System LO Power Supply 製作與測試－黎煥欣的工作部落格

黎煥欣 Li Huan Hsin '08-02-13

這是完整線路圖, 放在一個小萬用板上

背面一堆配線

正面裝起來的樣子, YIG OSC 也在

這個 System LO 是提供給所有在接收機上的 LO 模組用的, 輸出功率要大, 是高頻系統的時脈核心.

而其頻率的來源就是 STELLEX 6755 8.7GHz YIG 振盪器, 在此要先做它的電源及頻率調整部份,

它需要 +7.5V 80mA VDD, 另外還有一個以電流正負 200mA 控制頻率的 MIX COIL 要可以精密調整

YIG +7.5V 80mA 的部份, 就直接用 LM317 加一個小 U 散熱片處理, 加一個 25 轉的精密半可變電阻 (25T SVR) 設定至 7.5V, 輸出的地方有串接一個 1 ohm, 1W 電阻做電流偵測, 標準應該在 75-85mA 左右就是正常

YIG 的 COIL 電壓調整, 由 +12V 進入一個 7808 產生參考用的 8V, 用 Dial 10T 的精密可變電阻設定輸出電壓給 OP 緩衝, 再送到後方的 TIP31 功率 NPN 電晶體做 Emitter Follower, 因為 NPN 電晶體的 B 極與 E 極一定有 0.6V 左右的壓差, 所以 OP 的輸出要超過 0.6V, 後面的輸出才會啟動, 效果就是 VR 的零電壓開始點會有一段不反應區. 調整時要認知這個現象.

因為 TIP31 可能也會承受至 1W 的熱輸出, 它也需要一個梳型散熱片.

這是在測試 YIG 的 COIL 電源, 輸出 0.67V 時 COIL 電流為 22.3mA, 這時 YIG 的輸出會較沒有送 COIL 電時差數百 MHz

YIG 操作時也要散熱, 主電源的 12V 可以分一些給風扇, 下方高頻線就是輸出 8.7GHz 的路徑

在頻譜分析儀上的 YIG 輸出, 目前 GaAs FET Amp 沒裝, 輸出約在 +11dBm, 與中心頻率的偏移是用 COIL 的電流設定出來的.

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MAAPGM0034 及 MAAPG0038, 大功率 8-12 GHz GaAs MESFET Amp, 它的電源很麻煩, VGG 是負的, 又一定要比正的 VDD 先送, 否則就會燒掉. 經過幾次的經驗, 發現這一類高頻放大器的行為及需求都是如此, 所以趁這次要想出一個電源只要 ON/OFF, 後面的 VDD/VGG 的動作可以自動的安全操作.

MAAPGM0034 為 0.5W 輸出, 不太夠用, 我們最後用的是 MAAPGM0038, 規格如下

Freq = 8-12GHz, VDD=+8V, 1.2W 輸出, 操作電流 760mA (電流值會被 VGG 的變動影響, 760mA 是規格書上建議的最佳工作點), VGG 約在 -2V 時, Amp 會在這個工作點附近, 不過最終要實際調整及量測它的輸出功率就是了

這是 AMP 的電源, 它用 +8V, 750mA, 一般的 7808 規格上可以提供 1 至 1.5A 的電流, 但那需要它把熱有效的散掉才可以, 以這個 CASE 而言, 7808 發的熱為 4V x 0.75A = 3W, 其實是不小了, 所以我用原來用在 TO-3 的大散熱片來用 7808 TO-220 包裝的散熱, 並且用 4 顆 43 ohm 電阻並聯做假負載測試, 壓降約為 0.1V 算可以接受

這是提供 7808 +12V 的電源供應器, 輸出真的到 764mA 了, 很接近真實的情況, 連續擺了幾個小時, TO-3 散熱片還可以手拿, 大約沒問題了

而在線路板上測試的時候, 加上假負載時 VDD 的供應, 751mA 時 7808 仍送出 7.92V, 在可接受範圍

總之, 7808 可以用做 VDD 電源, 但是我們還是要達成 VDD 比 VGG 晚啟動的動作, 於是在 7808 的前方加了一個 SWITCH MOSFET, 用 IRF9530 是因為手邊就有, 它是一個 P-CHANNEL POWER MOSFET, 它的 G 與 S 電壓接近時會 OFF, 電流不能由 S 到 D, 被 CUT-OFF 了, 若 G 與 S 分開(G 被接地), 則 S -> D 就通了, 而且 Ron = 0.3 或 0.1 ohm 以下, 自己不吃電, OFF 時的電阻在 10M 以上, 可以當很好的開關. 當要做開機延遲的動作時, 在 FET 的 G,S 之間加一個 22uF 電容, G 極再用一個 100K 接地, RC 時間常數約在一秒, 到時會讓 FET ON.

這是測試的結果, 8V 較主電源 12V 啟動約慢了一秒, 這是有加負載的情形

其次是 VGG 的產生, 它是一個需要可調的小負電壓, 系統只有一個 +12V 進, 這個負電壓就很麻煩了

這裡用正負電壓轉換 ICL7662, 它號稱可以供給 50mA, 在測試線路上, 由 +12V 轉為 -12V

電源雜訊如下, 看來還好, 不過這尚無負載

這是 VGG 產生部份的線路圖, 重點是要如何在主電源終止後, VGG 一定要在 VDD 後面消失.

方法就是利用輸入端的 DIODE 加上大電容 (220uF), 在+12V 消失後, VGG 的輸出就靠這些電容的剩餘電量維持一小段時間, 來保證 VGG 在 VDD 之後消失.

這是VGG 部份完整的線路圖, +12V 進入 DIODE 及電容後, 經過 ICL7662, 產生 -12V, 兩者提供 LM324 OP 的電源, 另外 -12V 進入另一個 7905 產生穩定的 -5V 參考源, 以便做 VGG 的調整, 因為需求的電流不大 (<10mA, 正常應該是 0), 可以直接用 OP 的輸出就出去了. 輸出端也有接電流感測電阻.