场效应管及其在DX中波发射机中的应用

该电路主要结构包括一只以共漏方式连接的J309 JFET放大器，栅极电阻(R24)提供栅极到地的连接，R24的典型值在几兆欧姆范围内，在本电路中为1MΩ，实际上和作为电感存在的晶体构成栅极直流通路，以提供放大器所需的高阻抗结构。电阻R31提供晶体管的偏置，其阻值由下述公式确定：

查J309参数得VGS=10V时，ID=10mA，则RS，也就是R31选择为1kΩ。晶体作为谐振的电感元件，电容C2、C3进行正反馈，频率越低，电容量越大，在中波范围内本电路采用180pF，最终构成一个频率由晶体决定并可通过C18微调的考毕兹振荡电路。
该电路相对于之前的广播级射频源，不用设置专用恒温，稍加预热，就可稳定运行，具有极高的频率稳定度，完全满足了中波乙级以上的频偏要求，我台使用十多年来，一直可靠运行。
2．2 功率MOS管在射频放大器上的应用
HARRIS公司生产的DX-600中波发射机中为提高射频信号的放大倍数，使用了大量IR公司的功率MOSFET器件，最为代表的就是在RF 3XL射放模块中完成射频功率放大的IRFP360 MOS管，两两并联，组成一个桥式放大电路(如图3所示)。一个200PB有239块相同的功率放大模块，一块模块上有8支这样的管子，一个200PB就是1912支管子，整个DX-600发射机由三个相同的200PB组成，这样就有5736支这样的管子。其设计工程师用高频变压器做激励驱动，一方面降低了信号源内阻，开通时以低电阻为MOS管栅极电容充电，关断时为栅极提供低电阻放电回路，以提高功率MOSFET的开关速度，最大限度的降低了导通关断时的功率消耗，降低了温升，由此保证了功率MOS管的长期使用；另一方面使用变压器做驱动，容易做到对四只管子激励信号的并联馈送，充分利用功率MOS管的导通电阻具有正的温度系数的特性，通过并联工作而达到扩大功率容量的目的。DX-600中波发射机最高2400kW的峰值功率就靠这些拇指大小的场效应管完成，这不仅是发射机历史上的壮举，也是功率MOS管的典型应用。IRFP360额定工作电压为400V，最大工作电流为23A，通态电阻Ron为0．2Ω，输入电容5000pF。

由于IR公司采用了拥有自主知识产权的HEXFET型场效应管，所以其工作电压、电流、频率会做的很高。我台曾为HARRIS公司生产的IRFP360管上机做过实验，其在一部发射机上试用时管体温度相对原机所用IRPF360偏高；在另一部发射机上使用时会爆激励保险。而IR公司生产的IRFP360管子大部分可以工作在40000小时以上，IR公司生产的功率MOS管做工非常精致，其出厂标号是刻在MOS管正面的。2007年之后，在IR的MOS管和肖特基二极管产品线被Vishay公司收购之后，再买到的封装就是打印上去的了，所以说现在的IRFP360管基本上都是Vishay公司生产。
2．3 功率MOS管在伺服控制板上的应用
图4是DX-600中波发射机合成器伺服控制板上用到的调谐的驱动电路。其中由四只最大工作电压100V，电流16A的IRF350组成桥式放大驱动电路，放大前级输出的脉宽调制信号直接驱动调谐直流电机，传动调谐电容转动而达到改变其容量的目的。此外，调载驱动电路与此完全相同，二者同时动作实现合成器并机网络状态变化时的阻抗匹配调整。

2．4 功率MOS管在整流柜放电回路的应用
DX-600中波发射机的单个200PB整流柜的主整功放电压虽然不高(250V)，主整滤波电容由55只5100μF的电容分散并联组成，而且每只电容都并联了75kΩ的放电电阻，但其总体电容依然较大，
C=55x5100x10-6=0．2805(F)
相对于250V的储能为：
1／2(CU2)=1／2(0．2805x2502)=8765(J)
这还不包括120μH主整滤波电感、驱动级电容、二进制电容的储能，所以说从安全的角度考虑，如果在关机后不把储能迅速泻放，特别是处理故障时，对于维护人员来说具有相当大的隐患。所以HARRIS公司采用了如图5所示的放电电路，主要由IR生产的4只IRFP360功率MOS管Q1、Q2、Q3、Q4和与其相串联的大功率电阻R13、R14、R15、R16组成，当发射机工作时，均不导通；关机后，来自电源控制板的控制信号将控制电压加到每只场效应管的栅极上，MOS场效应管开通，将主整和驱动级(包括二进制)电源的储能完全泻放在四个电阻上，达到保护设备、维护人身安全的作用。

图5为放电回路早期图纸，该公司设计人员采用的100W10Ω(R13、R14、R15、R16)的放电电阻在实际使用中，会经常有IRFP360管子损坏、放电电阻烧毁的情况发生。后来HARRIS公司将其全部更换为250W40Ω后再无类似情况出现。
2．5 功率MOS管在其它地方的应用
DX-600中波发射机中功率MOS管的应用位置非常多，比如PB200射放的前级一缓冲级由4支IRL510功率MOS管两两构成两组推挽电路，一主一备各自完成将4～4．5Vp-p射频激励信号放大至15Vp-p的信号去推动驱动级(与RF 3XL射放模块相同电路)。在PB200功放单元的B+／B-开关电源中，输出可达65A的B-电源由四只IRFP448功率MOS管提供，输出20A的B+电源由两支Motorola生产的N型EMOS (Motorola称为TMOS)功率管MTW8N5E提供。其它功率MOS管应用的地方还有很多，在此不再一一列举。

3 结束语
由此可见，场效应管因为它速度快、功耗低、抗干扰等优点，在中波射放系统中得到了广泛的应用，特别是IR公司功率MOS管的出现及在DX中波发射机中的大量使用(DX-10中波机射放系统的模块采用IRFP350功率MOS管)，使电子管完全退出了中波发射机，引领现代广播发射设备发生了深刻的变革。