В подобных режимах полезно использовать лампы ГУ-19, ГУ-29, 6П45С и т.п.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
И в два и в три…

Проектируя усилитель мощности, следует избегать сильноточных режимов работы
генератор
ных ламп. Чрезмерный катодный ток вы
зывает интенсивное истощение ка
тод
ов,
поэтому, чтобы получить требуемую выходную мощность, следу
ет увеличивать
анодное
напряжение. В области умеренного превышения максимального анодного напряжения
вакуумной радиолампы появляется возможность обеспечить требуемую выходную
мощность усилителя при меньшем анодном токе и тем самым п
овысить долговечность
ныне доро
гостояще
го прибора


мощ
ной ра
диолампы. Более того, появляется
в
озможность даже несколько увели
чить выходную мощность усилителя, н
е уменьшая
существенно продолжи
тельности е
ё

“жизни”.

Такой режим работы усилителя х
арактеризуется более высокой ли
нейностью, а значит,

обеспечивает
меньший уровень побочных излуче
ни
й. Правда, это накладывает
опре
деленные требования на условия э
ксплуатации усилителя. Все высо
ковольтные цепи
должны иметь у
лучшенную изоляцию относитель
н
о общего провода и других источников
питания (например,

накальных и цепей смещения). “Развязы
в
ающие” конденсаторы,
конденсато
р
ы фильтра питания и выпрямительные диоды должны быть рассчита
ны на
повышенные напряжения.

Однако
, повышение анодного на
пряжения влечет за собой перемотку силового
трансформатора и даже
его за
мену на более мощный, что увели
чив
ает габариты и массу
блока пита
ни
я. Желание иметь несколько режи
мо
в работы усилителя потребует на
личия
отводов у высоков
ольтной об
мотки, что не всегда практично, т.к. о
тводы снижают
надежность высоко
вольтного трансфо
рматора.

Просмотрев ряд публикаций [1


3], я об
наружил “пробел”. Авторы, приме
няя
бестрансформаторные блоки анодного питания ламп, почему
-
то

уп
орно обходят
вниманием схему ут
роения напряжения, “перескакивая” с уд
воителя напряжения на
учетвери
те
ль и, в
лучшем случае, лишь упо
миная об утроителе.

Все

достоинства и недостатки утро
ителя необходимо знать, тем более, что

получаемые с
его помощью напря
жения от сети 220 В
(напрямую без трансформаторов) находятся в
диа
пазоне наивысшей эффективности работы таких л
амп как ГУ
-
19
-
1, ГУ
-
29, 6П45С и т.п.

Пришлось собрать соответствую
щую схему и исследовать е
ё рабо
ту
. Оказалось, что она
хорошо “со
четается” с удвоителем [1] в части

получения напряжения для экранной сетки,
а переключатель режи
мов “удвоение/утроение” позвол
яет более гибко варьировать
режимы работы усилителя мощности (“настройка”, CW, SSB, AM, ЧМ, PSK).

“Классическая” схема удвоителя напряжения приведена на рис.1. В
целях повышения
безопасности эк
сп
луатации устройства блок анодно
го и экранного напряжений, а т
акже

первичные обмотки трансформато
ров питания цепей накала и

смеще
н
ия подключаются к
сети 220 В че
рез плавкие предохранители FU1 и

FU2. Сдвоенный тумблер SA1
под
ключает сеть переменного тока к фильтру С1
-
Т
1
-
С2. В простейшем случае
транс
форматор Т1 может б
ыть намотан на ферритовом стержне 400НН


600НН
диаметром 8


10 мм и длиной 180


200 мм (от магнитных антенн ДВ
-
СВ при
ёмников).
Намотка ве
д
ё
тся сетевым шнуром, в один слой, до заполнения.


Рис. 1
. Удвоитель напряжения сети для анодного питания. Схема принципиальная
электрическая

Готовый фильтр желательно экранировать, напри
мер, опаяв белой же
стью, и разместить
его на зазем
л
ё
нном шасси усилителя, но обязательно

хорошо изолировав корпус фильт
ра
от
обмотки.

Кроме цепей питания анода и экранной сетки, после фильтра подключаются
“трансформаторные” ис
то
чники (например, для питания на
кальных цепей, цепей
смещения [1], рел
е и т.д.). “Стартовый” токоогра
ничительный резистор R1 служит для
“медленной” зарядк
и оксидных конденсаторов С4 и С5. Без него зарядные токи имеют
настолько
большую величину, что могут рас
плавить не только предохранители F
U1 и
FU2, но и подводящие прово
д
а, а также пробить диоды умножи
т
еля и разрушить
оксидные конден
саторы.

Заряд оксидных
конденсаторов длится 5


10 секунд. По истечении э
того времени
резистор R1 замыка
ет
ся накоротко с помощью достаточно мощных контактов реле К1.
Ре
зистор R1 может иметь небольшую мо
щность, т.к. обычно в момент за
рядки
конденсаторов анодный ток лампы усилител
я имеет величину лишь пару десятков
миллиампер (то
к покоя лампы), а полный ток по
я
вляется только после подачи мощ
ности
“раскачки”. Контакты реле К1 к э
тому времени уже “успевают” сра
бота
ть, так что
рабочий ток они при
званы лишь проводить, а не пере
ключать.

Тем не менее, для надеж
-
ности они должны быть рассчитаны н
а ток не менее 5 А (можно приме
нить реле РЭС
-
6,
РЭС
-
9, РЭС
-
22 с

параллельно включенными группа
ми контактов).

Диод VD1, подключенный парал
лельно обмотке реле Р1, служит для устранения ЭДС
самоиндукц
ии при
переключении реле. Подобрать за
держку включения реле можно, по
-
добрав
ё
мкость конденсатора СЗ. Питание на реле подают от одного из
трансформаторных источников
(например, от выпрямителя смеще
ния [1]).
Ё
мкость
конденсатора СЗ зависит от сопротивления
обмотки реле Р1, требуемого времени задер
-
жки срабатывания и “реакции" ис
т
очника питания реле (времени ус
тановления рабочего
напряжения
после включения). В цепь включе
ния реле можно ввести ключевой
биполярный транзистор, установив в цепи его базы времязада
ющий конденсатор.

Примененное автором в [1] вклю
чение анодно
-
экранного источника при помощи
тумблера пригодно
лишь для идеальных условий эксплуатации усилителя с данным
бло
к
ом питания. При исчезновении на
пряжения в сети и повторном его появлении в
лучшем с
лучае сгорят п
редохранители FU1 и FU2. В вари
ан
те с реле после исчезновения
на
пряжения в сети
, его якорь “отпус
тит”, и контакты К1 разомкнутся. П
осле появления
сетевого напряже
н
ия вновь, заряд оксидных конден
саторов произойдет через резистор R1
по истечени
и времени задержки.

Когда реле Р1 сработало, обеспе
чив возможность получения рабочих то
ков в нагрузке, во
время положи
т
ельной полуволны сетевого напря
же
ния на верхнем (по схеме) прово
де,
проводит диод VD3 (VD2 заперт), и заряжает конденсаторы С4 и С6. Во в
р
емя
отрицательной полуволны про
во
дит диод VD2 (VD3 заперт), заря
жая конд
енсаторы С5 и
С7. Получае
мые на конденсаторах напряжения суммируются. Поскольку в схеме уд
-
в
оителя используются обе полувол
ны сетевого напряжения, частота пу
льсаций на выходе
удвоител
я рав
на 100 Г
ц. Резисторы R2 и R3 служат для выравнивания напряжений на
конденсаторах и обеспечивают их разряд после выключения питания.

Испытанный удвоитель имел напря
жение холостого хода Ux* = 630 В. При нагрузке,
состоящей из 3 соединенных последовател
ьно ламп накаливания 220 В
/40 Вт, выходное
напряжение сни
жалось до U
н
arp = 610 В. Напряжение питания экранной сетк
и, со
-
ответственно, было наполо
вину меньше


+305 В
. Его можно подать на стабилиза
тор [1],
транзистор которого должен быть устано
влен на
радиаторе. Удвоитель на
пряжения [1],
как отмечено выше, относится к

дву
хполупериодным схемам, симметрично нагружает
сеть и со
держит пульсации только с частотой 100 Гц.


Рис. 2
. Утроитель напряжения сети для анодного питания. Схема принципиальная
электриче
ская


Утроитель напряжения (рис.2) имеет “просадку” напряжения значительно больше, чем
удвоитель:

Uxx =1000 В, U
н
arp = 915 В, но следует учесть, что и нагрузка п
ри эксперимен
те была
большей: уже 5 ламп по 40 Вт, т.е
., чуть больше 200 Вт (при недо
кале их ни
тей), а в
удвоителе


все
го 120 Вт.

В обоих экспериментах применя
лись б/у оксидные конденсаторы
ём
костью 200 мкФ (не
исключено, что уже немного “подсохшие”), а напряжение в сети изменялось от 220 до 240
В.

Утроитель напряжения, как и все у
множители с
нечетным коэффициен
том

умножения,
несимметрично на
гружа
ет сеть, что, однако, вполне до
пустимо. Диоды VD3 и VD4
работают, заряжая конденсаторы С5 и С8 (С6 и С9) в течение двух полупериодов, а во
время отрицательного полуперио
да

проводит диод VD2, заряжая ко
н
денсаторы С7 и С
10
.
Напряжения на к
онденсаторах суммируются. На вы
ходе утроителя, как и на выходе всех
умножителей с нечетным коэффици
ент
ом умножения, присутствуют пуль
сации
выпрямленного напряжения частотой как 100, так и 50 Гц.

Для обеспечения
эффективной работы умнож
ителя в каждом из ре
жимов, желательно
переключать его вход и выход, не “вторгаясь” в сами схемы умножения, чтобы не снижать
надежность устройства. Конечно,
весьма заманчиво “оторвать” ниж
ний (по схеме) вывод
диода VD3 и
соединить ег
о с входом умножите
ля
, т.е., включить диод параллельно
конденсатору С4, и больше ни
че
го не трогать. Включенные после
довательно оксидные
конденсаторы С5

и С6 будут работать неэффективно, увеличивая просадку напряже
ния
под нагрузкой. Кроме того, при ухудшени
и контактов пер
еключате
ля будут наблюдаться
флуктуации напряжения в такт с приложенной нагр
узкой, что создаст трудно устра
ни
мый
вид помех всему “электричес
кому окружению”.


Рис. 3
. Удвоитель/утроитель напряжения сети для анодного питания. Схема
принципиальная электрическая

На
Рис.З приведена схема, обес
п
ечивающая выход из этого положения. В ней
применяется дополни
тельный диод VD5. Для устранения эфф
екта “плохих контактов",
резуль
т
ат от которого описан выше, при
меняется двухплатный (для входа и вы
хода
отдельно) высоковольтный (Upa6 не менее 1 кВ) керамический

(с мощными контактами)
переклю
чатель SA2 типа ЗПЗН, кон
такты ко
торого для над
ё
жности включены

параллельно. Переключение режи
м
ов следует производить после от
к
лючения сетевого
напряжения тум
б
лер
ом SA1. Режим утроения напряжения сети очень полезен для
настроенных усилителей, хорошо со
гласованных с резонанс
ными антен
нами. В подобных
режимах полезно использовать лампы ГУ
-
19, ГУ
-
29, 6П45С и т.п.

В схемах умножения напряжения можно использовать конден
саторы К50
-
7, К50
-
12
(например, 15
0 + 30 мкФ

х

350 В от старых теле
визоров), К50
-
17, К50
-
20, К50
-
27, К50
-
31.
При желании требуемые
ём
ко
сти можно набрать из конденсато
ров К78
-
17, МБГП и т.п.
Хотя после
дние более г
ромоздки, но зато не “высыхают”.

“Высыхание” о
ксидных
конденсаторов приводит к снижению их
ё
м
кости и, как следствие, к увели
чению
“просадки” напряжения под нагрузкой и увеличению пульсаций выпрямленного
напряжения.

Кроме рекомендова
нных в [1], в ум
н
ожителях напряжения хорошо рабо
та
ют диоды
КД226Г, Д20
3А и их “со
племенники”


КД226Д (1,5 А/800 В), КД210
А (10 А/1000 В), а
также импорт
ные


1N5408 и FR307 (3 А/1000 В).

К оксидным конденсаторам

предъявляются определенные тре
бования: их рабочее
напряжение д
олжно быть не менее 350 В, утеч
ка


минимальной. Же
лательно применять
отечественные оксидные конденсаторы с металлическими к
орпусами (с креплением “под
гай
ку”)
, которые, по сравнению с импортными малогабаритными конденса
торами,
доступными в настоящее
время, имеют повышенную теплоот
дачу в окружающую среду.
Для тех, кому “по душе” все импортное, или

в
безвыходной ситуации можно
ре
комендовать выбирать импортные
конденсаторы на максимальное ра
бочее напряжение
(400


450 В) группы “LL”


с малой утечкой и р
ассчитанные на работу при
темпе
ратуре до 105°С.

Перед
установкой в схему умножи
теля конденсаторы следует проверить хотя бы на
наличие
,

указанной на их корпусах
,

ёмкости и утечку, а при пай
ке проводов к выводам
следует пользоваться теплоотводом. Подбор конденсаторов одинаковой
ё
мкости
желат
елен, но не обязател
ен, т.к. вы
рав
нивание напряжения на них успешно выполняют
подключенные парал
лельно резисторы. Вторая функция этих резисторов


разряд
конденса
торов после отключения умножителя от сети. Тем не менее, все работы в
отк
люченном устройстве следует про
води
ть спу
стя несколько десятков се
кун
д после
выключения питания, обя
зате
льно убедившись в отсутствии на
пряжения на
конденсаторах.

Поскольку конденсаторы С5 и С6 (рис.2 и 3) в сил
у необходимости уве
личения их
рабочего напряжения включены последовательно, то, для уме
ньшения “просадки”
напряжения на
них, их следует выбирать удвоен
ной
ё
мкости и
,

при расчете
,

считать
одним конденсатором с удвоенным

рабочим напряжением. С другой стороны, к
конденсатору С7 подключена дополнительная нагрузка


экранная цепь лампы
усилителя,

что также требует увели
чения
ё
мкости конденсатора С4. Автором данн
ой
статьи был выбран компромисс
ный вариант


ё
мко
сти всех оксидных кон
денсаторов
увеличены до 200 мкФ. Пульсации напряжения для экранной сетки лампы усилителя (50
Гц), как и ег
о “просадка”,
значительно умень
ша
ются благодаря стабилизатору
на
пря
жения, предложенному в [1]. Сле
дует отметить, что напряжен
ие смещения для
управляющей сетки лам
пы

усилителя различается для режи
мов удвоения и утроения
сетевого напряжения, поэтому следует либо изменять
напряжение смещения, л
ибо
установить напряжение смеще
ния для режима утроения, а режим удвоения использовать
лишь для настройки усилителя.

В [4] можно познакомиться с различными схемами умножителей напряжения


как
однополупериод
ных, так и двухполупериодных

(
вплоть до “увосьмерителей”
вклю
чи
тельно). Здесь же приведены осо
бенности их работы и расч
ё
т.

Литература
:

1.

И.
Августовский. Бестрансформатор
ный РА на ГУ
-
29.


Радиолюбитель. КВ и
УКВ, 1997, №3.


2.

И.

Гончаренко. Легкий и мощный РА.


Радиолюбитель. К
В и УКВ, 1999,


№№1, 2.


3.

И.

Гончаренко. Легкий и мощный РА.


Ради
о
любитель. КВ и УКВ, 2000, №3.


4.

Jack

Althouse
.
Voltage

Multipliers
.


QST
,
October

1971.

Виктор Беседин (
UA9LAQ
)

г. Тюмень



Приложенные файлы

  • pdf 6994615
    Размер файла: 336 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий