E-Class 7MHz PWM変調

　PWM変調による7MHzE-Class送信機用を作成した。これは、JH8SSTさんが紹介されたFAT5送信機及びSSTさんが実験されたものを参考に作成したものである。
　PWMは、DCDCｺﾝﾊﾞｰﾀｰや、調光回路、モーターコントロールなどに広く使用されている。また、最近ではオーディオD級アンプにも使用されている。E-Class送信機同様、高効率の増幅器が出来る。E-Class送信機にはお似合いの変調機といえる。

【構成】
　昨今は便利な世の中で、このPWM用ICが多く発売されている。特にリニアテクノロジーのLTC6992は、外付け部品がほとんど無くオーディオ信号を入力すればPWMが出来る。SSTさんがこれを使用した回路を発表されているので参考にしてください。ただ最近のICなので非常に小さなチップタイプである。
　今回は、PWMの勉強を兼ねてオペアンプで製作してみた。
　4回路入りオペアンプ（TL084)の2回路で三角波を発生させ、1回路をマイクアンプ用とし、こ

の2つの信号を残り1回路をコンパレータとして使用することにより、PWM信号を生成している。このあたりの内容については、NETに多く載っているので検索して見てください。
　このPWM信号をフォトトランジスタでドライバーに送っている。これは、変調ファイナルをフローティングさせることにより、ドレインに電源を接続し、ソースからローパスフィルタをとおり、送信機ファイナルの電源とし、変調を掛けるためである。この辺りが、この方式のミソであろう。
　ファイナルFETをドライブするため、ドライバー用ICを使用（TC4422A)した。これは前回のE-Class送信機でも紹介したものである。PWM信号はキャリア130Khz程度なのでこれで十分ドライブ可能である。
　尚、フォトトランジスタは、無信号時HighとなるためNANDゲート（74HC04)で反転させている。TC4422は非反転なので、ファイナル部分も無信号時LOとなる。これはファイナル部分に常時電源を掛けた制御とする場合には重要である。
　変調ファイナルは前回紹介した２SK3234である。ドライバー、ゲート回路、フォトトランジスタの電源はフローティングである必要があるため、たまたま在庫していた絶縁型DCDCｺﾝﾊﾞｰﾀｰを使用し１２Vを得て78083端子で８Vを作り出している。 
ファイナルのソースからLPFを通り送信機ファイナルに送っている。
　このLPFが結構難物である。今回はSSTさんが作られたものをそのまま使用させていただいた。送信機の出力インピーダンスがファイナルの負荷となることから、それに基づき、PWMのキャリアを低減させ音声信号のみ通過させるものである。
構成は、このような感じである。

【結果】
　結果は、見事100％変調を掛けることが出来た。 依然作った7MHzAM送信機ではプシュプルで、大きな変調トランスを積んでいる。（井上無線IC71ジャンク品）これと比較するとコンパクト且つ高効率に製作出来たことが分かる。特に今では入手が難しい変調トランスが不要である。また、HighパワーAM送信機もこの方式で可能となる。
　尚、出力は電源電圧20Ｖ0.45で5Ｗ、30Ｖ0.77Aで13Ｗである。これにはドライバーの電源も含まれている。ファイナルのみであれば70-75％の効率である。更にファイナルをIRF640等に変更すれば80％以上の効率が得られる。

【失敗】
　この回路を作る前にタイマーIC555でPWM変調を行ったが、50％変調しか掛からなかった。これは、UP/DOWNの内、片側しかﾃﾞｭｰﾃｨｰを変えられないとの事でMAX50%となるようである。100％変調のためにはﾃﾞｭｰﾃｨｰ0～100％に可変できる必要がある。従って555はあきらめた。

【課題】
　Ｅ-Class送信機とＰＷＭ変調機を作成するにあたり出来る限り汎用品を使うことを目的としていたが、ＦＥＴドライバーのみが専用品となっている。回路的には何とかなりそうであるが、次回の検討事項とすることとした。
　もう一つの課題であるが、変調機出力のＬＰＦであるが、もう少し最適化が必要と思う。パワーピークでコアがピーとなることがあるのだ。これについてはＳＳＴさんが最適化して解決している。
　更に全体の最適化を行うことにより更に高効率化を検討したと思う。

今回の製作では、色々なことを勉強できた。実に有意義な製作であった。色々な情報を提供していただいたJH８SSTさん有難うございました。また部品提供頂いたKさにも感謝。 

2015.01.26　回路図訂正
2015.05.29　回路図訂正