prajitno, slamet santosa

8
Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349 PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578 Prajitno, dkk 37 PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578 Prajitno, Slamet Santosa Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, BATAN Jl.Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 e-mail: [email protected], [email protected] ABSTRAK PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578. 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 V dc 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 R 2 =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. Kata kunci: LDMOS, Penguat pendorong RF, generator RF, Siklotron ABSTRACT DRIVER STAGE RF AMPLIFIER MANUFACTURE FOR DECY-13 PROTON CYCLOTRON USING LDMOS BLF578. Driver stage of the RF generator for 13MeV proton cyclotron has been manufactured. RF generator will be used as a source of alternating voltage accelerating of DECY-13 cyclotron which is has been designing by PTAPB-BATAN. Based on the basic design documents that has been made, the Decy- 13 accelerating frequency will work at 77.667 MHz with RF power of ±10 kW. At the previous research it was manufactured an RF exciter using Direct Digital Synthesizer (DDS). In order exciter can drive RF power amplifier, a driver stage amplifier is required, which is output should be able to control the RF power output that is expected. RF driver amplifier that currently widely used for accelerator applications is LDMOS transistor technology. After comparing several types of LDMOS transistor prototypes that have been manufactured, it is selected using type of LDMOS transistors BLF578. Test results with a working voltage of the driving amplifier 42 Vdc and output RF power 400 W, it is required DC current of 15.3 A and driving power 1.4 W. After calculating the data of test results, it is obtained a linear correlation coefficient value between input and output with R 2 = 0.992, power gain of 23.98 to 24.88, power-added efficiency 62% and the highest heat dissipation of 270 W. From the test results it can be concluded that the prototype of driver stage RF amplifier is already functioning and the results are as expected, but the cooling of transistors BLF578 still need to be refined in order the generated heat during it operation still within limits. Keywords: LDMOS, RF driver amplifier, RF generation, Cyclotron PENDAHULUAN ECY-13 adalah siklotron proton dengan energi 13 MeV yang akan dibangun di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. Salah satu bagian penting yang akan dibuat adalah sumber tegangan bolak-balik yang dibangkitkan oleh sistem Radio Frequency (RF). Pada penelitian yang dilakukan sebelumnya telah berhasil dibuat prototip pembangkit sinyal RF menggunakan teknik Direct Digital Synthesizer (DDS). Prototip pembangkit sinyal RF keluaran dayanya dapat diatur dari 0 sampai maksimum 10 watt dan mempunyai jangkauan frekuensi yang dibatasi oleh band pass filter 76,325 - 78,821 MHz. [1] D

Upload: trinhdan

Post on 13-Jan-2017

256 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Prajitno, Slamet Santosa

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349

PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578 Prajitno, dkk

37

PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578

Prajitno, Slamet Santosa Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, BATAN Jl.Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 e-mail: [email protected], [email protected]

ABSTRAK PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578. 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.

Kata kunci: LDMOS, Penguat pendorong RF, generator RF, Siklotron

ABSTRACT DRIVER STAGE RF AMPLIFIER MANUFACTURE FOR DECY-13 PROTON CYCLOTRON USING LDMOS BLF578. Driver stage of the RF generator for 13MeV proton cyclotron has been manufactured. RF generator will be used as a source of alternating voltage accelerating of DECY-13 cyclotron which is has been designing by PTAPB-BATAN. Based on the basic design documents that has been made, the Decy-13 accelerating frequency will work at 77.667 MHz with RF power of ±10 kW. At the previous research it was manufactured an RF exciter using Direct Digital Synthesizer (DDS). In order exciter can drive RF power amplifier, a driver stage amplifier is required, which is output should be able to control the RF power output that is expected. RF driver amplifier that currently widely used for accelerator applications is LDMOS transistor technology. After comparing several types of LDMOS transistor prototypes that have been manufactured, it is selected using type of LDMOS transistors BLF578. Test results with a working voltage of the driving amplifier 42 Vdc and output RF power 400 W, it is required DC current of 15.3 A and driving power 1.4 W. After calculating the data of test results, it is obtained a linear correlation coefficient value between input and output with R2 = 0.992, power gain of 23.98 to 24.88, power-added efficiency 62% and the highest heat dissipation of 270 W. From the test results it can be concluded that the prototype of driver stage RF amplifier is already functioning and the results are as expected, but the cooling of transistors BLF578 still need to be refined in order the generated heat during it operation still within limits. Keywords: LDMOS, RF driver amplifier, RF generation, Cyclotron

PENDAHULUAN ECY-13 adalah siklotron proton dengan energi 13 MeV yang akan dibangun di Pusat

Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. Salah satu bagian penting yang akan dibuat adalah sumber tegangan bolak-balik yang dibangkitkan oleh sistem Radio Frequency (RF). Pada penelitian yang

dilakukan sebelumnya telah berhasil dibuat prototip pembangkit sinyal RF menggunakan teknik Direct Digital Synthesizer (DDS). Prototip pembangkit sinyal RF keluaran dayanya dapat diatur dari 0 sampai maksimum 10 watt dan mempunyai jangkauan frekuensi yang dibatasi oleh band pass filter 76,325 - 78,821 MHz.[1]

D

Page 2: Prajitno, Slamet Santosa

ISSN 1411-1

38

Sumuntuk memAgar siklosistem RmengeluarkDDS RF edaya, seper

Pentabung elesesuai denEIMAC [3] memerlukaantara DDdiperlukanmenguatkamampu mediperoleh d

Padpenguat Rpopuler unLaterally (LDMOS) pilihan daldaya yang liniaritas, LDMOS akseleratorpenting sep

Olehdibahas pendorongmenggunakBLF578 ybroadcast Teknologi

Strupada GamLDMOSFEyaitu gatedari silikodaerah dendengan Msource (N+secara late

R1

1349

mber teganganmpercepat iotron dapat me

RF yang akkan daya ±10 exciter, pengurti ditampilkan

nguat daya RFektron jenis trngan data she

agar dapat man masukan d

DS RF excitern penguat pendan sinyal keluendorong pengdaya keluaran da saat ini tRF berkemban

ntuk aplikasi Diffused Madalah mer

lam aplikasi isangat baguskeandalan dajuga devais

r dikarenakanperti ruggedneh karena itupembuatan generator kan teknologyang banyak dan industri.

i LDMOS

uktur dasar mbar 2. SepET merupakan, drain, dan

on tipe-n. Drngan doping OSFET biasa+) berada paeral. Doping

DDS RF exciter

10 Watt

Gambar 1. B

n bolak-balikon negatip seengeluarkan ekan dibuat kW[2]. Sistemuat pendoronn pada Gamba

F direncanakanriode tipe 3CXeet yang dike

menghasilkan ddaya RF ±300r dengan pendorong yang buaran DDS Rguat daya RF RF sesuai yan

teknologi solng sangat cep

akselerator. Metal–Oxide–rupakan stanindustri karen

s, penguatan (gan harga mus pilihan d

n persyaratan ess dan resistau pada mak

dan penguRF siklotr

gi transistor digunakan

LDMOSFETperti FET pan devais dengsource. Subs

rain dan souN+. Akan

a, pada LDMada daerah P

P ini dima

PenpendLDM300 W

Blok diagram

k ini digunakecara periodienergi 13 MeV

harus dapm RF terdiri dang dan penguar 1. n menggunakaX15000A7 deluarkan pabrdaya RF 10 kW0 watt, sehinggnguat daya Rberfungsi untu

RF exciter agsehingga dap

ng diharapkanlid state untuat dan menjaTransistor R

–Semiconductndar teknolona: kemampua(gain), efisienurah. Transistdalam aplikatambahan yan

ansi termal[4].kalah ini akujian penguron DECY-

LDMOS tipuntuk aplika

T diilustrasikaada umumnyan tiga terminstratnya terburce merupaktetapi, berbed

MOSFET daeryang didopin

aksudkan untu

nguat orong MOS Watt

P

sistem RF unt

an ik. V,

pat ari uat

an an rik W ga

RF uk

gar pat n. uk adi RF tor ogi an si, tor asi ng

an uat 13 pe asi

an ya, nal uat an da ah ng uk

menipada

GambLDMsourcsourcsambmemmengdiberdibenterhudraindraindimo

dari dbertindengtegandimaoff. Pkonstpada

Prosiding Perte

tuk siklotron D

ingkatkan gaintegangan dra

Gambar 2.

Prinsip kerbar 2. Sepe

MOS didasarkace oleh tegance, VGS, nolbungan p-n

mbelakangi. Hgalir dari drrikan, lapisanntuk pada daeubung oleh kan-source, VDSn ke sourceodulasikan den

Jika VDS kedrain ke sourndak sebagai an VDS. Ini

ngan drain mana lebar kanaPada titik pintan. Arus draGambar 3.

Penguat Daya RF 10 kW

V

muan dan PresAkse

Vol. 13,

DECY-13.

n RF dan menain-source, VD

Struktur dasar

rja transistor erti FET padan pada pengngan gate. Pl, source dan yang Hanya arus rain ke sourcn inversi pererah p sehinganal n kondudiberikan, aru

e. Konduktanngan mengubaecil diberikanrce melalui karesistor dan merupakan

meningkat, akaal menjadi nonch- off, arusain sebagai fu

Volume 13, Janu

sentasi Ilmiah Telerator dan Ap Januari 2012

ncegah punch-DS, tinggi.

r LDMOSFET

dapat dipahada umumnyagaturan arus dPada tegangaan drain me

terhubung bocor yang

ce. Jika VGSrmukaan atau

gga source dauksi. Ketika teus akan mengnsi kanal inah-ubah VGS.

n, arus akan manal konduksiarus drain sedaerah linie

an dicapai sul, disebut titik

s drain-sourceungsi VDS ditu

RF Out

uari 2012

Teknologi likasinya : 37 - 44

-through

T.

ami dari a, kerja drain ke an gate-rupakan

saling g dapat S positif u kanal an drain egangan

galir dari i dapat

mengalir i. Kanal banding er. Jika atu titik k pinch-e relatif

unjukkan

Page 3: Prajitno, Slamet Santosa

Volume

PEMBUSIKLOTPrajitno

Gamba

Transi

Bpaling untuk adengantegangaoperasiuntuk odiatur efisiensdibatassangat yang batransfermaksimdigunak340 sersuhu tra

Bseperti keteran

Gamba

TATABahan

Bpenelitiadalah

13, Januari 20

UATAN PENGUTRON PROTON, dkk

ar 3. Kurvaumum

istor BLF578

BLF578 adamodern jenis

aplikasi industn mode pulsaan 50 V. Karei kontinyu, moperasi pada duntuk opera

si tinggi dan di pada 800 wmendukung saik. Ukuran hr dari badan t

mal dan untukkan compounrta penggunaansistor terjagBentuk fisik

ditampilkanngan sebagai b

ar 4. BentukLDMO

A KERJA dan Alat Pen

Bahan dan ian pembuatasebagai beriku

012

UAT PENDORON DECY-13 ME

a karakteristikm.

alah transistorLDMOS yan

tri. Transistor a sampai 12

ena aplikasi unmaka penguat h

daya lebih renasi 43 volt direkomendaswatt saja, ke

seperti suhu ruheatsink harus transistor ke sk membantu d yang baik s

aan fan blowega. k transitor Ln pada Gaberikut[5]:

Ke1. 2. 3. 4. 5.

k fisik dan simOS BLF578.

nelitian

alat yang an penguat Rut:

ONG GENERATENGGUNAKAN

k I-V FET s

r RF dayang dapat digundapat diopera

200 W padantuk industri aharus dioptim

ndah. Rangkaiyang membe

sikan keluaranecuali kondisuangan dan Vsesuai supaya

sirip pendinginperambatan

seperti dowcoer air flow su

LDMOS BLmbar 4, d

eterangan :

Drain 1 Drain 2 Gate 1 Gate 2 Source

mbol transistor

digunakan dRF pendoron

TOR RF N LDMOS BLF5

secara

tinggi nakan asikan a catu adalah

malkan ian ini erikan n daya i lain

VSWR a heat n bisa panas

orning upaya

LF578 engan

r

dalam ng ini

B

A

S

dbLbdSinkJaimdomdSdimd

SS

RsematmLted

578

Bahan 1. Trans

penduinduk

2. Modu3. Modu4. Trafo 5. Trafo 6. Magn

Alat penelitian1. DDS 2. Oscill3. Bird

Mode4. Dumm5. Digita6. Solder7. SMD

Skema Pengua

Skema itampilkan paagian yaitu : i

LDMOS, outpuerfungsi sebagibagi keluar ebelum pend

nput matchingeluaran baluaringan outpmpedansi keluikonvrsi ke utput balun

masukan/keluaaya akan berebuah jalur man chip dapmpedansi yanan nilai kapas

Susunan PengSiklotron DEC

PembuaRF untuk sikloeperti terlihat

modul pengutenuasi RF

mikrokontrolerLCD, catu degangan catu iatur dari 22 –

istor LDMOukungnya yaitktor ul catu daya swul mikrokontro

dan modul cadan modul ca

netic contactor

n exciter 10 watloscope RF Direction

el 43 my Load Resisal Multimeter ring Iron rework station

at RF Pendor

penguat Rada Gambar input balun, iut matching dgai pembagi ddari fase un

dorong daya Rg mengubah

un ke impeput-matching uaran dari trkeluaran tu

n. Pada aran dari transrada di kisar

microstrip cukpat memban

ng tepat pada sitor selama op

guat RF PenCY-13

atan penguat Rotron DECY-1t pada Gambat RF LDM

F, directionr Atmega16 aya switchin

daya transit– 45 Vdc.

ISSN

OS BLF57tu kapasitor, r

witching 45Vdoller Atmega1atu daya 12Vdatu daya 24Vdr

tt

nal Thruline

stor 50 Ω Sanwa PC-10

n

rong

RF pendoron5 dibagi me

nput matchingan output baldaya dan mem

ntuk pasanganRF masuk ke

impedansi 2edansi input

kemudian ransistor ke 2unggal berakh

umumnya sistor pada suran yang rendkup panjang antu untuk m

posisi penalaptimasi daya.

ndorong Gen

RF pendoron13 dibuat dengbar 6 yang tMOS BLF57nal coupler

lengkap denng 48Vdc dantor BLF578

N 1411-1349

39

8 beserta resistor dan

dc 16 dc dc

Wattmeter

00

ng seperti enjadi lima g, transistor lun[6]. Balun mbuat sinyal n transistor. e transistor, 25 Ω pada

transistor. mengubah

25 Ω untuk hir dengan

impedansi uatu tingkat dah 1-3 Ω.

antara balun mewujudkan aan (tuning)

nerator RF

g generator gan susunan terdiri dari: 78, resistor r, modul ngan panel n pengatur yang dapat

Page 4: Prajitno, Slamet Santosa

ISSN 1411-1

40

PengujianSiklotron

Pendengan meDDS excitedari 0 – 10Penguat RmenggunakWattmeter digantikan dengan kdummy res

SwitchinSup

Eaton48

1349

n Penguat RFDECY-13

ngujian penguemberi masuker yang daya

0 watt, seperti RF pendorongkan Bird

Model 43 ddengan resisteluaran peng

sistor 50 Ω.

RF input

ng Power pply

n apr48 Vdc

G

Gambar

F Pendorong

uat RF pendokan sinyal RF

RF keluarannditampilkan p

g daya keluaRF Directio

dan sebagai btor yang impeguat RF pe

PengaturDay

22 - 45

AtenuRF

ambar 5. Ske

r 6. Blok diagr

Generator R

orong dilakukaberasal dari R

nya dapat diatpada Gambar arannya diukonal Thrulinbeban keluardansinya sesu

endorong yai

Drv. pw

Teganga

Aru

r Catu a Vdc

uasi F

P

ema penguat R

ram penguat p

RF

an RF tur 7.

kur ne an

uai itu

HAS

untukdengpada

lain y1. M

L2. R3. B4. C

wr

an

us

PenguaKlas A

Transistor LBLF5

AtmePenamSistem

LCD LMB1

Prosiding Perte

RF kelas AB.

pendorong 300

SIL DAN P Prototip

k siklotron an tata letak mGambar 8.

Modul-myang telah diinModul penguLDMOS BLFResistor atenuBlower pendinCatu daya swi

Suhu

at RF AB LDMOS-578

ega16 mpil & m Trip

Panel 162AD

V

muan dan PresAkse

Vol. 13,

0 watt.

PEMBAHApenguat pendDECY-13 t

modul elektro

modul elektronstal adalah : uat RF men

F578 uasi ngin itching 48 Vdc

Trip/Alarm

Reflect

Forward

DireCo

Volume 13, Janu

sentasi Ilmiah Telerator dan Ap Januari 2012

ASAN dorong generatelah selesai onik sebagai te

onik dan ko

nggunakan tr

c

m

ectional oupler

uari 2012

Teknologi likasinya : 37 - 44

ator RF dibuat

ertampil

mponen

ransistor

RF out

Page 5: Prajitno, Slamet Santosa

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349

PEMBUATAN PENGUAT PENDORONG GENERATOR RF SIKLOTRON PROTON DECY-13 MENGGUNAKAN LDMOS BLF578 Prajitno, dkk

41

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

Panel depan prototip penguat pendorong generator RF seperti terlihat pada Gambar 9, terdapat tombol, knop, konektor, tampilan LCD dan LED dengan penjelasan fungsi sebagai berikut: 1. Switch ON/OFF

2. Tombol reset trip 3. Tombol untuk pemilihan menu operasi 4. Liquid Crystal Display (LCD) untuk

menampilkan frekuensi 5. Indikator trip:

- CURR (arus penguat RF) - VDD (tegangan penguat RF) - REFL (Refected power) - TEMP (suhu pendingin penguat RF) dan - Tombol reset.

6. Konektor DB-9 untuk komunikasi data serial komputer.

Gambar 7. Blok diagram pengujian penguat RF pendorong.

Gambar 8. Tata letak penguat pendorong.

Gambar 9. Tampilan panel depan prototip penguat RF pendorong.

Penguat RF Pendorong

LDMOS-BLF578

Bird RF Directional Thruline Wattmeter

Model 43

50 Ω Dummy Resistor

RF DDS Exciter

Page 6: Prajitno, Slamet Santosa

ISSN 1411-1349 Volume 13, Januari 2012

42 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya

Vol. 13, Januari 2012 : 37 - 44

Pengujian Masukan dan Keluaran Daya RF

Pada Gambar 10 ditampilkan keluaran daya RF pada frekuensi 77,667 MHz sebagai fungsi masukan daya RF (watt). Meskipun penguat pendorong yang telah dibuat secara teoritis mampu mengeluarkan daya RF sampai dengan 800 watt, tetapi untuk keamanan pada pengujian ini dibatasi pada daya keluaran RF 400 watt. Dari data grafik Gambar 5 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.

Gambar 10. Masukan vs keluaran daya RF.

Pengujian Penguatan Daya (power gain) Sebagai Fungsi Keluaran Daya RF

Power gain dihitung dengan persamaan[6] :

10 LOG ), [1]

Keterangan : POUT : daya keluaran RF PIN : daya masukan RF grafik power gain sebagai fungsi keluaran daya RF ditampilkan pada Gambar 11. Dari 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.

Gambar 11. Penguatan daya vs keluaran daya RF.

Pengujian Power Added Efficiency (PAE) Sebagai Fungsi Keluaran Daya RF

Power-added efficiency (PAE) dapat diartikan sebagai efisiensi dari jaringan untuk mengubah daya masukan DC ke sejumlah daya keluaran RF yang tersisa setelah kontribusi langsung dari masukan daya RF dihilangkan[7].

η 100 % [2] Keterangan : POUT : daya keluaran RF PIN : daya masukan RF PDC : daya masukan DC = VDC × IDC

Dari hasil pengujian diperoleh PAE lebih

besar dari 60 %, seperti ditampilkan pada Gambar 12 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 %.

Gambar 12. Power added efficiency (PAE) sebagai fungsi keluaran daya RF

y = 310.6x ‐ 22.73R² = 0.992

0

100

200

300

400

500

0 0.5 1 1.5

Keluaran

Daya RF

[W]

Masukan Daya RF [W]

23.50

24.00

24.50

25.00

0 50 100 150 200 250 300 350

Gain[dB]

Keluaran daya RF [W]

010203040506070

0 50 100 150 200 250 300 350 400

PAE[%

]

Keluaran daya RF [W]

Page 7: Prajitno, Slamet Santosa

Volume

PEMBUSIKLOTPrajitno

PengujKeluar

Dmenggu

KeteranVDC IDC PIN-RF POUT-RF

Pversus 13, diswatt adiperhadapat pending

Modul

AtmegaVMLAprotypiAssembserta delektron

digunakpenguareflectedaya RmengiroperasidibandiApabilanilai bateganga

13, Januari 20

UATAN PENGUTRON PROTON, dkk

jian Disipasiran Daya RF

Disipasi daunakan persam

ngan : : masukan t: arus yang : daya masu

F : daya keluaPlot data hasikeluaran day

sipasi tertinggadalah 270 atikan apakah

memenuhi gin BLF578 a

l Mikrokontr

Perangkat a16 dikemba

AB (Visual Ming IDE bler, Compiledapat mensimnik).

Modul kan untuk ak

at RF pendoed power, tegRF dan suh

rim data akui tersebut dingkan dengana salah satu datas aman akan DC akan m

111122223

Disipasi D

aya RF

[W]

012

UAT PENDORON DECY-13 ME

Gambar 13

i Daya Pana

aya panas maan :

tegangan transditarik oleh tr

ukan RF aran RF l pengujian da

ya RF ditampigi untuk keluwatt. Oleh pendingin yasyarat kare

adalah 4,25 cm

oler ATmega

lunak unngkan mengg

Micro Lab) adayang me

er, Debugger, mulasikan har

mikrokontrolkuisisi data orong yaitu: gangan DC, ahu pendingiuisisi secara ditampilkan n suatu nilai sdari parametekan menyebabmati (off). Con

0255075002550750025507500

0

ONG GENERATENGGUNAKAN

3. Disipasi da

as Sebagai F

(Pdiss) dih

sistor LDMOSransistor LDM

an perhitunganilkan pada Gaaran daya RFkarena itu

ang sudah terpena luasan m2.

a16

ntuk mendugunakan VMalah sebuah venggabungkan

dan simurdware (komp

ler ATmeparameter op

forward parus DC, man LDMOS serial. Parapada LCD

sebagai batas aer operasi mebkan trip danntoh tampilan

50 100

TOR RF N LDMOS BLF5

aya panas seba

Fungsi

hitung

[3]

S MOS

n Pdiss ambar F 400 perlu

pasang flens

ukung MLAB.

virtual n IDE, ulator ponen

ega16 perasi

power, asukan

serta ameter

dan aman.

elebihi n catu n suhu

ppdtemd

K

gmPkdkm

dm–p

pdm≥

htr

0 150Keluaran

578

agai fungsi kel

endingin padaendingin terukiperbolehkanerukur ≥55

mengeluarkanaya mati.

Gambar 14

KESIMPULTelah

enerator Rmenggunakan Penguat pendo

erja 42 volt, man diperoleh eluaran daya

menarik arus 1Data h

iperoleh: nilmasukan dan k

24,88, Poweanas tertinggi

Untuk mendingin tranetektor suhu

masukan sistem≥ 55 0C akan te

Meskipuasilnya sesuaransistor BLF

200 250Daya RF [W]

luaran daya R

a LCD sepertkur 30,8 0C d55,0 0C, ole

0C maka sinyal trip y

4. Contoh tam

LAN selesai dibu

RF untuk teknologi tran

orong RF telamasukan dayakeluaran day

a 400 watt 5,3 A. hasil pengulai koefisien keluaran R2 = er-added effici 270 W. menghindari pnsistor LDM

u LM-35 yam pengaman derjadi trip. un prototip suai yang diharF578 masih pe

0 300

ISSN

RF.

ti pada Gambaan maksimumeh karena itu

mikrokontrang mengakib

mpilan suhu pe

uat penguat siklotron

nsistor LDMOah diuji dengaa RF mulai 0a RF 25–400penguat RF

ujian setelahkorelasi lin

0,992, powerciency 62 % d

panas yang beMOS BLF578ang digunakadan telah teruj

udah berhasil rapkan, tetapierlu disempur

350

N 1411-1349

43

ar 14. Suhu m suhu yang u jika suhu roler akan batkan catu

endingin.

pendorong DECY-13

OS BLF578. an tegangan 0,1–1,3 watt watt. Pada pendorong

h dihitung nier antara r gain 23,98 dan disipasi

erlebih pada 8 dipasang an sebagai ji pada suhu

dibuat dan i pendingin rnakan agar

Page 8: Prajitno, Slamet Santosa

ISSN 1411-1349 Volume 13, Januari 2012

44 Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya

Vol. 13, Januari 2012 : 37 - 44

pada saat dioperasikan secara kontinyu panas yang ditimbulkan masih dalam batas aman. UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan selesainya pembuatan prototip penguat pendorong generator RF ini, disampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada rekan-rekan komunitas IQED khususnya Sdr. Wardhana N., Iwan dan Agus atas masukan dan ide-ide dalam merealisasikan prototip penguat pendorong. DAFTAR PUSTAKA 1. PRAJITNO, “Pembuatan dan Analisis Exciter

Generator RF Untuk Siklotron Proton DECY-13”, Jurnal Iptek Nuklir GANENDRA, Volume 14 Nomor 2 (2011) 111 – 121

2. J.S.CHAI, “New Design And Development Of 13 MeV PET Cyclotron In KOREA”, Proceedings of Particle Accelerator Conference, New York, (1999) 3137 – 3139

3. 3CX15000A7 EIMAC Data Sheet, CPI MPP Division, Eimac Operations, 607 Hansen Way, Palo Alto, CA 94303 www.cpii.com diunduh tanggal 05 Januari 2011

4. S.J.C.H. THEEUWEN, W.J.A.M. SNEIJERS, J.G.E. KLAPPE, J.A.M. DE BOET, “High Voltage RF LDMOS Technology for Broadcast Applications”, European Microwave Week Conference 2008, EuMIC02-2, 46, (2008) 1279 – 1284

5. NXP SEMICONDUCTORS, “Power LDMOS Transistor BLF578”, Product Data Sheet Rev.02, 4 Feb. 2010

6. TSUNG-CHI YU, DKK, “The Development of High Power Solid-State Amplifier In

NSRRC”, Proceedings of IPAC’10, Kyoto, Japan, (2010) 3993 – 3995

7. IULIAN ROSU, RF Power Amplifiers, , YO3DAC / VA3IUL, http://www.qsl.net/va3iul Diunduh tanggal 15 Agustus 2011.

TANYA JAWAB Frida Iswinning Diah

Kontribusi disipasi panas terbesar di bagian mana? Dan untuk kedepannya bagian atau komponen mana yang akan dioptimasi?

Prajitno

Disipasi panas yang paling besar pada flen dari transistor LDMOS yang luasannya hanya 4,5 cm2 meskipun sudah disalurkan pada pendingin alumunium dan dihembus blower. Ke depan sedang didesain pendingin dengan menambah luasan plat alumunium dan memperbesar aliran udara untuk menghembuskan udara.

Edi Trijono Bagaimana mengatasi panas yang timbul pada

Transistor LDMOS padahal pengujian bahan tahap simulasi walaupun bebannya sudah disamakan dengan bahan sesungguhnya tetapi pada kenyataannya antara simulasi dengan prakteknya berbeda. Dan apa sudah dipikirkan desain pendingin yang sesuai dengan desain yang sudah dilakukan sekarang ini?

Prajitno

Beban sudah disesuaikan dengan impedansi kabel coaxial yaitu 50 Ω. Desain pendingin yang baru sedang dilakukan agar mampu untuk mendinginkan transistor LDMOS yang harus menanggung disipasi panas ∞ 270 watt.