BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281
Telah dilakukan pembuatan penguat pendorong generator RF untuk siklotron proton 13MeV. Generator RF akan digunakan sebagai sumber tegangan pemercepat bolak-balik siklotron DECY-13 rancangan PTAPB-BATAN. Berdasarkan dokumen rancangan dasar siklotron Decy-13 yang telah dibuat, sumber tegangan bolak-balik bekerja pada frekuensi 77,667 MHz dengan daya RF ±10 kW. Pada penelitian sebelumnya telah selesai dibuat RF exciter menggunakan teknik Direct Digital Synthesizer (DDS). Agar exciter dapat mendorong penguat daya RF diperlukan penguat pendorong yang keluarannya mampu untuk mengendalikan keluaran daya RF yang diharapkan. Penguat pendorong RF yang saat ini banyak digunakan untuk aplikasi akselerator adalah teknologi transistor LDMOS. Setelah membandingkan beberapa tipe transistor LDMOS prototip yang telah selesai dibuat dipilih menggunakan transistor LDMOS tipe BLF578. Hasil pengujian penguat pendorong dengan tegangan kerja 42 Vdc dan keluaran daya RF 400 W, diperlukan arus 15,3 A dan daya pendorong 1,4 W. Setelah dilakukan perhitungan data hasil pengujian, diperoleh nilai koefisien korelasi linier antara masukan dan keluaran R2=0,992, power gain 23,98 – 24,88, power-added efficiency 62 % dan disipasi panas tertinggi 270 W. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa prototip sudah berfungsi dan hasilnya sesuai yang diharapkan, namun pendingin transistor BLF578 masih perlu disempurnakan agar saat dioperasikan, panas yang ditimbulkan masih dalam batas aman. Page 2
Page 3
DDS RF exciter 10 Watt
Page 4
Penguat pendorong LDMOS 300 Watt
Penguat Daya RF 10 kW
RF Out
LCD Panel LMB 62ADC
Drv. pwr Arus Tegangan
Atmega16 Penampil & Sistem Trip
Trip/Alarm Forward Reflect
2
1
5
Suhu RF input
Atenuasi RF
Switching Power Supply 48 Vdc
Pengatur Catu Daya 22 - 45 Vdc
Page 5
Penguat RF Klas-AB LDMOS-BLF578
Directional Coupler
RF out
3
1.Drain 1 2.Drain 2 3.Gate 1 4.Gate 2 5.Source
4
Pengujian dilakukan dengan memberi masukan sinyal RF berasal dari RF DDS exciter yang daya RF keluarannya dapat diatur dari 0–10 Watt. Penguat RF pendorong daya keluarannya diukur menggunakan Bird RF Directional Thruline Wattmeter Model 43 dan sebagai beban keluaran digantikan dengan resistor yang impedansinya sesuai dengan keluaran penguat RF pendorong yaitu dummy resistor 50 Ω
RF DDS Exciter
Page 6
Penguat RF Pendorong LDMOS-BLF578
Bird RF Directional Thruline Wattmeter Model 43
1
2
101
3
5
4
9
6 6
5
1 7
4
8
1. Modul penguat RF LDMOS BLF578 2. Resistor atenuasi 3. Blower pendingin 4. Catu daya switching 48 Vdc 5. Modul pengatur tegangan catu daya transitor BLF578 6. Trafo catu daya blower 7. Catu daya 12 Vdc 8. Modul mikrokontroler Atmega16 9. Panel LCD LMB162AD 10.Kipas penghisap udara 1. Switch ON/OFF 2. Tombol reset trip 3. Tombol pemilihan menu operasi 4. Liquid Crystal Display 5. Indikator trip: CURR (arus penguat RF) VDD (tegangan penguat RF) REFL (Refected power) TEMP (suhu pendingin penguat RF)
Page 7
1
2
3
6
6. Konektor DB-9 (RS-232)
450
Keluaran Daya RF [W]
400
y = 310.6x - 22.73 R² = 0.992
350 300 250 200 150 100 50 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Masukan Daya RF [W]
Dari data grafik telah dilakukan perhitungan dan diperoleh persaman regresi linier y = 310,6x - 22,73 dengan R2 = 0,992 sehingga dapat disimpulkankan bahwa antara masukan dan keluaran daya RF mempunyai korelasi yang sangat kuat. Page 8
30.00
Gain [dB]
25.00 20.00 15.00
gain = 10 * LOG (
10.00
Pout ) Pin
5.00 0.00 25
50
75
100
125
168
200
238
300
350
400
Keluaran daya RF [W]
Hasil pengukuran dan perhitungan diperoleh power gain penguat pendorong dengan rentang gain 23,98 – 24,88. Hasil ini sesuai dengan “Product data sheet Power LDMOS transistor BLF578 Rev.02 4 Feb. 2010”, yang mana dinyatakan bahwa power gain BLF578 minimum 24 dan tipikal-nya adalah 25. Page 9
70 60
PAE [%]
50 40 30 20 10 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
Keluaran daya RF [W]
Pada keluaran daya RF 400 Watt diperoleh PAE 62 %. Hasil ini cukup memuaskan, meskipun masih harus ditingkatkan karena “Product data sheet Power LDMOS transistor BLF578” dinyatakan bahwa PAE 70 %.
Page 10
Disipasi Daya RF [W]
300 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 0
50
100
150
200
250
300
350
Keluaran Daya RF [W]
Disipasi tertinggi keluaran daya RF 400 Watt adalah 270 Watt sehingga perlu diperhatikan apakah pendingin yang terpasang sudah memenuhi syarat karena luasan flens pendingin BLF578 adalah 4,25 cm2
Page 11
Telah selesai dibuat penguat pendorong generator RF untuk siklotron DECY-13 menggunakan teknologi transistor LDMOS BLF578. Penguat pendorong RF telah diuji dengan tegangan kerja 42 Volt, masukan daya RF mulai 0,1–1,3 Watt dan diperoleh keluaran daya RF 25–400 Watt. Pada keluaran daya 400 Watt penguat RF pendorong menarik arus 15,3 A. Data hasil pengujian setelah dihitung diperoleh: nilai koefisien korelasi linier antara masukan dan keluaran R2 = 0,992, power gain 23,98 – 24,88, Power-added efficiency 62 % dan disipasi panas tertinggi 270 W. Meskipun prototip sudah berhasil dibuat dan hasilnya sesuai yang diharapkan, tetapi pendingin transistor BLF578 masih perlu disempurnakan agar pada saat dioperasikan secara kontinyu panas yang ditimbulkan masih dalam batas aman.
Page 12
Page 13
