Reparatie Rode & Schwarz VH501 70cm PA

 

Deze Rode & Schwarz PA is afkomstig uit het analoge TV tijdperk  een aantal van deze grote platte ca 1 bij 1 m PA units is bij radioamateurs terecht gekomen. Deze is bij PI4GN in gebruik.

Tijdens de 70cm DAC activiteit 2e Dinsdag van de maand was plots de modulatie heel slecht en de output meter reageerde vreemd piekerig.

Ze is gebouwd met een groot aantal Motorola TVP8100B dubbel basis gemeenschappelijke emitter  Junction transistoren  100W 8.5dB gain ouderwets natuurlijk vergeleken met de huidige D-MOS FETS  een enkele ART xxx D-Mos  kan het zelfde vermogen leveren met een paar Watt sturing.

De VH501A1 bestaat uit 2x 4 dubbel TVP8100B PA's +  3 x Stuur modules  total 16 + 6 TVP8100B  de eerste stuur versterker is hier niet gebruikt zodat c.a 10W sturing nodig is i.p.v.  mW niveau

Alles op een grote UHF teflon/Rogers  print plaat gemonteerd met strip-line combiners en richt-koppeler voor controle van de belasting. Deze stripline techniek word in de huidige D-MOS PA's nog steeds zo toegepast.

De Voeding is 30V x 3  105 A 3 fasen...  en nog een aparte Bias voeding 230V/3V 

Het bleek dat van 2 units de Bias spanning 0V was en niet meer in te stellen.

Elke PCB unit met dubbel TVP8100B heeft voor elke tor een bias regel circuit,   met een trimer kan de bias stroom worden ingesteld. Het gaat bij junction transistoren om stroom bij a 0.7V basis spanning niet een bias spanning  ca 3-4V zoals bij  mos-fets

Sluiting in de basis van een transistor helft sluit de andere helft die nog goed kan zijn kort. De goede helft werkt dan in klasse C mogelijk was dat de oorzaak van vervormde modulatie.

Om kort te gaan de conclusie was dat de 2 torren moest worden vervangen en ook de 2 bias emitter volgers waren daardoor defect en moesten ook vervangen.

Met een nauwkeurig weerstand meting is een verschil te zien tussen een goede en defecte tor, door te meten over het basis punt dat is laag-Ohmig met een aantal  demp weerstanden naar massa. De defecte basis was 0 Ohm . Bij een goede Tor is dat ca 2,5Ohm. Zo kun je snel vaststellen waar een defecte transistor is d.w.z. een met kortgesloten basis. Oorzaak vermoedelijk  te veel sturing ..

Omdat deze TVP8100 met 1 helft van de koel flens onder het PCB gemonteerd zat moest de print opgetild worden daarvoor alle schroeven eruit 60 stuks ook die van de afsluit weerstanden maar een aantal  onder de kabelgootjes kon ik niet bereiken.Dat was geen probleem het printmateriaal is flexibel genoeg.

Met een kleine schroevendraaier schuin onder de tor komt er iets druk onder . Daarna met een SMD hete lucht op de Transistor strips liet deze gemakkelijk los . De strips zijn gelukkig niet volledig vlak over de print gesoldeerd maar hebben een haakse hoek omhoog.

Op deze manier kan een Tor snel worden vervangen.

Er was reserve materiaal genoeg, de SMD emitter volger  die de 0,7V aan de basis stuurt bleek bij beide units ook defect  door de sluiting.

De rust-stroom was weer instelbaar. Trimmer geheel linksom op minimum gaf een stroom van  0.4A  dat zou 200mA per dubbel tor is 100 mA per tor  = klasse A, voor  SSB gebruik.

Elke unit heeft een shunt voor stroommeting, ik dacht ca 10mV/A. Alle shunt spanningen zijn naar buiten uitgevoerd tevens V-voorwaarts en V-gereflecteerd

De rustroom door PTT inschakelbaar gemaakt de 3V word  bij TX ingeschakeld dat scheelt 600W! verlies tijdens ontvangst ...

En de ventilatoren nu dmv NTC temperatuur gestuurd dat scheelt erg veel herrie . De koeling kan effectiever met 4 ventilatoren boven in de grote afdekplaat dan blaast de koellucht over de PA en word aan beide zijden door de koel blokken gestuurd.

 Foto's  en  schema van  de PTT en NTC regeling hieronder

schroeven draaier eronder en verhitten maakt de tor los erg gemakkelijk gaat dat. De trim weerstand en daaronder de SMD tor die ook defect was hier ook zichtbaar. De bias staat parallel op beide basis links en rechts .

2.45 Ohm betekend basis oké bij de defecte tor is het 0 Ohm

 

Links de gerepareerde PA met 6 ventilatoren in een houten bak onder, rechts een 2e PA met 4 stille .. nou ja  rustige ventilatoren op het deksel wat een stuk effectiever werkt. In de professionele toepassing  is het geluid niveau minder belangrijk maar wij willen ook ontvangen liefst muisstille omgeving...

Rohde & Schwarz VH501A1 Power Amplifier – Repair and Upgrade Notes

This Rohde & Schwarz PA originates from the analog TV era. A number of these large, flat PA units (about 1 × 1 m) have found their way to radio amateurs. This particular one is in use at PI4GN.

During the 70 cm DAC activity evening (second Tuesday of the month), the modulation suddenly became very poor and the output meter reacted strangely with spiky readings.

The amplifier is built with a large number of Motorola TVP8100B double‑base common‑emitter junction transistors, each delivering about 100 W with 8.5 dB gain. Of course, this is old‑fashioned compared to modern D‑MOS FETs, where a single ART‑series D‑MOS device can deliver the same power with only a few watts of drive.

The VH501A1 consists of 2 × 4 double TVP8100B PA modules + 3 driver modules, in total 16 + 6 TVP8100B. The first driver stage is not used here, so about 10 W of drive is required instead of the usual milliwatt level.

Everything is mounted on a large UHF Teflon/Rogers PCB with stripline combiners and a directional coupler for load monitoring. This stripline technique is still used in modern D‑MOS PAs.

The power supply is 30 V × 3 at 105 A, three‑phase, plus a separate bias supply of 230 V / 3 V.

It turned out that two units had 0 V bias voltage and could no longer be adjusted. Each PCB unit with double TVP8100B has a bias control circuit for each transistor, with a trimmer to set the bias current. For junction transistors this means current at about 0.7 V base voltage, not a bias voltage of 3–4 V as with MOSFETs.

A short in the base of one transistor half also shorts the other half that may still be good. The remaining half then operates in class C, which may have been the cause of the distorted modulation.

In short, the conclusion was that two transistors had to be replaced, and the two bias emitter followers were also defective and needed replacement.

By precise resistance measurement you can see the difference between a good and a defective transistor: measuring at the base point (low‑ohmic with several damping resistors to ground). The defective base measured 0 Ω, while a good transistor measured about 2.5 Ω. This quickly identifies a transistor with a shorted base. The likely cause was too much drive.

Because these TVP8100 devices are mounted with one half of the cooling flange under the PCB, the board had to be lifted. That meant removing about 60 screws, including those of the termination resistors, though some under the cable ducts were unreachable. This was not a problem, as the PCB material is flexible enough.

With a small screwdriver angled under the transistor, some pressure was applied, and then with SMD hot air on the transistor strips they came off easily. Fortunately, the strips are not soldered completely flat to the PCB but have an upward bend, making replacement straightforward.

There was enough spare material available. The SMD emitter follower that supplies the 0.7 V to the base also turned out to be defective in both units due to the short.

The quiescent current was again adjustable. With the trimmer fully counter‑clockwise at minimum, the current was 0.4 A, which equals 200 mA per double transistor, i.e. 100 mA per transistor — class A, suitable for SSB use.

Each unit has a shunt for current measurement, about 10 mV/A. All shunt voltages are brought out, as well as forward and reflected voltages.

The quiescent current was made PTT‑switchable: the 3 V bias is enabled only during TX, saving about 600 W of loss during receive.

The fans are now NTC temperature‑controlled, which reduces noise considerably. Cooling is more effective with four fans mounted at the top cover, blowing air across the PA and guiding it through the heatsinks on both sides.