

Mencari tipe 74ACT susah didapat di Indonesia. Mesti import. Padahal ini gerbang logika sederhana saja. Yang ada justru tipe 74HCT. Melihat spek datasheet, ini lebih baik dari 74HC untuk range tegangan input. Tapi urusan drive output tetap kecil. Sekitar 4mA juga. Hal ini tetap jadi masalah.

Problem ketiga, mencoba drive dengan bantuan transistor agar daya output 25mA dan tegangan Vpp 8V masih belum berhasil. Kembali ke lingkaran setan kalau Si5351 tidak mampu drive 74HC dengan baik.

Alternatif: Memikirkan tipe Mosfet 2SK3476 yang dipakai Icom V80 dan SX5 yang dipakai HT Baofeng. Kedua tipe Mosfet ini punya V(Th) kecil. Harapannya Si5351 bisa langsung drive Mosfet ini. Kedua Mosfet ini juga mudah didapat di pasaran.

Catatan ini berguna untuk merunut pemikiran saya terkait eksperimen class E. Mungkin berguna juga bagi yang memerlukan.

Peace!

YD3BRB

73

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s