Inspiriert durch die Aktivitäten in CW im April 2025 von DL2500E  im
630-Meter-Band habe ich meine Class-E-Endstufe neu konzipiert und
weiterentwickelt. Class-E bringt bis 95% Wirkungsgrad, was ein guter Grund ist.
Die Schaltung von DM2TS bei der statt, der beiden Transistoren ein Mosfetdriver
den Mosfet schalten ist eine gute Variante. Das funktioniert für Class-E sehr gut
und die Schaltung wird einfacher. Außerdem integrierte ich ein zusätzliches
LC-Filter, um die Unterdrückung der ersten Oberwelle zu minimieren. 
Mit über 40dB Dämpfung für die erste Oberwelle darf man sich in die Luft trauen.
Die Ausgangsschaltung meines ursprünglichen Designs habe ich beibehalten,
da sie kleinere Induktivitäten am Drain erfordert und somit auf die typische,
sperrige 100-µH-Spule verzichtet. Interessanterweise fand ich weder im Internet
vergleichbare Schaltungsvarianten noch mathematische Modelle für diesen
Ansatz. Über ergänzende Informationen hierzu würde ich mich freuen!  

Die Schaltung und dessen Parameter wurden mit Hilfe von LTspice für die
Betriebsspannungen 50 V und 120 V ermittelt und sind als Download verfügbar.

Die Grenzen für den Mosfet sind zuerst die hohen Spitzenströme und die maximale
Spannung am Drain. Kurze Schaltzeiten und wenig Kapazität mit dessen Energie,
am Gate sind zu bevorzugen. So gibt es einige Typen von Mosfets die in Frage kommen.
Mit modernen Silicon-Carbide-MOSFETs (SiC) mit etwa 300 W Verlustleistung
sind Leistungen über 1 kW erreichbar.  zum Beispiel der C2M0025120D

Für den Aufbau sind folgende Punkte zu beachten:
-Messtechnik:
Die Induktivitäten und Kondensatoren L1, L2, L3, C1, C2, C3 sollten mit etwa
1% Genauigkeit gemessen werden können. Optimal bei einem schrittweisen
Einbau im Gerät selbst. Ein Oszilloskop um falsches Schalten des Mosfets
zu erkennen und um die Ausgangsspannung am Lastwiderstand zu messen.
Digitalvoltmeter für Strom, Spannung und Widerstand.
- Induktivitäten: 
Mindestens 2 mm dicker Kupferdraht oder Kupferrohr für alle drei Spulen. 
Die Spulen sind einlagige Luftspulen aus blanken Draht oder Kupferlackdraht.
Sie sollen soweit wie möglich von einander entfernt und im Winkel von 90° montiert
werden sollen um die magnetische Kopplung zu minimieren.
Der Durchmesser sollte größer 4cm sein. Der Luftspalt zwischen den Windungen muss
nur so groß sein, das es sicher keine Verbindung zwischen den einzelnen Windungen
geben kann. Abstände von 0,3...1mm sind ausreichend, denn es sind relativ große
Kapazitätswerte an den Spulen angeschlossen. Durch auseinander ziehen der Spule
wird dessen Wert verkleinert und bietet so die Möglichkeit den richtigen Wert nach
dem einlöten um 1 bis 2% abzugleichen um einen minimalen Strom für den Mosfet
zu haben bzw. um die optimalen Schaltzeiten zu finden.
- Kondensatoren: 
Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren zur Stromverteilung für jeden Kapazitätswert.
Die Spitzenspannung Up darf die zugelassene Spannung am Kondensator nicht überschreiten.
Mehrere Kondensatoren auch zwischen plus und minus, um einen HF-Kurzschluss für 474kHz
zu erhalten. Diese Kondensatoren müssen nur die Betriebsspannung vertragen, sollten aber
einen kleinen ESR haben. Zum Beispiel Aluminium-Elketroloyt Kondensatoren der Firma
JCCON. Zur Zeit bei aliexpress 10 Stück 1mF 63V für 4,69 €.
Im Betrieb können die Kondensatoren warm werden und sie sollten einen kleinen
Temperatur-Koeffizienten haben und Impulsfest sein. Empfehlenswerte Kondensatoren
sind zum Beispiel die roten Kondensatoren der Firma Wima vom Typ FKP1.
- Leiterbahnen:
Für Verbindungen im LC-Filter und zum Mosfet sind 2 mm Kupferdraht oder
1-2 mm starke Kupferplatten sinnvoll. Wird eine Standard-Leiterplatte benutzt,
müssen die Verbindungen zusätzlich gelegt werden.
-Mosfet:
Verbindungen am Mosfet, wie zwischen Source-Minus, Drain-LC-Filter und zu Plus und Minus
müssen niederohmig sein.  Der Mosfet sollte direkt mit seinem Gehäuse, welches auch der
Drain-Kontakt ist auf ein Kupferblech montiert werden um guten Kontakt und Kühlung
zu erreichen. Ein modernes Strom und Wärme leidendes Kohlepad könnte hier optimal sein.
Der Pin Drain sollte zusätzlich mit dem Kupfer verbunden werden.
Dieses Kupferblech kann dann mit einem isolierenden Wärmeleitpad auf einen
Kühlkörper montiert werden.
-Mosfetdriver:
Der Mosfetdriver sollte mit seinem Minuspol dicht am Gehäuse des Mosfet am
Pin Source liegen. Dieser Punkt dient auch zur Strommessung mit dem Oszilloskop.
Der Minuspol vom 18V-Netzteil kommt an den Minus vom Mosfetdriver.
Der "Massepunkt" für den Input ist der Minus-Pin vom Mosfetdriver. Hier kommt
auch die Abschimung des Koaxialkabels ran, welches zum Eingang der Endstufe
führt. Der Weg vom Ausgang des Mosfetdrivers und Gate sollte auch kurz sein
um parasitäre Einstreuungen vom Drain zu minimieren. Den, laut Datenblatt, nötige
Kondensator von > 1µF kurz an diesem IC zwischen Plus und Minus nicht vergessen.
Der Widerstand 100k am Eingang des MIC4452 sorgt für low am Ausgang, wenn
kein Input-Signal anliegt, so das der Mosfet ohne Eingangssignal sicher gesperrt ist.
Es können auch andere Typen verwendet werden, aber auf die Phasendrehung achten.
Die 2 am Ende sagt bei diesen Typen - keine Phasendrehung -. Bei 1 wird negiert.
-Input:
Die Minusleitung für den Input darf nicht Ströme von der Minusleitung des Ausgangs
haben um Schwingen zu vermeiden. Das trifft eigentlich auf jeden Verstärker zu, was
aber gern vergessen wird, wenn man sich nur die Schaltung anschaut, auf der die
Verbindungslinien 0 ohm vortäuschen und keine Kopplungen zu anderen Bauteilen
vorhanden sind. LTspice rechnet immer richtig, wenn man die Daten real eingibt.
Man sollte gegebenenfalls die Verbindungen als Induktivität mit Widerstand einzeichnen
oder 0,1pF vom Ausgang zum Eingang als kapazitive Einstreuung festlegen um
noch besser reale Ergebnisse zu erhalten.
Zum Beispiel habe ich hier Ls zur Simulation als Induktivität mit 0,1nH und einem
Widerstand von 0,1 Milliohm in die Schaltung eingefügt.
Um die Ströme nicht zu vermischen sollte die einzige Verbindung des Minus vom
18V-Netzteil und dem Power-Netzteil nur am Pin Minus des Mosfetdrivers sein,
wo auch die Abschimung des Koaxialkabels und der 1µF angelötet wird.
Der IC MIC4452 hat einen hochohmigen Eingang, was bedeutet, das R1 in dessen Nähe
sein soll oder abgeschirmt sein muss um das Signal vom Ausgang zu entkoppeln.
Wenn eine LED an die Frontplatte geführt wird, dann bitte auch nur mit Schirmung.
Helles leuchten der LEDs zeigt Übersteuerung am Input an. Ein "glimmen" der LEDs
ist ok. Eingangsspannung unter 1Veff sollten vermieden werden, weil es zu falschen
Schaltzyklen am Mosfet kommt. Die LEDs sollen die Spannung bei etwa +-2V begrenzen,
Der Mosfetdriver schaltet bei etwa einer Spannung an seinem Eingang von etwa 1,5V
mit 300mV Hysterese. Das sorgt mit dem Sinus am Input für etwas kürzere On-Zeit als
Off-Zeit des Mosfet, was der Sicherheit entgegen kommt. Optimal wäre ein immer
konstantes Eingangssignal um konstante Schaltverhältnisse zu haben. Vielleicht sollte
der Generator gleich in die Endstufe mit eingebaut werden?
-kritisch:
sind hohe Stromspitzen im Class-E-Betrieb, die den Mosfet und C1 zerstören können.
Zur Diagnose empfiehlt sich die Messung mit einem Oszilloskop am Source, direkt
am Gehäuse des Mosfet, wo auch der Minus für den Mosfetdriver sein soll.
Der Massenanschluss des Oszilloskop kommt an den Minus-Pol von C1, denn C1
wird bei falschen Schaltzeiten zuerst und mit hohen Strömen entladen.
Trotz Milliohm-Widerstand an dieser Stelle sollten hohe Stromspitzen, die im Foto bei
etwa 3,05µSekunden auftreten können, mit dem mV-Bereich des Oszilloskops eine
Anzeige ermöglichen. Im DC-Strom erkennt man diese Stromspitzen nicht.
-Netzteil:
Mit der Spannung vom Netzteil kann die Sendeleistung eingestellt werden. Im
Gegensatz zur Endstufe in Class-AB muß der Eingangspegel, wie oben beschrieben,
konstant sein. Wird das Netzteil moduliert, kann AM-Modulation erzeugt werden.
Daraus folgt, das ein unstabilierten Netzteil mit Transformator, Gleichrichtung und Elko
eine elektronische Stabilisierung haben muss um das 100Hz-Brummen zu unterdrücken.
Die analoge Stabilisierung kann mit der Spannungseinstellung die Leistung nur mit
großen Wärmeverlusten einstellen und lohnt deshalb kaum.
Für eine feste Spannung ohne Brummen empfehle ich diese zuverlässige Schaltung,
die nur mit 4 Bauteilen auskommt und sich bereits in einer 1,5kW-Pa für UKW bewährt. 
Andere Spannungen sind möglich mit der Änderung von D1. Wird für D1 ein TL431
benutzt, sind die Mindestströme zu beachten.

Schaltung für LTspice

Auch ein Akku, optimal mit Solarladung oder ein Schalt-Netzteil sind für die Versorgung
möglich. Die Störimpulse vom Schalt-Netzteil stören beim Senden oft nicht.
Es werden Schalt-Netzteile bis 1,5kW mit einstellbarer Spannung von 0 bis xV und
0 bis xA auf aliexpress angeboten. Zum Beispiel 48V 600W für 36,99 € incl. Versand.
Für den erfahrenden Elektroniker ist es kein Problem die kleinen Trimmer gegen
ein oder zwei Potis  an der Frontplatte zu ersetzen. So ist die Einstellung der Leistung
von wenigen mW für WSPR und "big Power" für CW jder Zeit möglich.
-erste Inbetriebnahme:
Der DC-Strom vom Netzteil sollte bei der ersten Inbetriebnahme gemessen und
begrenzt werden. Eine kleine Betriebsspannung lässt vielleicht Fehler unbeschadet
erkennen. Ein 50z-Lastwiderstand sollte immer angeschlossen sein. Alles super ist,
wenn die Netzteil-DC-Leistung nur 5...9% über der HF-Ausgangsleistung liegt.



Ausgangsspannung bei 500W und der Strom durch den Mosfet


Leistung am Mosfet bei 500W out

LTspice-Datei pa 474kHz 500W 50V






Ausgangsspannung bei 1,4kW und der Strom durch den Mosfet

Leistung am Mosfet bei 1,4kW out

LTspice-Datei pa 474kHz 1,4kW 120V

falls nicht vorhanden: Model LTspice  MIC4452.asy