Это может показаться сопротивлением «твердотельному миру», но магнетрон с вакуумной трубкой по-прежнему лежит в основе каждой бытовой микроволновой печи, а также многих промышленных печей, используемых для приготовления пищи или сушки. Магнетрон на 500 МГц был разработан во время Второй мировой войны в условиях строжайшей секретности британцами, а затем доставлен в США для оптимизации и производства в больших объемах.
Теперь его в значительной степени заменили твердотельные усилители мощности (SSPA), за исключением двух областей: приложений с очень высокой мощностью и стандартной бытовой микроволновой печи. Магнетрон превратился из одного из самых «засекреченных секретов» в устройство, что вы можете купить как замену микроволновке, включая волновод, по цене от 50 до 100 долларов (рисунок ниже). Теперь это усовершенствованное, тщательно спроектированное и экономичное решение со стандартизованными входами, выходами и подключениями питания для генерации ВЧ-энергии от 500 до 1000 Вт в диапазоне 2,4–2,5 ГГц.
Однако магнетрон для микроволновок имеет ограничения, прежде всего в управляемости и сроке службы. Фактически, когда СВЧ печь настроена на промежуточный уровень мощности нагрева, это достигается не аналоговым дросселированием выходной мощности, а посредством широтно-импульсной модуляции рабочего цикла на базовом уровне в несколько секунд. Кроме того, как и в случае с любой вакуумной трубкой, магнетрон разрушается и сгорает, как правило, через пять-десять лет использования потребителем. (Если вы хотите лучше понять многочисленные проблемы, связанные с приготовлением в микроволновой печи, независимо от того, используете ли вы магнетрон или SSPA, у Ampleon есть подробное, содержательное 13-страничное примечание по применению «Техническая документация по твердотельному приготовлению радиочастотного излучения» (RF Solid State Cooking White Paper), в которой рассматриваются СВЧ печи с точки зрения радиочастот, выделения тепла и приготовления пищи.)
Стремясь заменить домашний микроволновый магнетрон меньшим и более управляемым решением, компания Ampleon представила BLP2425M10S250P, силовой ВЧ-транзистор LDMOS мощностью 250 Вт для «твердотельной кулинарии», а также промышленных, научных и медицинских (ISM) приложений в диапазоне частот 2400-2500 МГц. Ключом к его более низкой стоимости и, следовательно, пригодности для высокопроизводительных потребительских приложений является переход от традиционного керамического корпуса к четырехконтактному, термически усиленному, отформованному корпусу с пластиковыми фланцами (рисунок ниже).
Он основан на LDMOS 10-го поколения компании Ampleon, работающем с КПД стока 67% и усилением 15 дБ, что позволяет экономить энергию и упрощает требования к охлаждению в более мощных системах, использующих несколько устройств. Устройство обеспечивает точную, непрерывную регулировку выходной мощности и частоты по всему диапазону, что делает его подходящим для промышленных применений, таких как генерация плазмы, а также для развивающегося рынка твердотельных продуктов для приготовления пищи. Кроме того, как транзистор, а не электронная лампа, он работает от источника постоянного тока с более низким напряжением 32 В, а не от более опасных высоких напряжений, необходимых для магнетронов, что является важным требованием для медицинских и бытовых приложений.
Подробная информация о BLP2425M10S250P находится в техническом описании, которое включает графики, показывающие коэффициент усиления мощности и эффективность стока в зависимости от выходной мощности на различных частотах с рабочим диапазоном, температурами, током покоя IDq стока и напряжением сток-исток VDS, а также таблицу нагрузок, данные импеданса. В техническом описании также показана тестовая схема 60 × 90 мм, включая ведомость материалов (BOM), построенную на печатной плате Rogers TC350 в качестве подложки (толщина 0,762 мм) (рисунок ниже).
