↑ ФОРУМ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ-КВ и УКВ СПОРТ

САЙТ ХАРЬКОВСКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ

ФОРУМ

ВСЕХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ ПРИВЕТСТВУЕМ НА НАШЕМ САЙТЕ: "САЙТ ХАРЬКОВСКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ!!!"

Объявления размещайте строго по радиотематике!
Администратор:Александр Валентинович. Вопросы по сайту на E-mail:vokub@mail.ru
Комментарии объявления могут оставлять только зарегистрированные пользователи!!!
Адреса своих интернет ресурсов пожалуйста не размещайте-все будет удаляться!
Для нарушителей доступ на сайт будет закрыт!!!

[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Модератор форума: Alex 
Форум радиолюбителей » Форум любителей передающей и приемной радиоаппаратуры » Усилители мощности » УМ на 2хГУ-81 (УМ на 2хГУ-81)
УМ на 2хГУ-81
AlexДата: Понедельник, 21 Мар 2011, 19:16 | Сообщение # 1
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 920
Награды: 0
Репутация: 5
Статус: Offline
Емкостной ток Свых. Разделится на 2 тока. В соответствии с законом Ома 2/3 потекут в П-контур, а 1/3 потечет в этот самый «дроссель», который будет работать уже не как дроссель, а как параллельный резонансный контур. Разделение емкостных токов физически равнозначно разделению Свых. На 2 емкости. Одна =40пФ резонирует в П-контуре, другая (нам лишняя)=20пФ резонирует в дополнительном параллельном контуре. Другими словами. Наш «дроссель» скушал, нейтрализовал лишних для нас 20 пФ паразитной емкости на «горячем конце» П-контура.

Если лишней емкости не 20, а 40пФ, индуктивность этого «дросселя» нужно взять (грубо говоря) не 1, а 0,5мкГн. Если надо нейтрализовать 10пФ – 2мкГн. Таким образом можно нейтрализовать слишком большую начальную емкость «горячего» КПЕ, или дополнительной лампы или двух.

Точное значение индуктивности на любой частоте можно легко рассчитать по известным формулам, а совсем легко при помощи виртуальных калькуляторов, которых в И-нете предостаточно. Количество витков, диаметр провода, диаметр намотки (какой удобен для Вас) тоже выдаст калькулятор, например из программы ММАНА. Проверено. Можно даже не мерять приборами, а отклонения из-за влияния окружающих предметов легко корректируются сдвижением-раздвижением витков. Главное – осторожно, чтобы не попасть под высокое напряжение.

В моем РА индуктивность параллельного контура коммутируется хлопушками (3шт.) от РСБ-5, подвешенными вниз «языками».

Катушки L1 и L2 – это одна катушка без каркаса. Намотана она посеребренным проводом 2,5мм на оправке 35мм. с шагом 5мм. Вся катушка (L1+L2~2мкГн) имеет 15 витков, секция 28мс(~1,5мкГн) – 11витков.

L3, L4, L5 на пластмассовом каркасе диаметром 50мм от РСО-30. Провод ПЭВ 2мм, шаг намотки 4мм, имеет 26 витков с отводами от 6 витка (L3, 14мс~1,5мкГн), от 14 витка (7мс, L4+L5, ~4,5мкГн), и вся катушка (3,5мс L3+L4+L5 ~9,5мкГн).

Катушка L6 намотана на отдельном керамическом каркасе диаметром 30мм, проводом ПЭВ 1,5 с шагом 2мм, 50 витков 1,8мс ~12мкГн. Чтобы витки не скользили по каркасу, они покрыты тонким слоем эпоксидной смолы.

Естественно, конструктив этих катушек может быть другим. Их можно сделать более добротными, при этом фильтрация гармоник будет еще лучше, а потери меньше. Еще более радикально улучшить фильтрацию гармоник (а это особенно актуально для MS, M2 и MM позиций) можно, увеличив емкости «горячего» конца П-контура и уменьшив индуктивности L1…L6. Думаю, что перерасчет этих индуктивностей и емкостей, для заинтересованных большого труда не составит.

Все контурные конденсаторы К15У, на напряжения от 6кВ и выше, мощностью 20кВАр и выше. Блокирующие ВЧ цепи в ВКС конденсаторы – КВИ-3 4700пФ 5кВ. L7 – это «родной» анодный дроссель от БУМ Р140 индуктивностью 65 мкГн. Совместно с блокирующими конденсаторами L7 представляет собой фильтр, препятствующий проникновению

ВЧ токов в шину питания анодов.

Нигде в радиолюбительской практике, ни в каких публикациях, я не встречал двухконтурной ВКС такого типа, поэтому считаю себя автором этой инновации. Эта ВКС представляет собой комбинацию параллельного контура и П-контура. Для простоты восприятия, и отличия от прочих ВКС, применяющихся радиолюбителями, я решил дать ей название - LP-контур.

LP-контур замечателен тем, что при двухконтурной схеме ВКС, количество подстраиваемых элементов, такое же, как в обычном П-контуре. В то же время, подавление гармоник усиливаемого сигнала пропорционально произведению Q-фактора П-контура, на Q-фактор дополнительного параллельного контура. Это позволяет при сравнительно небольших Q-факторах обоих контуров, добиться значительного ослабления гармоник, недостижимого с применением одного П-контура, а применения двойного П-контура требует введения еще одного элемента подстройки, что усложняет конструкцию, удорожает ее и усложняет эксплуатацию РА.

Антипаразитные дроссели в анодах ламп – это 4 витка сварочной шины 10мм шириной и 2мм толщиной на оправке диаметром 10мм с зазором между витками 1мм. Внутри этих дросселей расположены резисторы ВС2-47ом. Их выводы, под самый корпус резисторов, привинчены болтами М3 к выводам шин. Все «земляные» цепи соединены широкими медными шинами, из тонкой медной фольги, проложенными по шасси.

У меня от блока ламп до разделительного конденсатора расстояние 12 см. Цепь от антипаразиток до этого конденсатора сделана из широкой 3см. медной фольги.

Настройка усилителя.

Прежде всего необходимо проградуировать все измерительные приборы, путем сравнения их показаний с образцовыми. Ни в коем случае не следует тестировать, подбирать шунты миллиамперметров в цепи экранной сетки и анода при рабочих напряжениях. Это следует сделать при низких напряжениях 5…25В. Полагаю, что человеку, взявшемуся построить описываемый усилитель, эти элементарные операции знакомы. Если нет, то надо повторить соответствующие положения из школьного курса физики, и проделать необходимое, в качестве лабораторных работ.

Далее необходимо протестировать все источники питания. При этом никогда не забывать, что изделие содержит источники высокого напряжения, опасного для жизни, и строго соблюдать правила техники безопасности. Никогда не забывайте, что одно-единственное их нарушение может оказаться последним в Вашей жизни.

Каждый источник должен выдавать требуемое напряжение при максимальной нагрузке, при которой усилитель будет эксплуатироваться. Проверить их необходимо при изменении питающих напряжений сети, существующей в Вашем шэке. Для этого полезно включить в розетку вольтметр и понаблюдать в каких пределах меняется напряжения сети. Обычно оно падает в 6-8 часов вечера, и возрастает глубокой ночью. Зависит от сезона, температуры, удаленности Вашего жилища от трансформаторной подстанции и состояния электросетей в Вашем районе.

Как для обеспечения устойчивости, так и качества работы аппаратуры, весьма полезно применять сетевые стабилизаторы, или хотя-бы регуляторы напряжения сети, где только это возможно.

Следующей процедурой будет тренировка ламп. Я много экспериментировал с ГУ-81, убедился, что в тренировке они вобщем-то не нуждаются, но, как говорится - береженого Бог бережет. Кто знает, в каких условиях они хранились? Для этого:

1. Вставляем пару ламп в усилитель, подаем накал, и пусть они покалятся несколько часов.
2. Подаем напряжение смещения, запирающее лампы.
3. Подаем анодное напряжение. Лучше пониженное, раза в 1,5…2.
4. Подаем экранное напряжение. Лучше пониженное, тоже в 1,5…2 раза. Пусть они так постоят еще часок-другой.
5. Уменьшаем напряжение смещения, чтобы появился небольшой ток анода 5…10мА. Пусть поработают на таком токе полчаса-час, а лучше пару часов.
6. Запираем лампу «минусом» на управляющей сетке и подаем полное анодное напряжение, Пусть постоит так часок - другой.
7. Уменьшаем напряжение смещения, чтобы появился небольшой ток анода 5…20мА. Пусть постоят часок - другой.
8. Уменьшаем напряжение смещения до получения тока анода, чтобы аноды слегка розовели, Пусть покалятся.
9. Увеличиваем ток анода, чтобы аноды были красными, Пусть покалятся часок-другой.
10. Подаем полное экранное напряжение, и сначала маленький ток анода, потом больше, больше и при красных анодах пусть постоят несколько часов.

Лампы, особенно не совсем остывшие, лучше не брать голыми руками, а через толстую чистую салфетку, полотенце или верхонку, надетую на руку. Если на баллон попала грязь или жир, удалить ее тампоном ваты, смоченным спиртом. Только лампа при этом должна быть холодной! Лампы, которые много лет валялись где-попало, и от этого покрылись грязью, надо промыть под струей воды с мылом, потом опять тщательно прополоскать, чтобы вода промыла внутренности цоколя, затем просушить. Время от времени, может раз в полгода, сухой чистой ветошью смахивать пыль с верхней части баллона.

Если там появилась грязь и жир, помыть под краном и просушить. Если у Вас есть запасные лампы, которые долго не работали, полезно все их так потренировать. В ближайшие несколько лет они будут готовы к работе немедленно и гарантированно.

Еще раз хочу напомнить о технике безопасности при таких занятиях. Никогда не нужно спешить. Контролировать каждое свое движение. Не прикасаться к лампам, пока не отсоединено анодное напряжение и не выключено экранное напряжение.

Я себе взял за правило лет 30 назад, на передней панели усилителя – Вольтметр анодного напряжения, а само анодное напряжение подается через толстый коаксиальный кабель и ВЧ разъем. Я никогда не прикоснусь к лампам, пока фишку разъема не отключу от усилителя, даже если знаю, что высокое напряжение выключено. Это отработано до автоматизма, и является хорошей привычкой.

Потом, при холодных лампах и выключенных всех напряжениях, настраиваются входные контура, по показанию КСВ-метра трансивера =1 в середине каждого диапазона, и можно включать, выставлять ток покоя 50…60мА на лампу, подавать небольшую раскачку, подстраивая ВКС, постепенно ее увеличивать до максимума. Максимум допустимой раскачки – это появление тока управляющих сеток минус 3…5%. При этом мощность ограничена температурой анодов. Если они уже светло-красные – все. Больше качать нельзя. Если нет, и хочется больше, но возникает ток управляющих сеток, не допускать его, а лучше еще увеличить экранное напряжение, опять установить прежний ток покоя чтобы максимальная раскачка достигалась без токов управляющих сеток.

Настройка ВКС.

Как я уже упоминал, процесс настройки ВКС усилителя на пентодах намного проще, чем на тетродах, однако и здесь неправильной настройкой можно существенно испортить качество сигнала и увеличить интенсивность побочных излучений. Сразу скажу, как НЕ НАДО настраивать ВКС:

1. Нельзя вместо подачи одночастотного сигнала, или как его часто называют, «несущей» А-а-а-а-кать или свистеть в микрофон.
2. Нельзя настраивать ВКС при других режимах работы усилителя, чем используемые в самой работе. (Снижение анодного, экранного напряжений, раскачки и пр).
3. Нельзя настраивать ВКС, подавая с трансивера вместо одночастотного, двухчастотный сигнал.

Такие способы настройки ведут либо к перенапряженному режиму ВКС, а это нелинейные искажения и повышенный уровень гармоник, либо к недонапряженному режиму, а это потеря КПД и мощности из-за перегрева ламп.

Для правильной настройки ВКС необходимо:

1. Определить какой уровень предельной (пиковой) мощности будет использоваться.
2. Настроить ВКС по максимуму выходной мощности при подаче с трансивера одночастотного сигнала (несущей) при его предельном (пиковом) уровне.
3. При работе в эфире не допускать превышения этого уровня, ни при каких обстоятельствах.

Определение пикового уровня зависит от вида модуляции и цели использования усилителя в ближайшее после настройки время. Это режим полной мощности, облегченный режим, который особенно желателен в контестах, Сильно облегченный режим, для повседневного общения в эфире, в разных модах (SSB, CW, АМ, RTTY и пр.)

Эксплуатация такого усилителя довольно быстро приводит к выводу, что в повседневности полная его мощность нужна в 5…10% времени использования. Я бы сказал даже не удобно и неэтично внедряться в какую-нибудь мирно беседующую кампанию сигналом 59+40дБ, поэтому в повседневном общении в эфире пиковой мощности 400…500Вт более чем достаточно.

Если усилитель был настроен на пиковую мощность, скажем 3кВт, то гонять его на мощности 400Вт имеет смысл, если используешь сигнал с большим динамическим диапазоном (пикфактором). Естественно средний КПД его в режиме малого сигнала будет пониженным. Если Вы не особый любитель Hi Fi, применяете обычный сигнал, имеющий обычный пикфактор, то можно настроить ВКС при уровне 400…500 Вт, и на тех-же 400…500 Ваттах средний КПД будет заметно выше, и перенапряженного режима не возникнет до уровня 400…500Вт, при котором ВКС настраивалась. Если сигнал обычный, то для облегчения температурного режима можно существенно снизить мощность накала, что я обычно и делаю.

Для обработки Hi Fi сигнала, этого делать нельзя.

КПД усилителя максимален на том уровне, на котором настраивалась ВКС. И если Вы настроили ее скажем на уровне 700Вт, имейте ввиду, что этот порог превышать нельзя, иначе будет возникать перенапряженный режим ВКС, прироста мощности выше 700Вт Вы не получите, разве что по показометру - индикатору выходной мощности. При попытке превысить раскачку свыше этого предела, прирост мощности будет только за счет гармоник, то есть внеполосных излучений.

Если Вы хотите усилитель держать в постоянной готовности работать максимальной мощностью, настройте ВКС на ПИКОВОМ уровне мощности, затем убавьте раскачку и общайтесь с друзьями на мощности 200…400…600Вт. Тогда мощность до максимальной увеличивается наиболее оперативно простым поворотом регулятора мощности трансивера. Максимальная мощность используется, когда надо быстро «срубить» DX-а, или в условиях плохого прохождения.

Контест-режим тоже имеет свою специфику. В контесте, внимание полностью поглощено процессом состязания, постоянно меняются рабочие частоты и диапазоны, делать все нужно быстро, и особенно вникать и контролировать режим работы усилителя некогда. В контесте желательно облегчить нагрузку на усилитель, ведь известно, что 10…15% облегчение режима удваивает запас надежности. Так я для себя выбрал Контест-режим, снизив анодное напряжение до 2800В, макс. ток раскачки до 1,3А выходную мощность (пиковую) до 2500Вт, это все-же довольно большая мощность и обеспечена она сверхнадежно.

Перестройку ВКС, особенно при предельном по мощности режиме, нужно делать быстро, для этого желательно потренироваться, потому что, когда ВКС расстроена, вся подводимая к усилителю мощность рассеивается на аноде, и ГУ81 раскаляется добела. Сколько я в свое время Г811-х пожег!!! В основном при перестройках. Но сжечь можно и ГУ81.

Вопрос настройки ВКС я уже обсуждал в СКР, и мне были даны советы по ее настройке при сниженном анодном напряжении и токе. Я прекрасно знаю о таких методиках, знаю и их недостатки. При их реализации необходимо учитывать множество дополнительных факторов, трудно поддающихся учету. И все равно, как бы Вы предварительно не настраивали ВКС, полезно проверить конечный результат, при полной (ПИКОВОЙ) мощности, и произвести коррекцию настройки, то есть, по сути произвести настройку ВКС, что делает бессмысленными все предварительные манипуляции. Чем сложнее любая методика, чем больше требует всяких вычислений и измерений, тем больше погрешностей и ошибок она дает. Естественно, когда занимаешься перестройкой ВКС первый раз, надо все делать осторожно, с перерывами на охлаждение ламп, а когда за один контест делаешь это по 150 раз, то все эти изыски становятся ненужными. Перестройка фактически занимает не более 5…10секунд.

Необходимо помнить что, как бы ни были хороши и линейны применяемые лампы, фундаментом качества усилителя является его качественное питание. Поэтому не надо экономить на мощности анодного трансформатора и на емкостях фильтра анодного напряжения.

Для стационарного усилителя не надо экономить и на лампах. Чем применять маломощные, постоянно переживать за них и регулярно менять, лучше сразу взять заведомо более мощные, которые будут использоваться большей частью, или всегда, вполсилы, или в треть ее, зато качество и надежность будут выше несравнимо. Негативные эмоции от того, что: - «… крякнула лампа» или : «…в контесте сгорел усилитель» пора забыть, как страхи раннего детства.

А если Ваш выбор падет на применение в Вашем РА старых добрых стеклянные ламп, то забудете Вы и заботы об их обдуве, прогреве, тренировке, и прочей суете, на которую не стоит тратить время быстротекущей жизни!!!

М О Д И Ф И К А Ц И И.

Прежде всего, хочу еще раз напомнить о том, что фундаментом качества усилителя является его качественное питание.

Весьма желательно застабилизировать питающие напряжения. Проще всего это делается применением сетевых стабилизаторов. Для питания низковольтных цепей я много лет применяю стабилизатор С-05. Также очень хороший стабилизатор С-09. Лучшие стабилизаторы, которые мне встречались, производятся в Запорожье. Это обыкновенные феррорезонансные стабилизаторы без всяких ухищрений с применением тиристоров и транзисторов. Желательно также стабилизировать и анодное напряжение применением, например стабилизатора от Р140 и т.п. У меня анодное не стабилизировано, но я контролирую анодное напряжение вольтметром на передней панели усилителя, если оно меняется +\-200В от номинала, для обеспечения качества я подстраиваю ВКС. Если бы поставить стабилизатор, или хотя бы ручной регулятор на основе автотрансформатора, то и об этой необходимости можно забыть. В районе, где я живу, напряжение в сети «гуляет» от 170В вечером зимой, до 240В ночью летом. Для стабилизации питания всего дома, я давно применяю самодельные автоматические регуляторы на основе разных ЛАТРов, а вот сделать сетевой стабилизатор для РА, руки так и не дошли.

Особое внимание хочу уделить мощности анодного источника питания. У меня этот вопрос решен просто, применением 3-х фазного трансформатора от унифицированного блока ВСР-5У. Надо заметить, что все промышленные передатчики мощностью свыше 1кВт питаются от трехфазной сети. Более того, анодные трансформаторы всех без исключения передатчиков имеют 2х-3х кратный запас по мощности. Усилитель такого уровня можно пропитать и от однофазной сети, однако мощность трансформатора должна быть не менее 6,3 кВт, кроме того, необходимо принять меры по уменьшению болтанки анодного напряжения. Это делается применением дросселей с переменной индуктивностью в фильтре выпрямителя. Применение дросселя обязательно, потому что он способствует существенно лучшему использованию мощности трансформатора. То есть схема такова: Трансформатор – выпрямитель – дроссель – конденсатор. Конденсатор по емкости, чем больше, тем лучше, тут как говорится, кашу маслом не испортишь. Конденсатор обеспечивает высокую нагрузочную способность на пиках потребления мощности. Я сам долго пренебрегал применением дросселя, применял чисто емкостной фильтр, но без дросселя болтанка анодного существенно выше и трансформатор греется больше.

Стеклянные лампы ГУ81 и ГК71 имеют очень низкую крутизну Анодных Характеристик, это делает их мало чувствительными к болтанке анодного напряжения, однако, если анодное напряжение на токе покоя велико, это ведет к повышенному разогреву анода током покоя, что в конце-концов, ведет к снижению выходной мощности при сохранении надежности или наоборот, при сохранении мощности падает надежность из за более тяжелого режима тока покоя.

Питание накала.

Известно, что большинство радиоламп, особенно вначале эксплуатации, имеют существенный, иногда 2х-3х кратный запас по эмиссии катода. Если на лампу подавать не полное напряжение накала, а лишь необходимое, для обеспечения эмиссии, с небольшим запасом, любая радиолампа служит в несколько раз дольше. За много лет эксплуатации

как в любительских так и в производственных условиях я не встречал ГУ81 потерявшую эмиссию. Тем не менее оптимизация напряжения накала ГУ81 повышает надежность ее работы и облегчает ее температурный режим. Оптимизация напряжения накала делается так:

1. Включаем ЛАТР в первичную обмотку накального трансформатора и даем максимум накала 240В.
2. Настраиваем усилитель на максимальной (пиковой) мощности при одночастотном сигнале.
3. При полной мощности медленно снижаем напряжение, подаваемое с ЛАТРа, пока выходная мощность не начнет снижаться.
4. Прибавляем напряжение накала на 5…10% (запас эмиссии), измеряем напряжение, поступающее с ЛАТРа, допустим, получилось 180В.
5. Выставляем напряжение ЛАТРа = 220В.
6. Включаем последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора мощный проволочный резистор, подбираем его так, чтобы напряжение на первичной обмотке накального трансформатора стало 180В. ВСЁ.

Этот резистор будет способствовать более мягкому процессу включения накала, что также полезно для повышения надежности и срока службы лампы.

Как я уже говорил, в процессе эксплуатации усилителя, на полной мощности он работает лишь 10…15% времени и в контестах, поэтому напряжение накала можно оптимизировать для мощностей разного уровня, что еще больше облегчает

температурный режим усилителя. У меня сделано так: В цепь первичной обмотки накального трансформатора включено 5 резисторов 10 Ом, 25Вт. При включении первичная обмотка накального трансформатора подключается через 5 резисторов, потом через 4, 3, 2 и 1. Когда я работаю на сниженной мощности, просто этим же переключателем убавляю накал. Выключение происходит в обратном порядке. Таким образом, процесс включения и выключения накала ламп в моем усилителе очень мягкий.

Как известно катоды ламп, в том числе и прямонакальные, а я бы сказал в особенности прямонакальные, потому что они очень мощные, больше всего страдают в процессе включения и выключения накала. Именно этот процесс является самым стрессовым для ламп. Катоды страдают от термических напряжений, возникающих вследствие неодинаковой плотности тока в различных сечениях нити накала. В результате отдельные части катода разогреваются с разной скоростью, вследствие теплового расширения с разной скоростью между частями возникают существенные механические напряжения, что приводит к образованию микротрещин в теле катода. Микротрещины ухудшают проводимость катода, а значит и его мощность.

Кроме того, холодная нить накала имеет проводимость в несколько раз больше, чем нагретая, поэтому пусковой импульс тока, при включении тоже в несколько раз больше. Нить накала представляет собой рамку с током, находящууся в магнитном поле Земли, и в момент включения испытывает электродинамический удар, тоже способствующий образованию микротрещин и его механическому разрушению. Поэтому пусковые токи прямо ограничены паспортом мощных ламп, а при простое передатчиков в течение нескольких часов, накал рекомендуется вовсе не выключать, чем включать-выключать слишком часто. Особенно от этого страдают лампы с очень тонкими катодами, как ГК71, поэтому для них плавное включение-выключение особенно важно.

Есть и еще фактор, способствующий разрушению катода, которому подвержены лампы с тонкими катодами. Этот фактор не столь значителен, но все же имеет место. Нить накала, как рамка, находящаяся в поле Земли, по которой течет переменный ток, испытывает электродинамические колебания с частотой питающей сети. Поэтому в идеале, ГК71 желательно питать постоянным током, с использованием простейшего релейного автомата, меняющего полярность питания накала, при каждом включении усилителя.

Мне видится такая схема питания накала 2х ГК71. Нити накала включаем последовательно. Трансформатор, выпрямитель, конденсатор фильтра 2…4 тыс. мкФ. В одну из шин питания включаем составной транзистор, один из них мощный 10А, другой полевой. В истоке полевого транзистора конденсатор, а со стока к затвору резистор. Номинал этого резистора и конденсатор задают время плавного открывания транзисторов при включении накала, все остальное время транзисторы выполняют функцию электронного фильтра выпрямителя. Средняя нагрузка на них совсем небольшая. Далее идет автомат переполюсовки на РПС32 и, скажем РЭН 33.

Тот факт, что прямонакальные лампы не требуют предварительного прогрева катода при включении, и готовы к работе в пару секунд, можно использовать для построения автомата включения выключения и организации Спящего Режима усилителя, как у компьютера. Ведь постоянная и мгновенная готовность усилителя к работе нужна фактически только в контестах, но когда неспешно беседуешь с друзьями или просто крутишь ручку приемника, усилитель не используется иногда часами.

Нет проблем построить такой автомат. Алгоритм работы его примерно такой: Если не включаешься на передачу, усилитель, спустя какое-то время, по личному выбору оператора он плавно выключает накал, снимает все напряжения, и таким образом входит в Спящий Режим. При холодной лампе, как включать, так и выключать их можно одновременно. Этот алгоритм уже использует Николай UA1ANP для включения лампы в полнакала при длинных паузах работы на передачу. Его информация привела к идее применения Спящего Режима.

Если хочется держать усилитель в постоянной и немедленной готовности, раз в 3-4 минуты нажимаем на педаль, и отсчет таймера вхождения в Спящий Режим начинается сначала. Время на то, чтобы такому усилителю «проснуться» - 2…4 секунды. Это рационально для облегчения температурного режима усилителя, всего помещения р/станции, и из соображений техники безопасности. Если Вы забыли выключить усилитель, или спешно куда-нибудь ушли, отвлеклись и пр, он не будет работать впустую, а сам выключится через скажем 5 минут, или любое время, по Вашему собственному выбору.

Работа ламп при сниженном анодном напряжении.

Как я уже упоминал, ГУ81 и ГК71 имеют большой запас прочности всех электродов, и выходная мощность усилителя с их применением ограничивается допустимой температурой анода. Температура анода пропорциональна средней мощности, рассеиваемой анодом. Мощность, рассеиваемая анодом, пропорциональна произведению анодного тока на анодное напряжение, при этом для достижения максимальной выходной мощности, на которую способна лампа, вовсе не обязательно применять предельных значений анодного напряжения, да и нежелательно. Если напряжение на аноде понизить, например в 1,5 раза, а импульс тока повысить в 1,5 раза, выходная мощность не изменится. В то же время применение более низкого анодного напряжения весьма удобно по многим соображениям. Это меньше зазор между обкладками «горячего КПЕ», меньше рабочие напряжения всех остальных конденсаторов, проще блок питания, меньше разных случаев, когда где-то прошивает, простреливает и т.п., меньше опасность поражения электрическим током.

Без потери качества сигнала, на это способны именно пентоды с линейной АСХ, с катодом прямого накала.

Снижение анодного у ламп с квадратичной АСХ и с оксидными катодами приводит к резкому снижению всех показателей качества от выходной мощности, до интермодуляционных искажений и устойчивости работы. Происходит это потому, что у квадратичных тетродов и так низкий коэффициент использования анодного напряжения, грубо говоря, из 3х кВ анодного используется только 2 кВ, по причине возникновения недопустимой перегрузки экранной сетки и возникновения динатронного эффекта, и оксидные катоды совсем не переносят форсированного режима. Они быстро разрушаются и теряют эмиссию.

3 кВт усилитель на квадратичном тетроде, при снижении анодного напряжения с3х до 2х кВ, превращается в 1,5 кВт усилитель, при снижении анодного до 1,5кВ его мощность падает еще вдвое, т.е. становится равной 750Вт.

3кВт усилитель на пентоде с линейной АСХ при снижении анодного с 3х до 2х кВ отдает в нагрузку 2 кВт, а при снижении анодного до 1,5кВ отдает в нагрузку 1,5 кВт. То есть существенно больше, чем квадратичный. Происходит это потому, что пентоды допускают нулевое мгновенное напряжение на аноде на пиках ВЧ синусоиды т,е. 100% использование анодного напряжения.

Кроме того, катод прямого накала допускает длительный форсированный режим, и выходная мощность может стать опять 3кВт, несмотря на снижение анодного напряжения.

Я не экспериментировал с форсажем накала ГУ81, знаю только, что нить накала ее перегорает при 85В, сам лично в этом убедился на 5 лампах. Мне наоборот приходилось снижать напряжение накала, ввиду избытка эмиссии, поэтому считаю, что исследователей в этой области ждет много интересных открытий.

В помощь энтузиастам, исходя из личного опыта и соображений физики, могу лишь прикинуть, насколько можно продвинуться в этом направлении. Итак, какие перегрузочные факторы ограничивают снижение анодного напряжения с одновременным наращиванием импульса тока? Как их преодолеть или смягчить?

1. Электрическая и термическая прочность катода.
2. Электрическая и термическая прочность экранной сетки. Напряжение на экранной сетке придется увеличивать еще, чтобы сдвигать АСХ влево и НИКОГДА не было токов управляющей сетки.

Я знаю, что по обоим этим параметрам имеется существенный запас, но чтобы иметь точные цифры, необходимы ПРЯМЫЕ эксперименты. Имею основания полагать, что если применять мягкое включение накала, форсированием накального напряжения, без снижения срока службы ламп, импульс тока можно удвоить, то есть получить те же самые 3 кВт выходной мощности не только при 2кВ анодного, но и при 1,5кВ. Примерно то же можно сказать и о ГК71, ведь пара ГК71 по мощности примерно равны одной ГУ81, а может быть и мощнее. Точный ответ может дать только статистика прямых экспериментов.

Полагаю, что возможность работать при сниженном анодном напряжении без потери мощности заинтересует прежде всего любителей бестрансформаторного питания, ведь известно, что при выходном напряжении 1800В бестрансформаторный источник питания существенно меньше, легче и дешевле трансформаторного, а при 3кВ – точно наоборот.

Охлаждение ламп и монтажа.

Как я уже подробно рассматривал в предыдущих статьях в СКР, у ламп с графитовыми анодами охлаждение анодов производится путем оптического излучения. ИК лучи рассеивают тепловую энергию, точно так же, как это происходит в электрокамине. Такой тип охлаждения имеет некоторые особенности. В моем усилителе блок ламп находится за пределами усилителя и сам усилитель, в общем-то, не греется. Если лампы расположены внутри корпуса усилителя, то от излучения анодов весь усилитель будет существенно нагреваться, а если вблизи ламп будут находиться легкоплавкие материалы, такие как пластмассы, ПВХ изоляция монтажных проводов, они могут расплавиться.

Чтобы предотвратить подобные явления, можно напротив анодов ламп установить тепловые экраны, предотвращающие облучение анодами монтажа, или, как это сделано в некоторых импортных усилителях. Тепловой экран – это металлическая полоса из тонкого металла, согнутая кольцом или прямоугольником вокруг лампы. Экран не надо делать на всю высоту лампы, вполне достаточно, если его ширина будет чуть больше высоты анода лампы, и он будет расположен напротив анода, на расстоянии 2-3см от баллона лампы.

Весь оптический удар берет на себя экран, он нагревается, и в соответствии с простыми законами физики, образует конвекционный поток воздуха снизу вверх. Это та же вентиляция, только без шума и пыли, и без всяких электродвигателей и прочей механики. Никакие вентиляторы не могут конкурировать с этой системой охлаждения по надежности. Оптический экран – это физический преобразователь энергии излучения анодов в энергию конвекционного потока воздуха, своеобразный тепловой насос. Чем сильнее нагревается экран, тем интенсивнее поток воздуха, уносит от него тепло.

Чтобы эта система охлаждения хорошо работала, достаточно обеспечить легкий доступ воздуха к цоколям ламп, и легкий отвод его над лампами и тепловыми экранами, т.е. насверлить ряд отверстий в нижней части корпуса напротив места установки ламп, и в крышке корпуса над лампами.

Экраны эти не должны быть блестящими, а наоборот черными. Для этого их можно зачернить каким-нибудь химическим или электрохимическим способом.

Когда экрана нет, греется корпус усилителя и вся его начинка, но корпус не может нагреться до 150…200 градусов, поэтому интенсивность конвекции, и соответственно отвода от него тепла, будет низкой, т.е. охлаждаться он будет плохо.

В принципе это не страшно, если прямые лучи от анодов не падают на провода с ПВХ изоляцией, а если и падают, то жгут с проводами надо обернуть слоем конденсаторной бумаги, а бумагу тонкой алюминиевой фольгой от плиточного шоколада или обкладок бумажных конденсаторов. Лучи будут отражаться от блестящей поверхности и не перегреют проводов.

Возможны варианты и водяного охлаждения экранов. Можно например, экран сделать виде медной трубки вокруг баллона лампы, с некоторым зазором, трубка гибкими прозрачными шлангами соединяется с бачком воды – теплообменником, находящимся за пределами усилителя, или даже шэка. Эта идея стала известна мне от RX3APL.

Можно водонаполненный экран сделать в виде прямоугольной емкости с цилиндрическим отверстием под баллон лампы.

Экран будет энергию лучей превращать в тепло, а вода уносить его за пределы усилителя по гибким пластмассовым трубкам, соединенным с теплообменником, который будет выполнять и роль расширительного бачка. Этот бачок может быть подвешен к стене, находиться на подоконнике, а летом, так и за окном, на улице.

В общем есть еще большое поле деятельности конструкторов - любителей для еще более эффективного, чем у меня, применения наших старых добрых друзей ГУ81, ГК71, ГУ13, в чем я всем желаю успеха!
В прикреплении Схемы.

Прикрепления: 4151109.gif(36Kb) · 9738108.gif(39Kb) · 1778455.gif(12Kb) · 9103163.gif(5Kb)
 
AlexДата: Вторник, 22 Мар 2011, 00:20 | Сообщение # 2
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 920
Награды: 0
Репутация: 5
Статус: Offline
Схема УМ на 2х ГУ-81 конструкция UR5CX
Коротковолновый усилитель мощности
А. Каракоця UR5CX, г. Черкассы PA 11 '2005
Применение автоматической регулировки тока покоя лампы по огибающей однополосного сигнала позволяет значительно снизить его и приблизить режим работы усилителя к идеальному. Вторым, не менее важным, узлом в усилителе является стабилизатор напряжения экранной сетки, которому в любительском конструировании уделяется недостаточно внимания. Жесткий контроль цепей экранной сетки и происходящих в них процессов позволяет определить, что требует лампа для правильной работы. По поведению тока экранной сетки можно судить о том, как настроен П-контур, найти оптимальное согласование усилителя с нагрузкой и тем самым избавиться от многих проблем при эксплуатации усилителя. Ток сетки уменьшается при сильной связи с нагрузкой (при недостаточной емкости конденсатора С2) и соответственно увеличивается при слабой связи, когда емкость конденсатора С2 слишком велика. Для лампы ГУ-74Б при оптимальной связи с нагрузкой ток экранной сетки составляет около 30 мА. В этом случае выходная мощность максимальна.
На рис.1 и рис.2 показаны соответственно принципиальные схемы описываемого усилителя мощности на тетроде ГУ-74Б и блока питания к нему. Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в цепи экранной сетки тетрода, и прежде всего динатронный эффект. При работе лампы некоторое количество электронов, летящих от катода к аноду, перехватывается экранной сеткой и поступает в цепь ее питания, образуя положительный ток. Часть этих электронов выбивает из поверхности сетки так называемые вторичные электроны, образующие отрицательный ток сетки, который, попадая во внешнюю цепь, увеличивает ее напряжение. Увеличившееся напряжение сетки приводит к еще большей эмиссии вторичных электронов и увеличению напряжения экранной сетки. Этот разрушительный процесс развивается столь стремительно, что наш мозг не успеет сообразить, что происходит, а рука дотянуться до нужного выключателя. Поэтому лучшим решением данной проблемы является применение быстродействующей электронной защиты, реагирующей на ток экранной сетки и его поведение в процессе работы усилителя.
Цепь питания экранной сетки содержит резистор утечки R7, варистор R8, дроссель L3 и предохранитель FU1 (рис.1). В первый момент при возникновении динатронного эффекта резистор R7 "пытается спасти ситуацию" и снизить увеличивающееся напряжение в цепи сетки. Иногда он справляется с этим, но крайне редко. Когда напряжение на экранной сетке достигает величины 320 В, вступает в работу варистор R8: он открывается, соединяя цепь сетки с корпусом. При этом перегорает предохранитель FU1. С целью уменьшения вероятности возникновения динатронного эффекта применена коммутация напряжения экранной сетки, осуществляемая с помощью вакуумного реле К11. Реле подает напряжение на сетку в режиме передачи и замыкает цепь сетки на корпус в режиме приема.
В последнее время получило распространение крайне ошибочное мнение о возможности применения в цепи сетки последовательно включенного диода или цепочки диодов, которые якобы препятствуют проникновению увеличивающегося при динатрон-ном эффекте напряжения в стабилизатор, полностью решая все возникающие в этом случае проблемы. Однако такое решение не учитывает того факта, что при слабой связи с нагрузкой ток сетки может стать отрицательным. Кроме того, при работе однополосным сигналом ток экранной сетки постоянно меняется, переходя из отрицательного в положительный и наоборот, хотя при настройке (при подаче тонального сигнала) ток сетки был установлен равным +30 мА.
В результате в отрицательный полупериод ток "обрезается" диодами и ситуация выходит из-под контроля. Вывод из этого следует лишь один: применение диодов в цепи экранной сетки совсем не полезно, а даже опасно, поскольку они создают предпосылки для аварийных ситуаций. Решает данную проблему использование в цепи сетки диодного моста, который не препятствует прохождению прямого и обратного токов, а позволяет их контролировать и отключать "опасные" напряжения в аварийных ситуациях.
Для этого в усилителе применена быстродействующая электронная защита (рис.2) на оптопаре АОТ128, тиристоре КУ101 и трех транзисторах: КТ203, КТ209 и КТ816. Она контролирует ток экранной сетки и при превышении установленного порога отключает анодное напряжение +2200 В и напряжение коммутации +24VTX. При этом светится светодиод "FAULT" на передней панели усилителя. После устранения причины срабатывания схемы аварийного отключения для возвращения защиты в исходное состояние достаточно нажать кнопку "RESET". Мостовой выпрямитель BR позволяет схеме реагировать как на положительный, так и на отрицательный ток сетки. Оптопара передает сигнал, соответствующий величине тока сетки, в схему управления на тиристоре VS1, который через транзисторы VT6 и VT7 включает реле К5. Реле коммутирует напряжение +24 В, которым с помощью реле К1 включается и выключается высокое напряжение +2200 В.
Теперь рассмотрим процесс стабилизации напряжения экранной сетки и сам стабилизатор. Агитировать за стабилизацию напряжения сетки, думаю, неуместно, но все же минимальные требования изложу. Самое главное, к чему приводит нестабилизированное или плохо стабилизированное напряжение сетки, - это значительное повышение коэффициента интермодуляции. Как в приемниках применяют все возможные меры для расширения динамического диапазона, так и в передатчиках нужно предъявлять самые жесткие требования к сужению полосы излучаемых частот. Частично решить эту задачу можно путем установки в усилитель хорошего стабилизатора экранного напряжения. Кроме того, стабилизатор защитит весь усилитель мощности в аварийной ситуации, так как это сразу же отразится на токе экранной сетки.
Современная элементная база позволяет построить достаточно эффективный стабилизатор напряжения. В данной конструкции применены операционный усилитель UA748 и мощный полевой транзистор IRF840 (спасибо G3SEK). Выходное напряжение стабилизатора определяется опорным напряжением 12 В с выхода 78L12, которое сравнивается с частью выходного напряжения, подаваемого с резистора R38. Управляющее напряжение величиной около 4 В через делитель подается на затвор транзистора VT2, который непосредственно управляет величиной выходного напряжения стабилизатора. При увеличении выходного напряжения стабилизатора транзистор открывается и уменьшает напряжение, при снижении, наоборот, транзистор закрывается и выходное напряжение увеличивается. Измерение тока экранной сетки происходит на резисторе R40, к которому подключается измерительный прибор. Входное напряжение стабилизатора должно быть выше выходного на 40...50 В, т.е. необходимо дать некоторый запас на стабилизацию.
Система защиты и стабилизатор напряжения экранной сетки смонтированы на печатной плате размерами 140x90 мм. Транзистор IRF840 установлен на радиаторе. Остальные узлы блока питания (рис.2) также размещены на печатных платах такого же размера и расположены друг над другом в отсеке блока (рис.3). Это касается стабилизатора напряжения управляющей сетки

(плата 3), источников питания +38 В, +24 В (плата 5), -80 В, +340 В (плата 6).
В источнике питания используются два тороидальных трансформатора (рис.3): TV2 мощностью 1200 Вт и с напряжением на вторичной обмотке ~ 1800 В и ТVЗ мощностью 200 Вт и с переменными напряжениями на вторичных обмотках 235, 70, 20, 29 и 13 В. Трансформатор TV 1 работает в сетевом фильтре, который препятствует проникновению ВЧ напряжений в сеть 220 В. Трансформатор TV2 включается в сеть с помощью реле К1, которое также отключает его от сети в случае аварии.
На транзисторе VT1 собран формирователь напряжения +24VTX. При замыкании контактов 1 и 2 срабатывает реле К2, и напряжение +24 В подается на все реле, которые обеспечивают режим передачи. Ток в цепи замыкания контактов не более 10 мА, что позволяет коммутировать усилитель любым трансивером.
Охлаждение лампы обеспечивают два вентилятора, один из которых нагнетает воздух в отсек входных цепей, а другой - вытягивает с анода. Распространенное мнение о том, что достаточно одного вытяжного вентилятора, является ошибочным и вводит в заблуждение многих радиолюбителей. В этом случае охлаждается только анод лампы и происходит сильный перегрев ножки, в результате чего провисают сетки, и лампа очень быстро приходит в негодность. Второй вентилятор лучше всего располагать над анодом горизонтально. В этом случае он обеспечит наилучшее охлаждение лампы при его минимальной мощности. Вентилятор можно расположить сбоку анода, но в этом случае его мощность необходимо увеличить примерно в два раза. Конструкция лампового отсека показана на рис.4.
Под субшасси размещены все элементы, обеспечивающие работу экранной сетки, управляющей сетки и катода. Необходимые для лампы напряжения подаются через проходные конденсаторы (на схеме не показаны). Таким образом, все элементы защищены электрическим экраном от анодных цепей, что обеспечивает необходимую развязку.
Конденсаторы С26-С34 (рис.1конструктивные, они вмонтированы в панель лампы ГУ-74Б. Однако встречаются панели, где такие конденсаторы отсутствуют. Поэтому перед установкой панели необходимо убедиться в наличии этих конденсаторов и в случае отсутствия установить их равномерно по кольцу экранной сетки. Общая емкость конденсаторов должна быть не менее 20000 пФ.
Резисторы R10, R11 в цепи управляющей сетки антипаразитные, они должны быть обязательно безындукционными, т.е. непроволочными. R3-R6 - токоограничивающие резисторы, также безындукционные и расположены по кругу в соответствии с количеством выводов катода лампы. На них же с помощью измерительного прибора РА1 осуществляется измерение анодного тока лампы.
Входная цепь управляющей сетки включает в себя трансформатор TV1, катушки индуктивности L4 и L5, конденсаторы С36 и С37, а также нагрузочный безындукционный резистор R12 сопротивлением 50 Ом и мощностью 20...25 Вт. Применение такой упрощенной, по сравнению с полосовыми входными контурами, схемы вполне оправданно, так как в этом случае снижаются жесткие требования к входной мощности усилителя. В этом варианте она составляет 15... 18 Вт. В случае применения входных полосовых контуров входная мощность снижается до 4...5 Вт и устанавливать ее необходимо очень точно, ориентируясь по появлению тока управляющей сетки. В противном случае неизбежны интермодуляционные искажения, расширение полосы излучаемого сигнала и другие неприятности. Кроме того, установка такой мощности в большинстве трансиверов невозможна. Трансформатор TV 1 выполнен на двух склеенных между собой ферритовых кольцах К20х10x5 М2000НМ бифилярной линией (две скрутки на 1 см длины) проводом МГТФ-0,12 и содержит 4 витка с отводом посредине. Катушки L4 и L5 бескаркасные, они содержат по 8 витков посеребренного провода диаметром 1 мм на оправке диаметром 8 мм и расположены взаимно перпендикулярно.
Цепи коммутации выполнены на вакуумных реле типа П1Д и вакуумных замыкателях В1 В. Применение таких реле обусловлено, прежде всего, их высокой надежностью и быстродействием. Замыкатели К1-К5 осуществляют переключение диапазонов. WARC- диапазоны совмещены с обычными с целью уменьшения габаритов усилителя

. При аккуратной и тщательной настройке П-кон-тура удалось получить практически такую же мощность в нагрузке, как и при разделенных диапазонах.
Выходная мощность измеряется вольтметром PW1 посредством измерения напряжения на вторичной обмотке трансформатора TV3, первичной обмоткой которого является антенный провод, продетый сквозь ферритовое кольцо, на котором намотана вторичная обмотка. Она содержит 10 витков провода ПЭЛШО-0,3. Подбором резистора R2 осуществляется калибровка шкалы измерительного прибора.
Узел, собранный на плате 1 (рис.1), обеспечивает работу системы ALC, подачу напряжения смещения на лампу, а также управление стабилизатором напряжения управляющей сетки. Плата расположена в подвале лампового отсека. Трансформатор TV2 выполнен в виде "бинокля" на ферритовых кольцах К 10x5x4 М2000НМ по пять колец в столбике (рис.5). Первая обмотка имеет 4 витка провода МГТФ-0,07, через нее подается напряжение смещения управляющей сетки. Вторая обмотка состоит из одного витка такого же провода, на нее подается напряжение ALC с трансивера. Третья обмотка представляет собой один виток медной трубки, через нее подается напряжение смещения на операционный усилитель, а также переменное напряжение, пропорциональное высокочастотному входному сигналу, которое в дальнейшем управляет всем стабилизатором напряжения смещения управляющей сетки.
Сам стабилизатор расположен на печатной плате 3, которая установлена в отсеке блока питания. При налаживании необходимо подбором резистора R27 установить ток через стабилитрон VD12, равным 30 мА. При вращении движка резиаора R21 напряжение на коллекторе VT3 должно изменяться в пределах-70...-30 В. Измерения проводят в режиме передачи, т.е. когда на обмотку реле КЗ подано напряжение +24VTX. В дальнейшем переменным резистором R21 устанавливают начальный ток лампы 40...50 мА. Резистором R19 регулируют скорость изменения напряжения смещения. Обычно его устанавливают в среднее положение.
Конструктивно усилитель размещен в прямоугольном корпусе с габаритными размерами 360x170x380 мм. Корпус разделен пополам экранирующей перегородкой (рис.3). В правой части расположены источники питания, в левой - усилитель.
Настройку усилителя проводят после полной проверки всех источников питания и цепей коммутации. Прежде всего следует настроить входные цепи усилителя. Для этого необходим транси-вер и КСВ-метр, который включается между выходом трансивера и входом усилителя. Изменением индуктивности катушек L4 и L5 и емкостей конденсаторов С36 и С37 добиваются КСВ на всех диапазонах не более 1,5. Этот процесс лучше проводить при пониженной до 5... 10 Вт выходной мощности трансивера. После этого можно приступать к проведению настройки главного узла усилителя - П-контура. Если Вы собираетесь сделать это с помощью лампочки накаливания, то лучше бы Вы и не собирали этот усилитель: бросьте все в мусор и спокойно работайте на трансивере.
Для правильной настройки П-контура необходим трансивер с регулируемой выходной мощностью, высокочастотный вольтметр и эквивалент нагрузки. Эквивалент нагрузки представляет собой набор безындукционных резисторов, соединенных последовательно-параллельно таким образом, чтобы общее сопротивление равнялось 50 Ом. Лампочка накаливания не может заменить эквивалент нагрузки по той простой причине, что ее сопротивление сильно меняется при изменении степени накала нити. Она может служить лишь плохим индикатором наличия или отсутствия высокочастотного напряжения на выходе усилителя.
Катушка L1 П-контура содержит 9 витков посеребренной медной трубки диаметром 6 мм, диаметр намотки 40 мм, отводы от 3-го и 5-го витков. Катушка L2 содержит 20 витков посеребренной шины 3x1 мм на каркасе диаметром 50 мм, отводы от 4-го, 6-го и 11 -го витков. Ориентировочные значения индуктивностей и емкостей П-контура приведены в таблице.

Ко входу усилителя подключают выход трансивера, а к выходу усилителя - эквивалент на-грузки и высокочастотный вольтметр. Для более корректной настройки П-контура необходимо также контролировать токи управляющей и экранной сеток. Наличие тока управляющей сетки свидетельствует о превышении входной мощности, а ток экранной сетки величиной 30 мА - о правильно выбранной связи с нагрузкой. Если ток экранной сет-ки меньше 30 мА или даже "заходит" в отрицательную область -это свидетельствует о том, что емкость конденсатора С2 недостаточна. Если ток больше 30 мА, значит, емкость С2 велика. Вращая движки конденсаторов С1 и С2 добиваются максимальных показаний высокочастотного вольтметра, при необходимости изменяя количество витков катушки. Так как П-контур состоит из двух катушек, начинать настройку удобно с диапазона 20 м. Мощность на выходе усилителя вычисляют, разделив квадрат выходного напряжения на сопротивление нагрузки. Номинальная выходная мощность лампы ГУ-74Б равна 550 Вт при отсутствии тока управляющей сетки. Такая мощность обеспечивается на всех диапазонах в случае правильной настройки П-контура.
Схема УМ на 2х ГУ-81 конструкция UR5CX
В прикреплении открыть:

Прикрепления: 5437053.jpg(157Kb)
 
AlexДата: Пятница, 23 Сен 2011, 14:18 | Сообщение # 3
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 920
Награды: 0
Репутация: 5
Статус: Offline
Усилитель на лампе ГУ-81М с общим катодом

Николай Журавлёв (UA3ICV)
г.Удомля

…..говорят, будто парусу реквием спели.... В. Высоцкий

Желающие увидеть здесь что- то необычное, новое могут листать дальше.
Многие понимающие, что и как должно выглядеть, собирают устройства, не имея перед собой полной схемы, пробуя различные варианты и оставляя лучший. После этого остаётся куча изрисованных и исчёрканных клочков бумаги с фрагментами схем и расчетами, которые надо дополнять и додумывать, порой вспоминая, какой же вариант реализован в "железе"? Это как- то оправдано тем, что собирать их вместе и систематизировать, когда устройство уже изготовлено и исправно работает - большая неинтересная работа. Зачем? Я и так все вспомню, если потребуется. Тем, кто не хочет или не умеет экспериментировать, нужна нормальная понятная схема с описанием. Это становится очевидным при общении в эфире. Даже посвящённый, при рассмотрении схемы, всегда может увидеть что- то интересное или набрести на ценную мысль. Публикация в инетрнте - дело неблагодарное. В форуме всегда найдутся несколько "плечистых" на язык "дятлов" с кликухами вместо имен или позывных, которые с наслаждением задолбят и обгадят самый гениальный проект, вместе с его автором. Поэтому многие из "продвинутых" конструкторов, к сожалению, предпочитают там не появляться.

Для просмотра эл. схемы УМ, кликните левой кнопкой мыши на схему....

Без претензий на уникальность, хочу показать схему хорошо работающего усилителя, в описании которого старался осветить наиболее часто задаваемые в эфире вопросы. Не буду рассказывать, зачем применил именно такую лампу. Нравится она мне, и всё. Питание на усилитель подается включением тумблера В1. Напряжение сети, через фильтр поступает на трансформатор Тр3, обеспечивающий накал лампы, смещение на управляющую сетку и 27 Вольт. Лампа закрыта напряжением –310 в. Через 2-3 секунды срабатывает реле Р6 в коллекторе Т1, подключая своими контактами К6-1 и К6-2 сетевую обмотку высоковольтного трансформатора через резистор R13. После окончания переходного процесса напряжение на Р7 достигает уровня срабатывания. Своими контактами К7-1 оно шунтирует R13. Полное напряжение поступает на сетевую обмотку трансформатора высоковольтного выпрямителя, с него на анод лампы, а через стабилизатор на Т2 на её экранную сетку. Стрелка амперметра "ток лампы", рассчитанного на 1 Ампер, еле заметно отклоняется от начала шкалы, что косвенно указывает на исправную работу стабилизатора экранной сетки. Степень отклонения стрелки зависит от тока через стабилитроны Д14-Д18. Усилитель готов к работе.
С целью минимизации тепла, выделяемого нитью накала лампы, предусмотрен тумблер В3. При интенсивной работе он включен, и реле Р5 подает полный накал на лампу, в выключенном состоянии - половину, поддерживая её готовность. Сигнал "передача" подаётся замыканием входа "РТТ" на общий провод. Это может быть педаль, контакты реле или коллектор ключевого транзистора в трансивере.
Тумблер В2 при этом должен быть включен. Своим отключением он позволяет оперативно организовать режим "Обход" (без усилителя). Реле Р1- промежуточное, для уменьшения тока в цепи "РТТ", что важно при управлении от транзисторного ключа трансивера. При его срабатывании, срабатывают реле Р2 и Р3, подключающие антенную цепь через усилитель, Р4-открывает лампу и обеспечивает ей ток покоя, переводя стабилитроны Д6, Д7 из "подвешенного" в динамический режим, а также Р5, которое, в зависимости от положения В3, либо уже держит лампу под полным накалом, либо срабатывает через диод Д25. Судя по отзывам при работе в эфире, после переключения на полный накал от сигнала "РТТ", лампа успевает разогреться, хотя совсем необязательно её постоянно так дергать, достаточно включить В3. Конечно, QSK в таком режиме исключён, но он и не предусматривался изначально. Контакты К6-1, К6-2 и К7-1 рассчитаны на 20А. При указанных элементах реле Р6 в коллекторе Т1 срабатывает через 2- 3 секунды, после включения выключателя В1. Время задержки определяется номиналами R14 и С26.
Поскольку КПД усилителя ограничен, а сам он обладает значительной мощностью, его желательно вентилировать. Корпус 490х370х280 от УИП-1, в котором он собран, имеет, на мой взгляд, идеальную для такого устройства перфорацию, в дополнение к которой установлена турбина от ксерокса. При включении тумблера В4, она забирает воздух из внутреннего объема усилителя, создавая там циркуляцию, обдувает лампу и выгоняет его наружу через перфорированную часть корпуса. Турбина закреплена вертикально, на демпфирующих резиновых прокладках. Имея основание 4х5 см и высоту почти во весь "рост" лампы, она занимает очень мало места и практически не шумит, а повышенная температура баллона не перегревает ее стальных лопастей. В последствии, параллельно В4 был подключен биметаллический контакт. Для некоторой тепловой инерции, он расположен на плоском черном радиаторе с противоположной вентилятору стороны лампы. Радиатор установлен в плоскости анода, где его тепловое излучение максимально, а степень охлаждения незначительна. Такой датчик хорошо поддерживает температурный режим, при необходимости включая обдув, а также остается возможность при желании включать вентилятор принудительно. Стабилизатор экранного напряжения выполнен на транзисторе Т2, установленном на радиаторе. Тип транзистора выбран из расчета напряжения коллектор-эмиттер, (перепад напряжения плюс запас 200-300 вольт), и рассеиваемой им мощности (с запасом 50-80 Вт). Многие "наши" здесь тоже будут надежно работать. Пять последовательно включенных стабилитронов Д14-Д18 расположены на небольших радиаторах, они создают опорное напряжение для Т2. Резистор R12 обеспечивает через них номинальный ток. Диод Д13 предотвращает выгорание стабилитронов (всё-таки пять штук) при возможном в нештатных ситуациях пробое транзистора. Д10-Д12 защищают от перенапряжения переход эмиттер-база. Если Вы очень аккуратны или располагаете значительным запасом радиодеталей, то диоды Д10-Д13 можно исключить из схемы. Стабилизатор смещения выполнен на стабилитронах Д6, Д7. Ток через них определяется номиналом R10. R11 разряжает С19 при выключении усилителя. Работа лампы ГУ-81 допустима с незначительным током первой сетки. Контроль величины, которого осуществляется прибором "ток сетки". Однако его появление надо расценивать как сигнал к ограничению мощности раскачки. Для линейной работы такого усилителя, источник напряжения смещения должен обладать низким выходным сопротивлением. Поэтому применять схемы с плавной регулировкой на резистивных делителях здесь крайне нежелательно. Выбор величины тока покоя лампы осуществляется подбором экземпляра одного или обоих стабилитронов. Высоковольтный источник совсем необязательно выполнять с таким множеством диодов и обмоток, хотя как вариант, он вполне оправдан. Его схема определялась только желанием поэкспериментировать с различными напряжениями на электродах лампы. Трансформатор намотан на тороиде, от какого- то импортного транзисторного эстрадного стереоусилителя 2х600Вт. Его внешний диаметр около 200мм. Сечение железа 60х60мм. первичная обмотка 2х110 в. оставлена. Она намотана проводом 1,8мм. Вторичные обмотки намотаны проводом ПЭЛ 0,65мм. Точные данные не привожу, по причине не распространенности такого изделия.
При нагрузке 0.6А анодное напряжение 3 кВ "проседает" на 270вольт (менее 10%), что удовлетворяет требованиям к линейному усилителю SSB сигнала.
ТР3- это два трансформатора с параллельно соединенными сетевыми обмотками. Один намотан на небольшом (50Вт) тороиде для 24в. и напряжения смещения первой сетки, Другой ТН-61 – для накала лампы. Лампа установлена вертикально, в штатную заводскую панель. Вопреки распространенному мнению, отпиливание "рогов и копыт" - (сказка про ртутные антенны), никак не улучшает её работу, зато придает "сиротский" внешний вид и приводит к извращениям при её размещении в пространстве. Как можно использовать те 4см. по высоте, возле изделия с такой температурой, сэкономленные в результате варварских действий? А сколько добавиться к той мифической, якобы уменьшившейся при "раздевании" ёмкости, при приближении "голой" лампы к шасси, и что станет с её охлаждением? Об этом в таких опусах умалчивается.
Трансформатор Т1 содержит 20 витков провода МГТФ, равномерно распределенного по ферритовому кольцу К25х15х5 1000НН. Он размещён в экране из жести. Кольцо с обмоткой надето на свободный от оплетки центральный провод коаксиала, припаянный к антенному разъему. Элементы схемы детектора уровня выхода размещены на небольшой плате, укрепленной на клеммах соответствующего измерительного прибора. Трансформатор подключен к ней посредством скрученных проводов, являющихся продолжением выводов обмотки, расположенных в экране.
При изготовлении анодного дросселя, определяющим фактором была длина провода 12,86 метра, которая не кратна длине волны ни одного любительского диапазона, что важно для предотвращения паразитных резонансов. Он намотан секциями, на фторопластовом стержне диаметром 26 и длиной 130 мм. Длина намотки 110мм. 30+15+10+10+10+25 витков, считая со стороны блокировочного конденсатора.
Верхняя секция (25вит.) "через виток". Провод медный, со стальным покрытием диаметр 0,3мм. в какой-то неорганической термостойкой зеленой изоляции. Его диаметр в изоляции около 0.5 мм. (я бы намотал ПЭЛШО, но его не было). Индуктивность дросселя получилась140 мкГн. Проволочный резистор R5, являясь дополнительным дросселем в штатных условиях (электролиты очень не любят высокочастотные переменные составляющие.) уменьшит ток в анодной цепи, пока сгорает предохранитель, при возможных К.З. ПР1- высоковольтный, стеклянный, длина около 5 см. Он припаян прямо за выводы, без держателя. С7 и С8 блокировочные, типа КВИ. С2- КСО-8. С3 – воздушный, четырех секционный. С4 - воздушный, с разрезным ротором и статором и меняющимся при повороте расстоянием между пластинами, от радиостанции Р-856. С5 и С6 - К15-у. на10 кВ. Р8- Р14 вакуумные замыкатели В1В. R4 без индукционный, он обеспечивает стекание заряда с элементов "П" - контура. П1- керамический галетного типа. L1- 30 витков голого медного провода диаметром 3мм. вкрученного в пятимиллиметровую пластину
из оргстекла, с шагом 1мм. Внешний диаметр 60 мм. L2- 11 витков медной трубы диаметром 6мм. длина 110мм. Внешний диаметр 55мм. L3- 2,5 витка медной трубы диаметром 6мм. Внешний диаметр 55 мм. расстояние между витками подбирается при настройке на 24 - 28 мГц. L4- на фторопластовом тороиде 80х40х20мм. 100 витков ПЭЛ-07. Витки, расположенные на внешней части кольца, зачищены и облужены, что дает возможность оперативно подбирать положение отводов при настройке. Отвод, на который подается сигнал от трансивера (П1-а), подбирается по минимуму КСВ, при настроенном контуре. Др2- ПЭЛШО- 0.25 в навал на керамическом пяти-секционном каркасе. Витки не считал. Его параметры не критичны. С9,С10,С12- С15, С20- КСО-8. С11- воздушный. Вращением его оси удобно подстраиваться по максимуму показаний прибора "уровень выхода" по диапазонам и на отдельных участках "широких" диапазонов. Если в трансивере включен КСВ- метр, то по нему видно, как по мере настройки контура одновременно снижается КСВ между трансивером и усилителем. R7- без индукционный. Он собран в виде блока из десяти 24 килоомных резисторов МЛТ-2, включенных параллельно. От его сопротивления зависит мощность, требуемая для "раскачки" и полоса (необходимость подстройки С11 в пределах диапазона), а также"устойчивость" усилителя. При 10Вт мощности трансивера на 7мГц ток лампы около 600мА при согласованной нагрузке. При этом ток управляющей сетки около 3мА., что для этой лампы вполне допустимо, а ток экранной сетки не превышает 120мА.
Для достижения номинальной мощности на 21-28 мГц приходится пропорционально увеличивать уровень сигнала на входе. R8 состоит из двух, последовательно включенных резисторов МЛТ-2 по 75кОм, что удваивает рассеиваемую ими мощность и увеличивает рабочее напряжение, которое для одного МЛТ-2 = 700 вольт. Кольцами на выводах R6 и R9, на схеме показаны "противоблудовые" ферритовые трубочки. Их длина около 2см. На выводе L3, два ферритовых кольца 12х6х5 1000 нн.
Реле "omron" и сетевой фильтр от импортной оргтехники, с подходящими для конкретного случая параметрами. Обмотки всех реле кроме Р7, включая Р8-Р14 (диоды на схеме не показаны), зашунтированы диодами 1N4007. Диоды Д2-Д5 того же типа, они удерживают в закороченном состоянии неиспользованные отводы катушек "П" контура. Р7- реле переменного тока с обмоткой на 220 вольт.
Детали высоковольтного выпрямителя расположены на печатной плате 175х240х2мм., вырезанной на одностороннем стеклотекстолите. В нем используются 105- градусные, фирмы "LG" электролитические конденсаторы С1-С10, резисторы R1-R10 МЛТ-2, и 24 диода 1N5408. Это трехамперные 1000- вольтовые, малогабаритные диоды с прекрасной перегрузочной способностью.

Таблица намоточных данных контуров усилителя.
Индуктивность катушек указана приблизительно, Т.К. измерялась "показометром". При постройке усилителя не ставилась задача "выдавить" из него максимум возможного. По моему убеждению, если нужно мощнее, то лучше взять соответствующий усилительный прибор и строить на нём, придерживаясь режимов, а не "впиндюривать" что- то более хилое. Всякий форсаж приводит к экстримальным ситуациям и дополнительным, порой трудно разрешимым проблемам, которых и без того хватает. Здесь лампа работает в номинальном "паспортном" режиме, с некоторым завышением экранного напряжения. Инструментальных измерений не проводилось по причине отсутствия поверенных приборов. На вопрос, сколько мощности на выходе? Отвечаю - одна лошадиная сила, что недалеко от истины. Это любительская конструкция, однако, основные правила схемотехники всё же необходимо соблюдать, особенно правила монтажа высоковольтных и высокочастотных устройств. Справедливости ради замечу, что при разработке схемы проводился обзор аналогичных устройств, по различным источникам. Поэтому, разглядевших здесь что- то "свое", прошу быть снисходительными. Экзотичность отдельных элементов, использованных в усилителе, определялась только их наличием в распоряжении автора. Конструкция и описание рассчитано на подготовленных радиолюбителей.
Схема и таблица моточных данных в прикреплениях:
Прикрепления: 0221320.jpg(230Kb) · __-81.xls(51Kb)
 
AlexДата: Четверг, 11 Апр 2013, 22:27 | Сообщение # 4
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 920
Награды: 0
Репутация: 5
Статус: Offline
УМ на 2ХГУ-81М
UR5CX
Черкассы 2008
КВ усилитель на двух лампах ГУ-81М


Усилитель предназначен для усиления выходной мощности КВ радиостанции до уровня 1500 Вт при входной - до 30 Вт. Усилитель построен по классической схеме с общим катодом и последовательным питанием анода. Кроме того, применена автоматическая регулировка тока покоя ламп по огибающей SSB сигнала. Это позволило снизить начальный ток анода до 100мА на одну лампу. В усилителе возможно применение ламп ГУ-46М, ГУ-80, ГУ-81 без ущерба для характеристик.

Подробней

Входной сигнал от трансивера через контакты реле RL17 и входные резонансные контура подается на управляющие сетки ламп ГУ-81М. Задача входных контуров согласовать низкоомный выход трансивера с высокоомным входом ламп. Катушки L7, L9 и L11 с помощью конденсаторов С35, С37 и С39 настраиваются на выходное сопротивление трансивера 50 Ом а катушки L6, L8 и L10в резонанс на середину соответствующего диапазона. Процедура настройки контуров проводится при среднем положении ферритовых сердечников и только подбором количества витков катушек и величин соответствующих емкостей. Результатом правильной настройки входных контуров является присутствие на управляющих сетках ламп высокочастотного напряжения величиной 120В, при входной мощности 30Вт, что соответствует 38 вольтам напряжения на нагрузке 50 Ом. Если напряжение на управляющих сетках ламп окажется больше 120В, катушки L6, L8 и L10 необходимо зашунтировать двухваттными резисторами соответствующей величины.

Одновременно с высокочастотным напряжением возбуждения на сетки ламп подается отрицательное напряжение смещения через одну из обмоток трансформатора ТА2. Напряжение смещения по величине зависит от уровня входного ВЧ сигнала и изменяется в пределах -150-120В. Работа и настройка стабилизатора напряжения управляющей сетки неоднократно публиковалась в различных конструкциях усилителей, поэтому повторять нет необходимости. Единственное отличие данной схемы от ранее опубликованных – это применение в качестве составного транзистора двух транзисторов КТ854 и КТ940 вследствие более высокого напряжения смещения ламп ГУ-81М по отношению к металлокерамическим тетродам.

При необходимости может быть задействована система ALC, которая заведена и работает через трансформатор ТА2.

Подробней

Питание экранной сетки осуществляется от выпрямителя с удвоением напряжения. Ввиду низкой крутизны характеристики ламп применение стабилизатора напряжения экранной сетки нецелесообразно. Практическая проверка коэффициента усиления каскада при изменении напряжения экранной сетки подтверждает это. Увеличение напряжения экранной сетки на 50В практически не влияет на величину крутизны характеристики лампы, а значит и коэффициент усиления каскада мало изменится.Напряжение +700В подается на экранные сетки ламп через контакты реле RL1 и токоограничивающий резистор R14. Для ограничения бросков тока через лампы катоды ламп включены на корпус через резисторы R5 и R6. На этих же резисторах измеряется анодный ток ламп.

Коммутация вариометра

Колебательная система представляет собой обычный П-контур с фиксированными «горячими» конденсаторами, переменными индуктивностью и конденсатором в «холодном» конце. В качестве катушки П-контура применен шаровый вариометр от радиостанции Р-140. В первом положении коммутации катушек при параллельно-последовательном включении индуктивность изменяется от 1.8мкГ до 9.6мкГ и перекрываются диапазоны 80 и 40м. Во втором положении при параллельном включении катушек вариометра индуктивность меняется от 0.6мкГ до 2.5мкГ – перекрываются диапазоны 20, 15 и 10м.

Выходная мощность измеряется с помощью трансформатора ТА1 и измерительного прибора PV1. Трансформатор выполнен на ферритовом кольце М25*16*5 с проницаемостью 2000НМ. Первичная обмотка этого трансформатора являет собой антенный провод продетый в кольцо, а вторичная – 10 витков провода ПЭЛШО-0.25.

Входные контура выполнены на пластмассовых каркасах диаметром 12мм и высотой 30мм с ферритовыми подстроечными сердечниками. Катушки намотаны проводом ПЭЛШО-0.5. L6 имеет 9 витков, L7-4, L8-14, L9-5, L10-25, L11-10 витков. Для остальных диапазонов изготовить входные контура не представляет больших трудностей.

Реле RL1 и RL17 типа РЭН-33, RL2 – РЭВ-15, RL14-RL16 – РЭС-9, остальные типа «тещин язык». Реле RL1 и RL2 в блоке питания типа РЭС-49. Конденсаторы С8, С16, С17 и С18 типа К15-У на напряжение не менее 6кВ, С9 и С10 типа КВИ на напряжение не менее 10 кВ.

Трансформатор ТА2 изготовлен на ферритовом кольце М2000 типоразмера 28*16*6. Обмотка, через которую подается смещение на управляющую сетку лампы, содержит 6 витков провода МГТФ, обмотка ALC-1виток, третья обмотка – 2 витка с отводом от середины. Возможно изготовление данного трансформатора в виде «бинокля». Узлы формирования RX/TX, ALC и динамический стабилизатор напряжения управляющей сетки размещены на печатных платах.

Анодный дроссель L5 стандартный от радиостанции Р-140, антипаразитные L6 и L7 состоят из трех витков нихромового провода диаметром 2мм на оправке диаметром 8мм.

Схема и картинки смотри в прикреплениях:
Прикрепления: 7453607.gif(60Kb) · 7685979.gif(43Kb) · 2964305.gif(6Kb) · 7767127.jpg(67Kb) · 9233547.jpg(82Kb) · 7801491.jpg(72Kb) · 0172219.jpg(78Kb) · 1809398.jpg(74Kb) · 4164877.jpg(36Kb)
 
Форум радиолюбителей » Форум любителей передающей и приемной радиоаппаратуры » Усилители мощности » УМ на 2хГУ-81 (УМ на 2хГУ-81)
Страница 1 из 11
Поиск:


Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования.