Esquemas de circuito, lista de componentes, cálculos térmicos, procedimentos de comissionamento e troubleshooting para o amplificador LDMOS BLF188XR 5-pallet.
O transmissor é composto por três conjuntos funcionais: cadeia de áudio (RPi → Focusrite → Jensen → Excitador), cadeia RF (Excitador → Splitter 1:5 → 5× PA LDMOS → Combinador Wilkinson → Antena), e alimentação DC (Bateria LiFePO4 → Inversor → PSU PA 28–32V).
| Parâmetro | Valor | Nota |
|---|---|---|
| Pout nominal | 150W @ 28V | 88–108 MHz |
| VDD máximo absoluto | 65V | Nunca exceder 35V em serviço |
| Corrente dreno ID | ~10A @ 150W | Medir com shunt por pallet |
| Ganho de potência | 14–17 dB | Factor 25–50× |
| Eficiência (PAE) | 60–70% | Classe AB |
| Rth junction-case | 0,12 °C/W | Chave para o cálculo térmico |
| Vgs operação | 2,0–2,5V | Ponto de bias — ajustar com LM317 |
| Iq quiescência | 500–700mA | Por pallet, RF desligado |
| Tj máxima | 200°C | Não exceder 150°C em serviço contínuo |
| Encapsulamento | SOT1012A | Flange de cobre, parafuso M3 (0,5 Nm máx.) |
| Componente | Valor | Função / Procedimento |
|---|---|---|
| R_adj | 240Ω / 0,25W 1% | Entre ADJ e saída do LM317 — precisão 1% obrigatória |
| R_set | 470Ω trimmer | Bourns 3296W — ajustar até Iq = 600mA |
| C_bias | 10µF + 100nF | Em paralelo, próximos ao gate |
| R_gate série | 10Ω / 0,5W | Imediatamente antes do gate — previne oscilação parasita |
| Vgs alvo | 2,1–2,4V | Medir com multímetro DC antes de aplicar VDD |
| Iq alvo | 500–700mA | Amperímetro em série no VDD de cada pallet, RF off |
| Alimentação LM317 | +12V DC | Separado do VDD PA — nunca ligar ao rail de 28V |
| Componente | Entrada | Saída | Nota |
|---|---|---|---|
| C shunt | C1 = 150pF/100V | C3 = 100pF/500V | NP0/C0G. C3 exige 500V — ATC100B ou ATC600S |
| L série | L1 = 30nH | L2 = 40nH | Air core. L1: 2 esp Cu 1mm Ø5mm. L2: 3 esp Ø6mm. |
| C shunt 2 | C2 = 100pF/100V | C4 = trimmer 50–100pF/500V | C4 trimmer Johanson 9301 — ajuste fino SWR |
| Balun | 1:1 FT50-43 | 1:1 FT50-43 | 3 espiras bifilar fio Cu 0,8mm no núcleo |
| Parâmetro | @ 300W total (operação) | @ 150W/pallet (máximo) |
|---|---|---|
| Pout por pallet | 60W | 150W |
| Pdissipada | 32W | 81W |
| ΔT junction-case | 3,8°C | 9,7°C |
| ΔT case-dissipador | 1,6°C | 4,0°C |
| Rth(hs-air) necessário | ≤ 1,1°C/W sem ventilação | ≤ 0,44°C/W com ventilação |
| Dissipador mínimo | Fischer SK57/100mm — 200×100×30mm · 0,8°C/W forçado | |
| Pasta térmica | Arctic Silver 5 ou Shin-Etsu X-23 · camada 0,1–0,2mm uniforme | |
| Parâmetro | Valor / Cálculo |
|---|---|
| Impedância referência Z0 | 50Ω |
| Frequência de projecto | 98 MHz |
| Comprimento λ/4 no ar | 76,5 cm |
| Factor velocidade RG-213 | 0,66 |
| Comprimento físico RG-213 | 50,5 cm por secção |
| Resistências isolamento | 100Ω não-indutivo · 2W · 5 resistências |
| Filtro LP pós-combinador | Chebyshev 5ª ordem · fc = 130 MHz |
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Tensão saída | 28–32V DC regulado |
| Corrente @ 300W total | ≈ 19A contínuos |
| Corrente @ 700W máximo | ≈ 55A |
| Opção A (recomendada) | Mean Well SE-1500-48 ajustado para 32V |
| Opção B (alternativa) | 2× Mean Well SP-750-24 em série (14–16V cada) |
| Condensadores saída | 10.000µF / 50V por fonte — buffer para transitórios RF |
| Fusível por fonte | 60A blade fuse com porta-fusível de troca rápida |
| Barra distribuidora | Cobre 40×5mm — VDD igual a todos os 5 pallets |
| Cabos PA | Silicone 10mm² mínimo desde PSU a cada pallet |
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Dispositivo ALSA | hw:1,0 |
| Sample rate | 48000 Hz |
| Bit depth | S24_3LE ou S16_LE |
| Volume saída | 85–90% via alsamixer |
| Nível para excitador | +4 dBu nominal XLR |
| Pré-ênfase | 50 µs (activar no excitador BW TX5 V3) |
| Verificar dispositivo | aplay -l |
| Terminal | Ligação |
|---|---|
| Primário (Focusrite side) | XLR Pin 1 = GND caixa · Pin 2 = Hot · Pin 3 = Cold |
| Secundário (excitador side) | XLR Pin 1 = GND caixa excitador · Pin 2 = Hot · Pin 3 = Cold |
| Blindagem Faraday | → GND da caixa metálica (não ao fio de sinal) |
| Montagem | Dentro de caixa metálica comum com Focusrite e TVS |
| Cabo XLR entrada/saída | ≤ 50 cm — minimizar comprimento para reduzir captação RF |
Díodo P6KE6.8A bidirecional (Vishay) em cada pino de sinal: Pin 2 (Hot) → GND caixa e Pin 3 (Cold) → GND caixa. Soldar directamente no conector XLR com os fios mais curtos possível.
| Protecção | Detecção | Threshold | Acção |
|---|---|---|---|
| SWR alto | Acoplador direccional | SWR > 2:1 | LED vermelho + foldback automático potência |
| Temperatura PA | NTC 10kΩ por dissipador | Tj > 80°C | Reduz Vgs → potência; > 90°C → desliga RF |
| Overcurrent PA | Shunt 0,01Ω + comparador | I > 15A/pallet | Corta alimentação RF imediatamente |
| Subtensão VDD | Comparador TL431 | VDD < 22V | Desliga transmissor — protege LDMOS |
| Surto antena | TVS + GDT na linha RF | Impulso > 100V | Clippa transiente para massa |
| Temperatura enclosure | NTC ambiente 10kΩ | > 65°C | Activa ventilador extra + alerta remoto |
| Ref. | Componente | Valor / Modelo | Tipo | Qtd. | € Unit. | Nota / Fornecedor |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Q1 | BLF188XR | — | LDMOS push-pull 150W | 1 | ~€25 | Mouser · Digi-Key · NXP SOT1012A |
| C1 | Cap. entrada | 150pF / 100V | NP0/C0G cerâmico | 1 | €0,50 | SMD 1206 ou radial |
| C2 | Cap. matching | 100pF / 100V | NP0/C0G cerâmico | 1 | €0,50 | SMD 1206 |
| C3 | Cap. drain | 100pF / 500V RF | NP0 alta tensão RF | 1 | €2,50 | ATC100B ou ATC600S |
| C4 | Cap. load | 50–100pF / 500V | TRIMMER NP0 RF | 1 | €4,00 | Johanson 9301 · ajuste fino SWR |
| C_byp1 | Bypass drain | 100nF / 50V | Cerâmico X7R | 2 | €0,10 | SMD 0805 · próx. drain |
| C_byp2 | Bypass drain | 4,7µF / 50V | Tantalo ou cerâmico | 1 | €0,80 | SMD 1206 |
| C_bias | Bypass bias | 10µF + 100nF | Eletrolítico + cerâmico | 1+1 | €0,50 | Próximos ao gate |
| L1 | Indutor entrada | 30nH air core | 2 espiras Cu 1mm | 1 | €0,30 | Ø5mm · passo 5mm · autoportante |
| L2 | Indutor saída | 40nH air core | 3 espiras Cu 1mm | 1 | €0,30 | Ø6mm · passo 5mm · autoportante |
| RFC | Choke RF drain | 1µH ferrite | RF choke SMD | 1 | €1,50 | Wurth 744024001 |
| R1 | Gate stability | 10Ω / 0,5W | Thick film | 1 | €0,20 | SMD 1206 · imediatamente antes do gate |
| R_adj | Bias adj. | 240Ω / 0,25W 1% | Metal film preciso | 1 | €0,30 | Precisão 1% obrigatória |
| R_set | Bias set | 470Ω trimmer | Bourns 3296W | 1 | €1,50 | Ajustar para Iq correcto |
| U1 | LM317T | Regulador adj. | TO-220 | 1 | €0,80 | Pequeno dissipador 15°C/W |
| BAL1/2 | Balun 1:1 | 3 esp. bifilar | FT50-43 · 2× por pallet | 2 | €2,00 | Fio Cu esmaltado 0,8mm |
| — | PCB | FR4 2mm HASL | 2 camadas | 1 | €8,00 | JLCPCB · lote 5 un. ≈ €12 |
| — | Dissipador | Fischer SK57/100mm | Al extrusão | 1 | €12,00 | 200×100mm · Rth ≤ 0,9°C/W c/ vent. |
| — | Pasta térmica | Arctic Silver 5 | — | 1 | €8,00 | Camada 0,1–0,2mm uniforme |
| Componente | Valor | Qtd. | € Unit. | Nota |
|---|---|---|---|---|
| R_iso | 100Ω / 2W não-indutivo | 5 | €1,00 | Caddock, Dale ou equiv. — NÃO usar fio enrolado |
| Cabo λ/4 | RG-213 · 50,5cm | 5 | €3,00 | Conector N em cada extremidade · cortar exacto |
| Caixa | Al 3mm soldado 200×150×80mm | 1 | €25,00 | Fabricação local ou Hammond |
| Filtro LP | Chebyshev 5ª ordem · fc=130MHz | 1 | €30,00 | Mini-Circuits SLP-130 ou equiv. |
| Acoplador SWR | Directional coupler 50Ω | 1 | €35,00 | Mini-Circuits ZFDC-20-5+ |
| Medidor potência | Wattímetro RF 50Ω · 1kW | 1 | €40,00 | Display analógico ou digital |
| Componente | Modelo / Valor | Qtd. | € Unit. | Nota |
|---|---|---|---|---|
| PSU Principal | Mean Well SE-1500-48 | 1 | €180 | Ajustar para 28–32V — opção recomendada |
| PSU alternativa | 2× Mean Well SP-750-24 | 2 | €95 | Em série — ajustar 14–16V cada |
| PSU auxiliar | Mean Well RS-25-12 | 1 | €18 | 12V para RPi, UCG, acessórios |
| Condensador filtro | 10.000µF / 50V | 2 | €8 | Buffer de energia por PSU |
| Fusível lento | 60A / 32V DC blade | 2 | €2 | Por PSU · com porta-fusível |
| Amperímetro DC | 0–100A shunt panel | 1 | €20 | Monitorizar corrente total PA |
| Voltímetro DC | 0–50V panel | 1 | €15 | Verificar tensão drain em carga |
| # | Teste | Critério |
|---|---|---|
| T1 | Inspecção visual | Sem defeitos visíveis |
| T2 | Vgs bias | 2,1–2,4V por pallet |
| T3 | Iq quiescência | 500–700mA por pallet |
| T4 | Potência combinada | ≥ 600W @ 5 pallets |
| T5 | SWR na antena | < 1,5:1 na frequência de trabalho |
| T6 | Harmónicas | 2ª < −50dBc após filtro LP |
| T7 | Temperatura @ 2h / 300W | Dissipador < 60°C @ 25°C ambiente |
| T8 | Áudio FM | Ausência de hum · modulação correcta |
| T9 | Failsafe SWR alto | Foldback actua; transistores sobrevivem |
| Sintoma | Causa Provável | Diagnóstico / Solução |
|---|---|---|
| Sem saída RF | Excitador sem sinal | Verificar Focusrite: LED verde? Medir nível com multímetro AC na saída XLR. |
| Potência baixa (<50%) | Pallet em falha | Medir VDD em cada pallet. Pallet falhado tem VDD alto (sem consumo de corrente). |
| SWR alto | Antena / coaxial | Desligar antena. Medir coaxial com multímetro (CC). Substituir se aberto/curto. |
| Transistor muito quente (>80°C) | Pasta térmica insuf. / Iq alto | Re-aplicar pasta. Medir Iq: deve ser 500–700mA. Reduzir R_set se Iq alto. |
| Hum no áudio (50Hz) | Ground loop | Verificar blindagem Jensen JT-11P-1 ligada à caixa. Verificar GND único em toda a cadeia. |
| Instabilidade / oscilação VHF | R1 gate ausente / PCB ruim | Verificar R1 = 10Ω imediatamente antes do gate. Verificar comprimentos de pista PCB. |
| Fusível salta | Curto-circuito | Desligar tudo. Medir resistência drain-source com ohmímetro (deve ser alta sem bias). |
| Potência cai ao aquecer | Matching errado | Ajustar trimmer C4 com TX quente e SWR meter ligado. |
| LED overtemp acende | Ventilação insuficiente | Verificar ventiladores. Limpar filtros. Verificar temperatura ambiente do enclosure. |
| Sem modulação | Excitador sem áudio | Medir nível XLR na entrada do excitador. Verificar configuração ALSA no RPi (aplay -l). |
| Ruído no sinal FM | Alimentação ruidosa | Adicionar ferrite bead na linha 28V. Verificar condensadores bypass C_byp1 e C_byp2. |
| Interferência RF no áudio | Cabo XLR longo ou desprotegido | Reduzir cabo XLR para < 50cm. Verificar TVS e blindagem da caixa Jensen. |
| Medição | Como medir | Valor normal |
|---|---|---|
| Vgs | Multímetro DC · Gate a Source · RF off · VDD on | 2,1–2,4V |
| Iq | Amperímetro em série no VDD · RF off | 500–700mA |
| Temperatura dissipador | Termopar de contacto após 15 min @ 100W | < 55°C |
| SWR | Analisador de antena ou SWR meter | < 1,5:1 |
| Potência saída | Wattímetro RF em carga 50Ω | ≥ 285W (95% nominal) |
| Componente | Fornecedor | Referência / Contacto |
|---|---|---|
| BLF188XR | Mouser Electronics | mouser.com · Ref: 771-BLF188XRY · ~€20–30/un. |
| BLF188XR (alt.) | Digi-Key | digikey.com · Ref: BLF188XR,118 · envio rápido PT |
| Condensadores RF (ATC) | Mouser / Digi-Key | ATC série 100B e 600S · crítico para RF de alta tensão |
| Jensen JT-11P-1 | Jensen Transformers / B&H | jensen-transformers.com · ~€85 |
| Focusrite Scarlett Solo | Thomann | thomann.de · ~€120 · versão 3ª geração |
| BW Broadcast TX5 V3 | BW Broadcast UK | bwbroadcast.com · ~€550 + envio |
| Filtros LP + acopladores SWR | Mini-Circuits | minicircuits.com · SLP-130+ e ZFDC-20-5+ |
| PCB profissional | JLCPCB | jlcpcb.com · 5 PCBs a partir de $2 + envio · ~10 dias |
| Dissipador Fischer | RS Components / Farnell | rs-online.com · Fischer SK57/100mm |
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