AliExpress から 250W 50Ω の終端抵抗を入手したのでダミーロードを作ってみました。
今回はヒートシンクも使って多少はそれらしく仕上げてみました・・・が。。。
Buy Products Online from China Wholesalers at Aliexpress.com
基本的なスペックは、
- 周波数：0～3.0GHz
- 耐電力：250W
- 抵抗値：50Ω±5%
- 温度範囲：-55+～155℃
- 取付フランジ寸法：25mm×10mm
- 材質：ベリリウム酸化物
薄膜抵抗とフランジとの間に有毒の酸化ベリリウムセラミックを使ってます。
このため、取り扱いには注意が必要です。
あと、この終端抵抗と同じようなもののデータシートを web で見つけたので・・・
PDF の URL とデータシート記載のスペックをコピペしときました。
購入先が中華なので、こういうメーカのパクリ品なのかもしれません。。。
http://www.denizelektronik.com/pdf/RFP-250-50TC.pdf
外観は web のものと違っているし、モノはどう見ても何かから外した中古品ですね。
上は今回購入した 250W で、下は前に購入した 100 W のもの。
ケースは LEAD の P-5 、ヒートシンクの形状は 78mm × 57mm × 30mm のものです。
最初、ヒートシンクを２つ使うつもりで準備してたんですが、最終的には１個しか使いませんでした。
終端抵抗はケースに穴を開けてヒートシンクに直接取り付けます。
穴あけは CNC で、切り込み量は 0.1mm です。
やっぱこういう作業には CNC は必需品かも。なにせ仕上がりはキレイでしかも楽ちんです！
ヒートシンクのネジ穴は貫通じゃなくてタップダイスで「ねじ切り」してます。
ヒートシンクに熱がしっかり伝わるようにと、シリコングリスはたっぷり塗布しました。
ケースに終端抵抗、ヒートシンク、パネル取付用角座Mコネを取り付けたところ。
ヒートシンクはケースから少しはみ出ちゃいますが、まぁよしとしましょう。
こんな感じに配線です。
Mコネ側と終端抵抗のアース配線はラグ端子を使ってます。
ケースとヒートシンクの穴あけだけは多少手間ですが、
ハンダ付けするパーツは終端抵抗の一つだけなので後の配線作業は物凄く楽です。
一応、マルチメータで 50Ω になっていることを確認しておきました。
ピッタリ 50Ω って・・・とってもイイ気分です。
蓋をして、最終的にはこんな感じのダミーロードになりました。
終端抵抗の表面温度を測定する
せっかく取り付けたヒートシンクなので・・・放熱効果ってどうなのよ。
仮にスペックどおりに 250W に耐えるダミーロードを作るとしたら必要なヒートシンクはどの程度の大きさ（熱抵抗）になるのでしょうか。
小難しい理屈は抜きにしてざっくり考えてみると、
- 終端抵抗の最高温度は 155℃（公表値）
- 室内の温度を 30℃ と仮定
すると、周囲温度は 125℃（150℃-30℃）となります。
もう少し余裕を持って 80％で考えると、最終的な周囲温度は約100℃（125℃×0.8≒100）となります。
すなわち、この 約100℃ の周囲温度が動作限界温度ということであり、
この熱を外気に放熱させられなければ、この中華の終端抵抗は壊れてしまうということです。
それで、送信出力の全てがこの終端抵抗に消費されることになるので、
必要なヒートシンクの形状は、この消費電力に比例して大きなものが必要になります。
| 送信出力 | ヒートシンクの熱抵抗 | 寸法(W×D×H) | 備考 |
| 250W | 0.25℃/W (100℃ / 250W) | 90×90×80 | 高速FANが必要 *1 |
| 100W | 1℃/W (100℃ / 100W) | 220×150×40 | |
| 10W | 10℃/W (100℃ / 10W) | 50×30×15 |
*1 Intel CPU 対応のヒートシンク
※表中のヒートシンクの寸法はおおよそです
250W の連続送信に耐えられるヒートシンクの熱抵抗は 0.25℃/W なので、これはもう相当大きなヒートシンクが必要ということ。
それじゃ 0.25℃/W の熱抵抗を持つヒートシンクって一体どのくらいの大きさになるのだろうかと Google で調べてみましたが、残念ながら一般市販品として見つけることはできませんでした。
ただ、パソコンの CPU を放熱するためのヒートシンク（高速 FAN 込み）なら 1℃/W 以下のものが市販されているようで、取り付けさえ工夫できればハムに活用できるかもしれません。
以上のざっくり計算からも、
今回のダミーロード製作で使ったヒートシンクは 78mm × 57mm × 30mm の大きさのもので、熱抵抗も 5℃/W 程度のもの。
なので、到底 250W の送信出力に耐えれるはずもなく、精々 20W がいいところでしょう。
まぁ、100W 越えのダミーは油冷式（絶縁オイル）じゃないとダメということかもしれません。
とはいっても、現実的に大きなヒートシンクの入手も、油冷式にもそう簡単にできそうじゃないので。
それに実際の運用を考えても、ダミーロードで何分も連続送信することってないと思うし。
間欠送信なら 100W 入れても大丈夫じゃないだろうかなどと、甘いこと考えて・・・
今回は終端抵抗の表面温度を測定して勝手に納得することにしました。。。
（試験環境）
- 送信出力：100W （FT950）
- SWR 1.0
- ３秒送信、１秒休止の連続
- OWON B35 （温度測定可能なデジタルマルチメータ、bluetooth 付き）
- TsDMMViewer （データロガーソフト）
３秒送信、１秒休止の連続動作は、Arduino を使って Tr スイッチで制御させました。
●まずは、終端抵抗の表面温度の測定
終端抵抗の表面に、K 型熱電対プローブを直接貼り付けました。
TsDMMViewer でロガー。
終端抵抗の表面温度は、１分程度で 90℃ に達しました。
●続いて、ヒートシンクの温度測定
K 型熱電対プローブをヒートシンクにこんな感じで貼り付け。
１分ちょっとで 50℃ になりました。
先の試験から終端抵抗の表面温度は１分ほどで 100℃ 近くになるはずなので、
間欠送信で１分までがいいところじゃないでしょうか。
実は最初は終端抵抗が壊れるまで連続送信してやろうかと思っていたのですが、
壊れて破裂して人体に危険なベリリウム酸化物が飛散でもしたらよろしくないと思い直し、
送信試験は1分以内で終了としました。
ということで、
連続送信じゃなければ、今回使ったヒートシンクと ＠250 の安物の中華パーツひとつで・・・
100W のダミーロードとして使い物になるんじゃないでしょうか。
ただし、自己責任ですが。。。
