Series Modulator PWM a la WA7JHZ

Rangkaian Modulator Seri dengan LM741 sangat baik dipergunakan untuk power rendah serta menengah.  Untuk power besar diperlukan rangkaian lain, salah satunya saya lihat tercantum pada skema-skema pemancar eksperimen David Forsman (WA7JHZ).  Ada beberapa skema pemancar dengan level output yang berbeda tetapi rangkaian modulatornya relatif sama.  Skema modulator yang saya coba, dengan nilai komponen disesuaikan dengan yang ada di laci saya, adalah sebagai berikut :

Ini dia rangkaiannya, dicoba dengan lampu bohlam sepeda motor 12 Volt / 35 Watt bisa menyala terang seirama modulasi.  Tegangan pada output antara 3 Volt sampai 22 Volt dengan supply 22 Volt, diatur dengan potensio 10k pada IC TL 494.

Video percobaan bisa dilihat di bodolanradio80@groups.facebook.com.

FET sebaiknya diberi heatsink dan kipas karena pada tegangan ouput maksimum menjadi sangat panas.  Pada tegangan output sampai 12 Volt cukup hangat saja tidak usah dirisaukan.

Rangkaian yang beroperasi bisa  terdengar pada radio kempitan ( suara kecil tidak jelas), diduga karena induksi trafo ( T1 ).  Namun demikian pengetesan pada Tx QRP hasil pancaran  modulasi baik dan tidak ada harmonik.

Hasil Percobaan :

1.  Rangkaian ini boleh dibuat dan bisa dipakai, silahkan dicoba menggunakan tegangan tinggi sebagai supply.

2.  Nilai resistor 2 Watt pada rangkaian asli adalah pada skema A ( 220 ohm dan 2 x 100 ohm ) serta pada skema B ( 300 ohm dan 2 x 150 ohm).  Saya tidak punya resistor senilai tersebut sehingga dipakai (470 ohm dan 2 x 220 ohm).

3.  Dioda di bagian akhir rangkaian saya peroleh dari bongkaran Switching Regulator bekas.  Apabila sulit mendapatkan yang sejenis mungkin bisa dicoba dioda 1N4148  diseri sampai tegangan yg sesuai dan diparalel sampai arus yang sesuai ( bingung ? hehehe . . . . ini belum saya coba ).

4.  Setting awal pada saat mencoba sebaiknya potensio volume distel minimum dan potensio power diatur di tengah, cek tegangan output menggunakan AVO meter.  Stel tegangan output maksimal 50 % dari tegangan supply ke Mosfet selanjutnya potensio volume disesuaikan sampai diperoleh modulasi yang seimbang.

Setelan potensio power :  putar kanan tegangan output rendah, sedangkan putar kiri tegangan output tinggi (kebalikan dari potensio volume).

5.  Tidak dianjurkan mengatur tegangan output mendekati tegangan supply ke Mosfet.  Diduga dengan tegangan drive yang terlalu besar menyebabkan Mosfet “ON” dan berfungsi sebagai switch/saklar sehingga tidak bisa dimodulasi.

6.  Apabila terjadi kesalahan setting sehingga terjadi tegangan terlalu tinggi atau arus terlalu besar ada kemungkinan rangkaian mati tiba-tiba.  Jangan panik kawan, silahkan bersabar ditunggu sampai Mosfet dingin dan dicoba dihidupkan lagi, besar kemungkinan dia masih berumur panjang.  Kemungkinan mati suri-nya rangkaian adalah adanya proteksi atau pengamanan dari IC TL 494.

Jangan lupa, sebelum menghidupkan kembali agar potensio diatur ulang seperti keterangan saya sebelumnya pada nomor 4 tuh lihat di atas.

Apabila masih belum berfungsi silahkan lepaskan hubungan dari T1 ke gate kedua Mosfet  kemudian coba dihidupkan lagi.  Apabila rangkaian mau hidup berarti Mosfet sudah korslet silahkan diganti saja.  Apabila rangkaian tidak mau hidup besar harapan masih diberi panjang umur tinggal sedikit bersabar menunggu dia bangun dari KOMA.  Sesudah dingin coba dihidupkan lagi.

Apabila sesudah dingin masih belum hidup juga berarti itu kelalaian  Anda terlambat memberikan pertolongan napas buatan kepada pasien sehingga Mosfet terlanjur mati putus, silahkan ganti yang baru.

7.  Perhatikan elco pada filter, sebaiknya dicari yang lebih besar dari tegangan +VCC.  Boleh jadi pada saat pengaturan anda menyetel potensio power sampai mentok ke kiri sehingga tegangan output = +VCC.  Jika tegangan elco lebih rendah maka dalam waktu singkat elco bisa meledak, kemungkinan selanjutnya Mosfet ada yang putus atau korslet.  Percayalah, saya sudah merasakannya hehe hehe . . . .

Saya pakai VCC  + 50 Volt, tegangan output power supply bisa mencapai 60 Volt.  Rangkaian PWM bisa berfungsi memodulasi pemancar Mosfet dengan arus sampai 4 Ampere tegangan pada Final 30 Volt.

Pendingin / heatsink Mosfet diganti dengan heatsink alumunium dari PSU komputer, satu keping untuk dua Mosfet.  Mosfet dipasang tanpa isolasi mika dan kabel +VCC dibaut langsung pada heatsink.  Heatsink tidak boleh menyentuh box atau terhubung dengan ground.

Selamat mencoba.  Berani mencoba, berani berhasil ! ! !

NB :  Seandainya Anda belum pernah menyaksikan kematian sebuah Mosfet, ada dua kemungkinan penyebab kematian yaitu mati putus atau mati korslet.  Penyebab kematian kedua bisa menyebabkan kematian menular pada power supply dan luka bakar parah pada trafo.  WASPADALAH.

Pasang selalu pengaman sikring dengan kapasitas  arus yang sesuai.

UPDATE :

Info dari Om Andy K. Rizal (andelumut) potensio carrier 10k bisa diganti 50k untuk pengaturan tegangan lebih optimal.  Untuk kualitas audio yg lebih baik bisa dengan merubah nilai C kopling menuju IC pre amp mic.  Terima kasih Om Andy.

UPDATE :

Saya membuat kembali modulator PWM ini dengan beberapa perubahan mendekati skema aslinya dari WA7JHZ sebagai berikut :
– Trafo tidak menggunakan batang ferit melainkan copotan trafo eks PSU switching komputer.  Menggunakan lilitan 20 + 20 dapat menghasilkan impedansi mendekati 8 mH sesuai yang diminta pada skema.
–  Gulungan pada Low Pass Filter menggunakan kawat email 1 mm digulung pada koker bekas timah solder digulung penuh bisa mendapatkan induktansi sedikit lebih besar dari 500 uH seperti yang diharapkan.
–  Transistor mosfet saya pakai 2 x IRFP250.
–  High speed diode saya pakai copotan dari PSU switching komputer.

Hasilnya sesudah disolder seperti ini :

Hasil Eksperimen :
–  Menggulung trafo ternyata tidak boleh sembarangan, harus diperhatikan penyambungan ujung-ujungnya sampai ketemu tap tengah.  Jika belum tepat maka jika diukur nilai induktansinya hanya kisaran uH (mikro henry) saja.  Jika sudah tepat maka akan keluar nilai sampai sekian mH (milli Henry) jika diukur pada ujung-ujungnya.

–  Hati-hati melakukan pengaturan awal pada rangkaian, potensio volume sebaiknya pada posisi MINIMUM sedangkan potensio carrier pada posisi MAKSIMUM.  Dua kali membuat rangkaian ini ternyata tegangan carrier minimum pada posisi potensio maksimum dan sebaliknya.

–  Dalam eksperimen hendaknya pada output modulator diberi beban yang sesuai.  Ketika saya beri beban lampu bohlam 220V 40 Watt ternyata tegangan output terbaca tinggi hampir mendekati tegangan power supply.  Ketika saya ganti dengan lampu halogen 12 V 55 Watt diseri 2 buah maka tegangan output bisa turun menjadi sekitar 5 – 6 volt dan melalui potensio carrier bisa diatur sampai setengah tegangan power supply atau lebih sedikit.  Disarankan kapasitor atau elko pada LPF menggunakan tegangan tinggi.

–  Percobaan dengan tegangan carrier 9 Volt dimodulir bisa naik tegangannya sampai 18 Volt, dan ketika modulasi ditambah dengan menaikkan volume maka tegangan output bisa mencapai 30 Volt.

–  Selama percobaan tersebut dengan dimodulir selama hampir 2 menit heatsink yang digunakan hanya terasa hangat masih bisa dipegang. Heatsink saya pergunakan copotan dari PSU komputer juga.

 

z