Taux d'onde stationaire dans un circuit HF et destruction des composants.

[Floris]

Bonjour, ma question est simple, en fait je voulais savoir pourquoi une impedance non adapté peut détruir le circuit HF qui produit le signal HF. Ma question est alors de savoir comment un TOS trop élevé conduit à la destruction du circuit, esque c'est parce que le TOS crée une suretension dans le circuit?

Merci bien

[Taoufik AMRI]

Bonjour,

l'adaptation d'impedance consiste à parametrer la charge que tu mets sur ton circuit de manière à compenser le déphasage due à l'impedance de sortie de ton circuit HF. Plus precisement si cette dernière s'ecrit Zs=Rs+jXs. La charge devra avoir une impédance telle que : Zc=Rs-jXs. Ainsi, le transfert de puissance sera optimale.
Pour repondre à ta question, si tu adaptes mal ton impedance, tu risque de ne pas avoir un bon transfert de puissance. Cela peut également se traduire en terme d'ondes stationnaires. Un exemple assez jolie consiste à étudier la reflexion d'un signal en bout de course d'un cable coaxial.

Taoufik AMRI

[Floris]

Bonjour Taoufik, tu veux dire qu'en fait il se crée un déphasage aussi au bout d'un cable coaxiale? Comment cela se fait t'il? Je comprend que cela vienne de l'impédence de la chose mais pourquoi en bout de câble.

Enfin ce qui me turlupine, c'est comment cette mauvaise adaptation d'impédence à pour effet de détruir les composants actif du circuit. Le déphasage conduit'il à une suretension dans la circuit? Esque c'est le phonémène de suretension ou c'est autre chose?

Merci encore.

[Taoufik AMRI]

Bonjour,
je viens de lire tes questions. En fait, il s'agit d'un pb d'optimum qu'il est assez facile de biasais (je veux dire sans se prendre la tete avec des calculs d'extremum ;.)
La puissance active d'un dipole s'ecrit P = Ueff*Ieff*cos(phi) où phi designe le dephasage de la tension U par rapport à I ! Tu te rends compte dans un premier temps que cette dernière sera maxi pour phi = 0 [2pi].Ensuite, pour ce qui est de la puissance que tu recuperes du circuit HF, elle sera de 1/2 par rapport à la capacité intrinsèque du dispositif ! la moitié est perdue dans l'impedance de sortie !
Enfin, pour la question du cable coaxiale, il s'agit d'une modélisation du type RLC ou les grandeurs accessibles sont la resistance ( capacité | inductance )par unité de longueurs. Le cable revient donc à une succession en cascade de circuit RLC ( en prelevant sur C!!) et en fin de course le court circuit permet la reflexion en imposant une condition aux limites si tu veux !

J'espere avoir repondu à tes questions

Taoufik AMRI

[Floris]

Bonjour Taoufik, merci pour ton message. Je commence à comprendre plus en détails, cepandant une petite chose qui m'échappe, j'ai compris que si je conecte la sortie HF du circuit, à la masse, il se produit donc un taux d'onde stationaitre très important. Esque c'est sa ou je fais erreur?

Merci encore.

[Floris]

Mais saperlipopette, j'aimerais bien savoir ce qui cause la destruction de mon composants actif. Je suis sur au fond de moi même qu'il s'agi d'une suretension, mais je voudrais avoir la confirmation que quelqu'un. Quel dépendance! On comprend pourquoi il y à marqué "accro"

Bien chalereusement à tout le monde.
Flo

[Démostène]

Salut,
N'est-ce pas simplement que lorsque tu as un mauvais TOS, la plus grande partie de l'énergie produite retourne dans ton étage de sortie, et provoque la destruction du PA par l'exces de chaleur généré ?
A++ ( il existe des transistors HF protégés)

[Floris]

Citation:

Posté par Démostène

Salut,
N'est-ce pas simplement que lorsque tu as un mauvais TOS, la plus grande partie de l'énergie produite retourne dans ton étage de sortie, et provoque la destruction du PA par l'exces de chaleur généré ?
A++ ( il existe des transistors HF protégés)

Qui dit exces de chaleur dit trop de courant hen? Donc une suretension non ? Pourquoi personne ne me le confirme ?

Comment sa il existe des transistors HF protegé? Comme sa marche que que se soit proteger?

Merci bien

[curieuxdenature]

Bonjour Floris et tous,

comme le dit Démosténe, il ne faut pas chercher de raison mathématique à ce problème, mais c'est uniquement une question de fabrication de composants qui sont utilisés à la limite de ce qu'ils sont capables de cracher.

Les transistors de sortie d'un étage final HF sont soumis à rude épreuve, ce qui est normal, on essaie de leur faire donner ce pour quoi ils sont conçus !
C'est du même ordre d'idée que de comprendre pourquoi on fait péter son moteur de voiture si on dépasse ses limites.

Un mauvais TOS et hop, la puissance dissipée vers l'horizon le devient par le transistor de sortie, qui fume, mais pas de joie... tout comme l'heureux propriétaire de l'emetteur.

C'est à peu près comme si on remplacait ce transistor par un transfo qu'on courtcircuite, il faut bien que la puissance fournie aille quelque part, tu devines la suite.

[f6bes]

Bsr Floris,
Les transistors (ainsi que les lampes) peuvent DISSIPER
une certaine puissançe SANS DESTRUCTION.
Voir pour cela les caractéristiques des bestiaux.
Exemple:Un transistor qui peut dissiper 50 watts
ne claquera jamais avec un TOS infini si on le limite
à une valeur en dessous de 50 watts.
Bien sur ce n'est pas la meilleure façon de produire
de la H.F. car ce transistor là peut etre capable
de sortie 150 watts.Le hic, si on a un TOS avec un retour
qui produit 50 watts, cela devient limite.
Si le TOS augmente encore, on va dépasser la valeur de
dissipation du transistor qui va commençer à avoir des
sueurs.
A partir de là, tu rajoutes un peu d'emballement thermique,
et cela se termine en fumée. !!!
Il faut donc que le transistor "évacue" la puissance,
il aura déjà fort à faire pour évacuer lui meme,
l'énergie du au rendement qui est toujours inférieur à 1.
Pour les lampes tu les voient prendre une couleur rose
bonbon du plus bel effet !!!
Cordialement

[Floris]

Bonjour, merci pour ta réponse. Plusieurs questions me vienne, de quoi veux tu perler quand tu parle de lampes? Tu veux parler des tub HF, dans ce ca, je comprend. Sinon, quand tu parle de puissance de dissipation, permet moi de prendre un exemple concret pour que je puisse voir bien le chose. Par exemple, prenons ce transistors de type mosfet: http://www.semelab.co.uk/pdf/rf/D1002UK.pdf de référence D1002UK
Je vois dans le document indiquer puissance maximal de dissipation de 87Watts. Il peut délivrer 40Watts HF metton, admetton 10W de perte si par exemple il s'agi d'un montage de classe A, sa signifie que mon transistor vas claquer si mon TOS est d'une puissance de 37Watts, esque je suis à coté de la plaque?

Merci encore.

[f6bes]

Bjr,
Lorsque je parle de lampe ,il s'agit effectivement de lampes
(ou tube) électroniques.
Je vais de parler de lampes, car je connais mieux.
Le constructeur indique une dissipation (anodique) d'une certaine
valeur, disons 150 watts.C'est la puissance calorifique que
peut dissiper la lampe, tout comme une vulgaire résistançe.
Par contre le constructeur indique que la puissance maximale
que peut sortir la lampe est de 300 watts HF.
Cette puissance est la puissance utile qui sera transmise
à l'antenne.Mais comme le rendement n'est pas de 1/1, il
faut pour obtenir ces 300 watts, une puissance supérieure dite
"d'alimentation".Exemple 3000volts sous
150 ma soit 450 watts.Une partie part en calorie à cause
du rendement.Dans le cas présent le rendement serait
de 66%.La puissance qui part en calorie dans ce cas est de
450-300=150 watts.C'est à dire le maxi que puisse dissiper
la lampe dans des conditions normales.Ce qui veut dire
que la lampe ne pourrait plus accepter tout autre dissipation
SUPPLEMENTAIRE du à un TOS.Si la lampe doit fonctionner
en régime permanent, il faudra s'en tenir à des puissances
bien inférieures, pour avoir une certaine sécurité de
fonctionnement.Si la lampe fonctionne en régime trés intermittant,
(genre Radioamateur)l'on peut lui demander le maxi.
Bien sur l'on peut soulager la lampe par une ventilation forçée.
Plus rapidement on écacue les calories, plus l'on peut "pousser"
la lampe.
Dans l'exemple çi-dessus, si l'on fait travailler la lampe
avec une puissançe d'alimentation de 150 watts, elle
peut pour ainsi dire fonctioner avec un TOS infini.
L'on "brulera" des calories dans la lampe !!!
Pour les transistors je dirais que c'est la meme démarche.
Reste à savoir(pour les transistors) dans quelle CONDITIONS
de refroidissement, sont indiquées les valeurs de dissipation.
(Transistor tout seul, monté sur un radiateur de quelle résistance
thermique, ventilé...)
Pour les transistors un bon refroidissement est gage de sécurité.
J'ai içi un émetteur transistorisé d'une vingtaine de watts en 430 MHz.
Le radiateur est ULTRA dimensionné et ventilé.Bien m'en à pris
car il est resté une fois plus d'heure en fonctionnement
SANS charge (déconnection de l'antenne suite à orage la veille).
Toute l'énergie est partie dans le radiateur et le ventilo à
évacuer.
Cordialement

[Gratacos]

Salut,

Après le cour de f6bes un petit complément.

Le taux d’ondes stationnaires (tos) provient habituellement d’une mauvaise adaptation d’impédance entre l’antenne et le câble d’alimentation (généralement le coaxial). Si ces deux impédances sont différentes, il s’établit un « retour d’ondes » ou réflexion si tu préfères et cela d’autant plus important que l’écart d’impédance est grand. Dans ses conditions et si par hasard la longueur de ton câble mesure un multiple impair de quart d’onde, alors il s’établie à son extrémité des surtensions - dont la valeur croit avec l’écart d’impédance - qui détruisent ton ou tes transistors du PA.

Attention : pour mesurer la longueur de l’onde stationnaire dans les câbles coaxiaux, il convient de tenir compte des leurs coefficients de vélocité de chacun des modèle de câble.

[Floris]

Bonjour f6bes, merci beaucoup pour ton explication. Don ci je comprend bien, avec l'exemple de mon transistor, j'étais à coté de la plaque? Si je reprend les données d'exemple sur la datashet, il est indiqué 8Watts de dissipation, sa veux dire que maximum, 87+40=12 sa veux dire que si je veux alimenter au maximum mon transistor, il faut que je lui fournisse une puissance d'alimentation de 127Watts c'est sa? Dans ce cas présent, le transistor n'admetra plus aucun TOS. Inversemen,t, si je l'alimente avec une alimentation metton 60Watts là il pourra y avoir de la marge c'est sa? Esque je suis à coté de la plaque?

Merci encore

[f6bes]

Bjr Floris,
Ne pas conforme la dissipation du transistor en fonctionnement
et la DISSIPATION maxi donnée par le constructeur.
Dans ton cas ton transistor peut dissiper jusqu'à 87 watts
(données contructeur).Du moins d'aprés toi.
Si tu ne lui demandes que 40 watts HF (alimentation antenne)
et que son rendement ne soit que de 66% la consommation
de ton transistor sera égale à 40w+33%=60 watts.
Ces 33% réprésentent donc l'énergie perdue en calorie et évacuée
par le transistor (20 watts). Ce qui veut dire qu'il a encore la
possibilité d'évacuer 87-20= 67watts (du a du TOS par exemple)
Tu te rends compte déjà que tu est en dessous de la dissipation
annonçé par le constructeur.Donc largement à l'aise.
Si dans ce cas là tu as un retour TOTAL de la puissance émise
(TOS infini)
Tu n'auras toujours que 40 watts (retour total)+33% à dissiper
60 watts.Cela veut dire qu'il va dissiper en calorie et sans en
souffrir cette puissance, puiqu'il peut DISSIPER jusqu'à 87 watts.
Reste à SAVOIR dans quelle condition est admise cette PUISSANCE
de DISSIPATION.Savoir si c'est transistot seul, avec radiateur..
Les conditions de DISSIPATION doivent normalement etre indiqué
par le constructeur.
Cordialement

[Démostène]

Citation:

Posté par f6bes

.....Pour les lampes tu les voient prendre une couleur rose
bonbon du plus bel effet !!!
Cordialement

Salut,
Parfois teintée d'une légère couleur bleutée due principalement à la tension d'alim trop (et pas involontairement ! ) élevée !!!
(Rappel d'un piti push-pull de 807 avec 1500v plaque !!! En BF LOL)
A++

[Floris]

Bonjour, merci pour ton message. Je comprend mieux maintenant, cela me parais plus claire. Seulement une petite chose, je voudrais savoir comment le TOS peut t'il déteriorer le tub ou le transistor. je pense étant donné que selon ma chompréhension de choses, le TOS engendre une suretension dans le composant. En effet, imaginons que à l'instant T la tension entre le masse et le transistor soit de 12V si la TOS est totale, une tension suplémentaire entre la sortie du circuit HF et la masse sera également de 12V il en résulta une tension de 24V. Ainsi si le composant ne résiste pas à cette puissance, il clque automatiquement. On est d'accord?

Merci encore.
Amicalement

[f6bes]

Bjr Floris,
Tu as à la fois raison et tort !!!!
Explication:Les transistors possédent des caratéristiques
MAXIMALES à ne pas dépasser.
Exemple:le transistor de puissance HF BLX85 admet une tension
Ucb de 60 volts Uce 60 volts Ueb 10 volts Ic 20 amp P dissipation 150watts
Il est évident qu'il ne faut pas dépasser ces tensions (claquage
des jonctions).
On les utilise donc à des tensions nettement inférieures qui
peuvent etre de la moitié ou meme moins.
Il s'ensuit que meme s'il y a "apport" de "surtension" comme tu
l'indiques l'on reste encore dans les zones de non claquage
des jonctions (faut pas dépasser les valeurs absolues).
Il est évident que si l'on utilise des transistors trop prés
des valeurs absolues on court des riques.
Donc les riques de destruction peuvent etre de DEUX ordres:
surtension ou dépassement des puissances admissibles.
Je dirais que la surtension ne prévient pas et ne laisse pas
de marge de manoeuvre ( dépasser le seuil fatidique et c'est
fini).Par contre l'échauffement est lui plus "progressif", l'on
peut avoir le temps de s'en rendre compte.
Certains montages sont protégés contre les surchauffes, une diode
plaqué contre le transistor, limite (en agissant sur la base) le débit au
fur et à mesure que le transistor à tendance à montée en
température.Il s'ensuit un point d'équilibre qui évite
l'emballement thermique du transistor.
D'autre son protégé intérieurement.Mais je ne connais pas le
prinçipe (peut etre une CTN interne qui fait le meme boulot
que la diode citée).
Les montages professionnels comportent des circuits de sécurité,
mesure de la température , du débit , du tos .. et des circuits
d'alarmes qui coupent si nécessaire.
Dans ces conditions l'on peut se rapprocher des valeurs maxi.

Cordialement