Nach langer Zeit habe ich meinen Kurzwellenverstärker wieder in Betrieb genommen. Er war damals für Kurzwellenfunkgeräte mit geringer Ausgangsleistung gedacht, wie zum Beispiel die Yaesu FT-817 und ähnliche Geräte.
Der Verstärker steht schon seit vielen Jahren ungenutzt hier herum. Und na ja, es wurde einfach Zeit für einen betriebsbereiten Test.
Alles angeschlossen! Zunächst habe ich die Beleuchtung und LEDs sowie sämtliche Taster und Schalter getestet. Perfekt! Alles lässt sich problemlos durchschalten. Auch die Umschaltung funktioniert über das Funkgerät.
Zum Testen habe ich ein Steuerkabel verwendet, das ich damals für den Yaesu FT-817 angefertigt hatte. Als Funkgerät kommt jetzt allerdings ein Yaesu FT-857 zum Einsatz.
Die beiden Geräte haben einen ziemlich ähnlichen Funktionsumfang. Daher wird auch die Mini-DIN-Buchse gleich angesteuert.
Und dann, beim Betätigen der Sprechtaste, spricht sofort die Sicherheitsfunktion an: „Protection in Kraft!“
Das Sicherheitssystem dieser PA war damals schon sehr gut und ist es auch heute noch. Das hat sich seinerzeit natürlich auch im Preis widergespiegelt.
Die Überwachung kann durchaus mit der von heutigen High-End-Verstärkern verglichen werden. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass moderne Geräte inzwischen alle Parameter über ein Display anzeigen. Bei diesem Verstärker geschieht das noch über analoge Anzeigen.
Das war mir auch zum Schutz meiner Funkgeräte wichtig. Natürlich sollte der Verstärker außerdem eine solide Ausgangsleistung liefern.
Bei der Yaesu FL-7000 überwacht die Protection-Schaltung mehrere wichtige Betriebsparameter. Sie soll verhindern, dass die beiden Endstufen, das Netzteil oder andere Baugruppen durch Überlastung oder Fehlanpassung beschädigt werden.
Interessant ist dabei, dass die FL-7000 nicht nur die Temperatur und das SWR überwacht, sondern auch die Symmetrie der beiden parallel arbeitenden Endstufenzweige und die ALC-Spannung des angeschlossenen Transceivers.
Was wird durch Sicherheitsüberwachung (PROTECT) überwacht?
Nach dem Yaesu-Service- und Bedienungskonzept sind folgende sechs Parameter relevant: QRZCQ+2
| Überwachter Parameter | Was wird kontrolliert? |
|---|---|
| Kollektorstrom | Stromaufnahme der Endstufentransistoren |
| Ansteuerleistung | HF-Leistung vom Transceiver zur FL-7000 |
| Temperatur | Kühlkörper von Endstufe und Netzteil |
| Ausgangs-SWR | Fehlanpassung am Antennenausgang |
| Endstufenbalance | Leistungsverteilung zwischen PA 1 und PA 2 |
| ALC-Spannung | Rückführung der Leistungsregelung zum Transceiver |
Wann löst PROTECT tatsächlich aus?
Das Handbuch nennt vier konkrete Auslösebedingungen:
- Übertemperatur: Kühlkörper der Endstufe oder des Netzteils werden zu heiß.
- Zu hohe Ansteuerleistung: Mehr als 80 Watt vom Transceiver trotz ALC-Regelung.
- Zu hohe negative ALC-Spannung: Die ALC-Spannung unterschreitet −9 V.
- Ungleichgewicht der Endstufen: Die Leistungsdifferenz zwischen PA 1 und PA 2 beträgt mehr als 50 Watt.
Also ein unkaputbares Teil. Wenn da nicht die Alterungsbedingen defekte wären. Austrocknen der Elkos. Wiederstände welche im alter ihre Werte aus dem prozentualen Berechen verlassen oder kalte Lötstellen.
Zurückt zum Test. Bem betätigen der Sendetaste, springt direckt die Sicherheitsüberwachung an. Also was kann der Grund sein. Antennenanlage ist voll betriebsbereit. Auch an einer Dummy Antenne sofort spricht der schutz an. Die Kabel vom Funkgeät auch alle soweit ok. Aber ein nicht so tller Geruch aus dem Verstärker. Also das schwere Teil auf dem OP Tisch.
Was passiert bei einem Protection-Fehler?
- Die rote PROTECT-Anzeige blinkt.
- Der Mikroprozessor schaltet die eigentliche Leistungsverstärkerstufe ab.
- Das Sendesignal wird an der Endstufe vorbeigeführt (Bypass).
- Die Schutzschaltung bleibt aktiv, bis die Stromversorgung der FL-7000 ausgeschaltet und wieder eingeschaltet wird.
- Bei Übertemperatur lässt sich die Endstufe erst wieder benutzen, wenn sie ausreichend abgekühlt ist.
Ein wichtiger Unterschied: WARNING und PROTECT
Man sollte diese beiden Anzeigen nicht verwechseln:
| Anzeige | Bedeutung |
|---|---|
| WARNING | Antennenanpassung nicht ausreichend |
| PROTECT blinkt | Eine gefährliche Betriebsbedingung wurde erkannt |
| PS TEMP | Netzteil wird zu warm |
| FAN1 / FAN2 | Lüfterbetrieb |
Wenn der Antennentuner das SWR nicht auf höchstens etwa 1,2:1 auf der Verstärkerseite bringen kann, wird die Endstufe ebenfalls umgangen. Das ist zunächst eine Antennenwarnung und nicht zwangsläufig ein Fehler der Endstufe.
Die Protection der FL-7000 ist für eine Transistorendstufe dieser Leistungsklasse recht umfangreich. Besonders interessant finde ich die Überwachung der beiden PA-Zweige.
Wenn beispielsweise ein Endstufenzweig weniger Leistung liefert als der andere, erkennt die Schutzschaltung diese Unwucht. Das kann auf einen Defekt im Combiner oder in einer der PA-Baugruppen hindeuten.
Da nun klar ist, dass ich den Verstärker von innen begutachten und durchtesten muss, komme ich um eine genauere Überprüfung nicht herum. Dafür muss ich an verschiedene Messpunkte gelangen, um die anliegenden Spannungen zu prüfen.
Zunächst einmal macht der Verstärker einen guten Eindruck. Bei genauerer Betrachtung habe ich jedoch festgestellt, dass einige Widerstände altersbedingt und durch die entstandene Wärme bereits bröckelig geworden sind.
Diese befinden sich auf der Power Combiner Unit. Sie dienen dazu, die beim Abstimmen entstehenden Fehlanpassungen abzufangen.
Während des Abstimmvorgangs kann es kurzzeitig zu Fehlanpassungen kommen. Die dabei entstehende Energie wird von diesen Widerständen aufgenommen und in Wärme umgewandelt.
Je länger der Abstimmvorgang dauert, desto länger werden die Widerstände belastet und desto mehr Wärme müssen sie aufnehmen.
Zunächst habe ich den Qube mit den Leistungstransistoren und den dazugehörigen Bauteilen ausgebaut. Um die Widerstände auslöten zu können, musste ich auch diese Platine entfernen.
Nach dem Auslöten habe ich die Widerstände noch einmal überprüft. Ihre Messwerte lagen inzwischen weit außerhalb der ursprünglichen Toleranzen.
Neue Widerstände hatte ich bereits bestellt und anschließend eingelötet. An den Verfärbungen auf der Platine lässt sich gut erkennen, wie groß die Hitzeentwicklung teilweise gewesen sein muss.
Das ist vermutlich bei einem Abstimmvorgang mit einer höheren Eingangsleistung passiert.
Der eigentliche Übeltäter saß in der Filtergruppe.
Ich hatte ja bereits von einem ungewöhnlichen Geruch gesprochen. Bei genauerer Untersuchung stellte sich heraus, dass ein Glimmerkondensator geplatzt war und Funken auf eine Spule übergeschlagen hatten. Das führte natürlich sofort zur Protection, also zur Sicherheitsabschaltung des Verstärkers.
Der Glimmerkondensator ist ein hochpräzises Bauteil. Mit seinen Werten von 33 pF und einer Spannungsfestigkeit von 1.000 Volt ist er allerdings nicht ganz einfach zu bekommen. Die Lieferzeiten können bis zu 22 Wochen und mehr betragen.
Deshalb bin ich etwas ungern auf einen Keramikkondensator umgestiegen. Ich habe mich für einen Typ mit 33 pF und 2.000 Volt Spannungsfestigkeit entschieden. Dieser ist zwar nicht ganz so präzise, für diesen Zweig der LPF-Unit des Verstärkers aber durchaus akzeptabel. Gerade im Ausgangsfilter einer PA können hohe HF-Ströme auftreten.
Ich musste schon ein wenig schmunzeln, als ich festgestellt habe, dass ausgerechnet die Filterstufe für 24 bis 28 MHz betroffen war. 😉
Wer hier mit RG-58 arbeitet, wird schnell sein blaues Wunder erleben. Auf Kurzwelle sind 100 Watt bei einer guten Antennenanlage völlig ausreichend.
Ich selbst verwende unter anderem Aircell 7 als Koaxialkabel. Dieses ist auch für höhere Frequenzen gut geeignet.
Der Keramikkondensator fällt deutlich kleiner aus. Aber von der Größe lassen wir uns ja nicht beeindrucken. Entscheidend ist, was auf dem Bauteil steht. Und die Aufschrift sagt, dass er 2.000 Volt verträgt. Die HF-Belastbarkeit und die Impulsfestigkeit müssen passen.
Das ist erst einmal beruhigend. Ob er den Belastungen im Verstärker tatsächlich standhält, wird sich noch zeigen. Andernfalls gibt es vielleicht einen schönen Knall! 😉
Ein paar weitere Widerstände, die inzwischen ihre Farbe verändert hatten, habe ich ebenfalls noch ausgetauscht.
Die Elkos wollte ich eigentlich auch erneuern. Diese hatten allerdings noch ihre volle Kapazität. Deshalb werde ich sie irgendwann zu einem späteren Zeitpunkt austauschen.
Da meine Zeit momentan etwas knapp ist, wollte ich dieses etwas größere Projekt zeitnah abschließen.
Ein kleines Video mit einem kurzen Funktionstest ist hier zu sehen.
73 und bis zum nächsten Projekt.