Усилитель мощности RA1WT

Многие радиолюбители занимаются самостоятельным изготовлением линейных усилителей мощности. Это вызвано с одной стороны высокой стоимостью фирменной аппаратуры, а с другой — желанием собрать конструкцию согласно своим индивидуальным требованиям.

Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке. Его коэффициент усиления зависит от крутизны применяемой лампы и величины анодного напряжения.

По всем параметрам и набору сервисных функций усилитель соответствует фирменному уровню. Усилитель имеет четыре независимых друг от друга предохранительные системы. Они защищают лампу от превышения тока сеток и анода, и от перегрева. Автоматика обеспечивает ступенчатое включение накала лампы, 4-х минутный разогрев катода перед подачей анодного напряжения и 5-ти минутное охлаждение лампы после отключения накала. За счет применения внешнего анодного блока питания и вертикального корпуса удалось без ущерба для монтажа уложиться в размеры компьютерного системного блока «Mini-Tower».

Для соединения с трансивером и антенной предназначены гнезда XW1, XW2, XW3. При отключенном усилителе и режиме RX контакты1К1.1 и К1.1 подсоединяют антенну к трансиверу. В режиме передачи контакты 1К1.1 подключают выход трансивера к входу усилителя, а контакты К1.1 – выход усилителя к антенне. Разъём XW1 используется при установке электронного коммутатора RX/TX.

При передаче сигнал с трансивера через плату А1 и антипаразитный резистор R6 поступает на управляющую сетку лампы VL1.

Лампа VL1 включена по схеме с общим катодом. В качестве лампы VL1 может быть использован любой металлокерамический тетрод. Анодная цепь лампы выполнена по схеме параллельного питания с дросселем L4. В П-контур входят катушки L1 и L2, конденсаторы настройки С3,С6,С7 и конденсаторы регулировки связи с антенной С4, С10, С11. Дросель L3 зашунтированный сопротивлением R7 предназначен для подавления УКВ колебаний. Этот дроссель при отсутствии УКВ генерации может не устанавливаться.

В П-контуре применен анодный КПЕ с максимальной емкостью 150 пФ, к которому на диапазонах 1,8 и 3,5 МГц подключаются добавочные постоянные конденсаторы. Такой вариант применяется во всех фирменных усилителях, он уменьшает габариты КПЕ и П-контура в целом и значительно снижает остроту настройки на частотах 14—28 МГц за счет т. н. «электрического верньера» [1.2.3]. К анодному КПЕ С3 на диапазоне 3,5 МГц группой контактов переключателя диапазонов SA2.2 подключается конденсатор С6. На диапазоне 1,8 МГц параллельно С6 дополнительно подключается конденсатор С7. Подключение С6 и С7 обеспечивается двухлепестковым подвижным контактом.

Группа контактов переключателя диапазонов SA2.1 коммутирует отводы катушек L1,L2, группа контактов SA2.3 подключает на НЧ диапазонах постоянные конденсаторы С10, С11 параллельно антенному КПЕ С4.

Для упрощения на схеме (рис. 1) изображен механический переключатель диапазонов ( фото 6) [4]. Габариты корпуса позволяют также выполнить переключатель на вакуумных замыкателях. Для дистанционного переключения вакуумных замыкателей при смене диапазона можно использовать декодер диапазонов управляемый трансивером через разъем XS3 «BAND».

Анодное напряжение от внешнего анодного блока питания подается на гнездо XW4 («HV») по коаксиальному кабелю РК 50-7-15. Резисторы R10,R11 являются измерительным делителем напряжения. Подстроечным резистором R12 устанавливают полное отклонение стрелки прибора PA1 при заданном напряжении. Включение вентилятора, накала лампы, напряжения смещения, анодного и экранного напряжений контролируется зелеными светодиодами HL10 («AIR»), HL3 («HEAT»), HL2 («GR1»), HL8 («ANOD») и HL5 («GRID2»).

Прибор PA1 позволяет контролировать величину анодного напряжения («HV»), токи сеток («GR1» и «GR2»), ток катода («CATOD») и КСВ («SWR»).

Электродвигатель вентилятора М1 получает питание с платы А9. Трёхпозиционный тумблер SA7 «AIR» позволяет подавать на вентилятор напряжение 5, 6 и 8В и регулировать скорость вращения крыльчатки вентилятора в зависимости от тепловыделения лампы. Этим достигается минимальный уровень акустического шума.

Включение усилителя производится тумблером SA5. При этом от источников питания на лампу поступает накальное и отрицательное напряжение, а на схемы автоматики — напряжение +28 В.

На плате А1 выполнены входные цепи и схема получения управляющего напряжения ALC.

При передаче сигнал с трансивера через ФНЧ поступает на резистор 1R2. Этот резистор и ФНЧ Чебышева 3-го порядка с частотой среза 36 МГц на элементах 1С3, 1С4, 1L1, 1C5 [5] обеспечивают хорошее согласование с 50-омным трансивером на всех диапазонах. Входная ёмкость лампы вместе с ёмкостью 1С5 работает в ФНЧ, поэтому она не шунтирует входное сопротивление. Отрицательное напряжение поступает на первую сетку по последовательной цепи питания, которая не требует применения дросселя.

Указанный ФНЧ, как правило, обеспечивает КСВ ≤ 1,5…2,0 в диапазоне до 30 МГц. Если применяются лампы с большей входной емкостью (например, ГУ-84Б, ГУ-78Б, 2 × ГУ-74Б), то для уменьшения КСВ в диапазоне 24-29 МГц можно замыкать четыре витка катушки 1L1контактами реле (рисунок 2). В качестве реле 1К2 можно применить, например, РЭС – 34. При применении этой схемы обе части катушки 1L1 регулируются по минимуму КСВ сжатием и растяжением витков. Схема позволяет с лампами ГУ-84Б, ГУ-78Б иметь КСВ по входу ≤ 1,5 во всем КВ диапазоне.

Рисунок 2 – Входной ФНЧ

Управляющее напряжение ALC получают выпрямлением части входного ВЧ напряжения трансивера. Это позволяет устанавливать уровень усиления без тока управляющей сетки лампы. Такая схема может быть использована для любых типов ламп, включенных по схеме с общей сеткой или с общим катодом.

При небольших уровнях входного сигнала диод 1VD1 закрыт положительным напряжением, поступающим на него через резисторы R1, R2, R3. Управляющее напряжение ALC отсутствует. Переменным резистором R2 устанавливается порог открытия диода 1VD1 и появления управляющего напряжения ALC на гнезде XS1. Тем самым регулируется уровень входной мощности от трансивера.

На плате A2 выполнена схема сигнализации о высоком КСВ. Напряжение отраженной волны, поступающее с платы КСВ-метра, открывает транзистор 2VT1,и красный светодиод HL1 («SWR») начинает светиться. Уровень отраженной волны, при котором срабатывает сигнализация, устанавливается подстроечным резистором 2R3. Фильтр 2L1 2C1в цепи базы транзистора задерживает возможные ВЧ наводки. При достаточном уровне мощности плата А2 не используется, а сигнал с платы А3 через регулировочное сопротивление подаётся сразу на светодиод HL1. Недостаток схемы —постепенное включение светодиода, преимущество — простота.

На плате А3 находится КСВ-метр. Он выполнен по традиционной схеме и не требует пояснений .

Если в трансивере имеется КСВ метр, то делать его в усилителе уже нет необходимости. В этом случае вместо блоков 1 и 2 устанавливается индикатор выходного напряжения (рисунок 3).

Трансформатор Т1 выполняется согласно данных для 3L3 и 3L4 в таблице 15.2. Резистор R2 шунтирует вторичную обмотку трансформатора для выравнивания выходного напряжения по диапазонам. Резистор R1 подбирается для полного отклонения стрелки прибора PA1.

Рисунок 3 – Индикатор выходного напряжения

На плате А4 выполнен переключатель режимов RX/TX. Для управления усилителем используется гнездо XS2 («RX/TX»). При замыкании гнезда «RX/TX» открывается транзистор 4VT4 и срабатывают антенные реле К1, К2. Одновременно открывается транзистор 4VT1, закрывается транзистор 4VT2 а затем, с задержкой открывается транзистор 4VT3 и срабатывает сеточное реле 4К1.

Величина задержки срабатывания сеточного реле 4К1 зависит от величины 4R5 и 4C1. Контакты 4К1.1 блокируют транзистор 4VT4 в открытом состоянии, а контакты 4К2.1 отпирают лампу. Диод 4VD3 препятствует блокировке в открытом состоянии транзистора 4VT1. При обратном переключении 4VT1 закрывается, 4VT2 открывается, конденсатор 4С1 через диод 4VD1 и открытый 4VT2 мгновенно разряжается и вызывает закрытие 4VT3. Реле 4К1 контактами 4К1.2 запирает лампу, а контактами 4К1.1 разблокирует открытое состояние транзистора 4VT4. После этого происходит обратное переключение антенных реле. Задержка на обратное переключение контактов антенных реле обусловлено их временем срабатывания. Разряд конденсатора 4С1 происходит мгновенно (менее 1 мс), поэтому блокировка 4VT4 необходима только при использовании быстродействующих реле К1, К2, когда их время срабатывания сопоставимо со скоростью реле 4К1.

Достоинство этой схемы состоит в том, что подбором величин 4R5 и 4С1 можно регулировать время задержки в зависимости от скорости срабатывания применяемых реле 1К1, К1. При номиналах, указанных на схеме задержка на включение сеточного реле 4К1 равна 15 мс.

В усилителе также может быть установлен любой другой переключатель. В том числе электронный коммутатор .

Переключатель RX/TX, кроме своей основной функции, используется для блокировки режима ТХ при срабатывании любой из 4-х предохранительных систем. Это достигается отключением гнезда XS2 контактами 4К2.1. Реле 4К2 включается контактами 5К2.1 (при превышении тока первой сетки), 7К4.1 (при превышении тока второй сетки и тока анода), 9К3.1 (при перегреве радиолампы и остановке вентилятора).

Переключение в режим RX при срабатывании предохранительных систем позволит сохранить канал связи при аварийном отключении усилителя;

На плате А5 выполнен источник отрицательного напряжения — 100 В (диоды 5VD1—5VD4, конденсатор 5С1) с защитой по току и источник напряжения +28 В (диоды 5VD5—5VD8, конденсатор 5С2).

Стабилитроны 5VD9 и 5VD10 определяют рабочее смещение лампы. Замыкание перемычкой необходимого числа диодов 5VD11—5VD20 позволяет установить его более точно. Чтобы уменьшить ток покоя лампы в режиме CW, с помощью контактов реле 5К1.1 подключается дополнительный стабилитрон 5VD9. Этот режим включается тумблером SA3.

При превышении тока первой сетки срабатывает управляющее реле 5К3 и своими контактами 5К3.1 включает реле 5К2, которое контактами 5К2.1 блокирует режим передачи и закрывает лампу. Одновременно, через контакты 5К2.2, подается напряжение на обмотку реле 5К2, удерживая его включенным после обесточивания реле 5К3. О срабатывании защиты сигнализирует красный светодиод HL4 («GRID1»). В исходное состояние схема защиты возвращается нажатием кнопки SB1. Резистором 5R6 можно регулировать ток срабатывания защиты

При появлении тока первой сетки падение напряжения на обмотке 5K3 вызовет рост уровня гармоник и расширение спектра. Поэтому каскад с указанной предохранительной системой следует эксплуатировать только без тока первой сетки.

Для упрощения цепей первой сетки ее можно питать от делителя напряжения. Схема обеспечивает достаточную защиту от перекачки 100 ватным трансивером, также удобнее регулировать ток покоя.

Резистор 5R7 служит для измерения тока первой сетки. Подстроечным резистором 5R8 устанавливают ток полного отклонения стрелки прибора PA1 при измерении тока первой сетки. Питание красного светодиода HL4 от делителя напряжения 5R4, 5R5 позволяет использовать не только обычные, но и мигающие светодиоды. В паузах они почти не потребляют ток, поэтому без резистивного делителя напряжение на них будет недопустимо повышаться. Выход –120В используется при установке бесконтактного переключателя RX/TX.

Плата А6 — таймер ступенчатой подачи напряжения накала. Для ограничения пускового тока в цепь первичной обмотки трансформатора Т1 включен резистор 6R2. При включении усилителя через резистор 6R1 и диод VD1 начинает заряжаться конденсатор 6С1. Через (приблизительно) 3с включается реле 6К1, которое своими контактами 6К1.1 замыкает резистор 6R2, обеспечивая полную подачу напряжения. Время задержки зависит от величин 6С1 и 6R2. Время разогрева нити накала для большинства ламп составляет 2…4 секунды (не путать с временем разогрева катода). Для конкретной лампы его можно определить, экспериментально используя амперметр в накальной цепи. Инерционность стрелки позволит измерить время разогрева накала с точностью до секунды. Мощность сопротивления также определяется экспериментально. Например, для ламп ГУ-84Б, ГУ-78Б достаточно два включенных параллельно сопротивления МЛТ-2 по 150 Ом .

На плате А7 собран источник экранного напряжения. Он включает в себя выпрямитель (7VD1—7VD4, 7С1), стабилизатор (7R2, 7VT1, 7VD5—7VD8) и релейную схему защиты второй сетки от превышения тока. К источнику экранного напряжения также относятся резисторы R8, R9 и диоды VD1—VD6. Конденсатор С9 находится в ламповой панельке. При аварийном отключении анодного напряжения в режиме передачи и при заходе в перенапряжённый режим при настройке П-контура значительно возрастает ток второй сетки и превышается допустимая рассеиваемая на ней мощность. При превышении тока второй сетки включается реле 7К1 и своими контактами 7К1.1 включает реле блокировки 7К2, которое, в свою очередь, контактами 7К2.2 отключает реле 7К3 и 7К4. Контакты 7К3.1 и 7К3.2, включенные последовательно, снимают экранное напряжение, реле 7К4 блокирует режим TX, одновременно блокирующие контакты 7К2.1 подают напряжение на реле 7К2, удерживая его включенным. О срабатывании защиты сигнализирует красный светодиод HL5 («GRID2»). В исходное состояние схема защиты возвращается нажатием кнопки SB3. Ток срабатывания защиты устанавливается резистором 7R3. Так как через резисторы R8 и 7R5, 7R6 постоянно течет ток около 40 мА, то для срабатывания защиты при токе сетки Iмах, реле 7К1 должно включаться при токе Iмах+40 мА. Резистор 7R4 служит для измерения тока экранной сетки. Подстроечным резистором 7R9 устанавливается ток полного отклонения стрелки прибора PA1 при измерении тока экранной сетки.

В качестве реле 7К3 использовано РЭС-9 с последовательным включением двух групп контактов. В течении 3-х летней эксплуатации отказов не было.

Кроме релейной защиты, источник экранного напряжения имеет четыре предохранительных элемента, которые обеспечивают его сохранность при замыкании второй сетки на катод или анод вследствие неисправности или пробоя лампы. Резисторы 7R1, R9 ограничивают максимальный ток короткого замыкания в период до срабатывания защиты. Стабилитрон 7VD9 ограничивает ток, проходящий через слаботочное реле 7К1 и резисторы 7R3 и 7R4 в период до срабатывания защиты. Диоды VD1—VD6 обеспечивают защиту источника при возникновении динатронного эффекта и при замыкании сетки на анод. Резистор R8 обеспечивает нейтрализацию динатронного эффекта. Делитель на резисторах 7R5, 7R6 для получения + 70 В используется при установке электронного переключателя RX/TX.

Суммарное напряжение стабилитронов должно быть не меньше номинального экранного напряжения согласно справочнику [6] или данных паспорта. Сопротивлением 7R2 устанавливают требуемый ток стабилитронов.

Т

В качестве реле 7К3 использовано РЭС-9 с последовательным включением двух групп контактов. В течение трехлетней эксплуатации отказов не было.

Проверка автомата защиты экранной сетки по току в режиме ТХ. Автомат защиты экранной сетки проверяют при заходе в перенапряженный режим. Для этого на диапазонах 14 – 28 МГц, где есть запас емкости С4 ( рисунок 1 ) настраивают П – контур по максимальной мощности, а затем постепенно увеличивают емкость С4 и одновременно уменьшают С3, чтобы сохранить настройку П – контура. При этом ток экранной сетки будет увеличиваться до срабатывания защиты.

Наиболее сильный перенапряженный режим происходит при работе усилителя с настроенным в резонанс П – контуром без нагрузки. Отсоединив антенный кабель, в режиме «настройка» увеличивают мощность раскачки от нуля. Ток экранной сетки должен расти до срабатывания защиты.

Затем проводят проверку при отключенном анодном напряжении. Для этого при включенном тумблере SA6 отключают анодный блок питания от сети, в режиме «настройка» также увеличивают мощность раскачки от нуля и контролируют срабатывание защиты.

Во время настройки и эксплуатации усилителя в релейных предохранительных схемах первой и второй сетки не было ни одного отказа, и они показали себя только с положительной стороны.

На плате А8 находится релейная схема токовой защиты анода. При заданном токе срабатывает подключенное параллельно резистору R13 управ­ляющее реле 8К2. Контактами 8К2.1 оно включает блокирующее реле 8К1, которое контактами 8К1.2 обесточивает вакуумный замыкатель К2, гнездо XS6 «ON HV» и реле 7К3 и 7К4. При этом контакты К2.1 отключают анодное напряжение, отключается внешний анодный блок питания, управляемый с разъема XS6, реле 7К4 переводит усилитель в режим RX, а реле 7К3 отключает экранное напряжение, как этого требуют правила эксплуатации генераторных радиоламп. Одновременно контакты 6К1.1 удерживают реле 8К1 включённым, несмотря на отсутствие управляющего напряжения на сопротивлении R13 после размыкания К2.1. О срабатывании защиты свидетельст­вует красный светодиод HL6 «ANOD». В исходное состояние автомат защиты переводится кнопкой SB2. Стабилитрон VD7 предохра­няет от тока короткого замыкания реле 8К2 и резистор R13 в период до срабатывания защиты. Резистор R13 также служит для измерения тока катода. Подстроечным резистором 8R3 устанавливают ток полного отклонения стрелки прибора РА1 при измерении тока катода. Подстроечным резистором 8R4 регулируют ток срабатывания защиты.

Реле включения экранного (7К3) и анодного (К2) напряжений, кроме функций защиты, используется также при работе таймера разогрева и для ручного отключения этих напряжений выключателем SA6 при регулировочных работах.

Ток срабатывания защиты не должен превышать макс. ток катода [6]. Его регулируют резистором 8R4 подавая на гнездо XW4 напряжение +20 …30 В. После установки тока срабатывания проверяют схему защиты в режиме короткого замыкания при полном анодном напряжении.

Для надежной работы замыкателя В1В необходимо последовательно с ним включать ограничительное сопротивление величиной 30-50 Ом и плавкий предохранитель на ток 3А – медную проволоку Ф 0,15 мм В авторском варианте эти элементы расположены во внешнем анодном блоке питания. Но их можно разместить и в корпусе усилителя.

При U_А=3200В, емкости в выпрямителе 20 мкФ, ограничительном сопротивлении 36 Ом и медной плавкой вставке Ф 0,15 мм отказов в работе В1В за несколько десятков срабатываний не было.

Тем не менее, чтобы еще больше повысить надежность системы можно применить более мощный замыкатель В2В.

Подстроечным резистором 8R3 устанавливают ток полного отклонения стрелки прибора РА1 при измерении тока катода.

Максимальный ток анода при номинальных питающих напряжениях и граничном режиме определяется крутизной S анодно – сеточной характеристики (АСХ) лампы.

Лампы с большей крутизной «заходят в правую часть» (когда появляется ток 1-ой сетки) при большей величине анодного тока. Соответственно, при тех же питающих напряжениях, больше выходная мощность.

Измеренные величины крутизны АХС и выходной мощности должны указываться заводом – изготовителем в паспорте радиолампы. Значения крутизны по техническим условиям для металлокерамических тетродов находятся в широких пределах. Например, для ГУ84Б, S = (50 – 90) мА/В. Поэтому максимальный ток анода (и выходная мощность усилителя), в зависимости от крутизны применяемой лампы, также будет значительно отличаться.

Проверка автомата защиты анода по току в режиме ТХ. Настраиваем П – контур усилителя на диапазоне 14 МГц. Затем в трансивере включаем диапазон 7МГц, устанавливаем мощность 100 Ватт и отключаем “ALC”. При подаче телеграфной точки должен срабатывать автомат защиты на плате А8.

На плате А9 собрана схема защиты лампы VL1 от перегрева. Он возможен, если произойдет отключение в сети 220В, при остановке вентилятора, при повышенном тепловыделении на аноде и при недостаточной скорости вентилятора, установленной переключателем SA7.

При отключении 220 В обесточенное реле 9К2 контактами 9К2.1 подключит электродвигатель вентилятора к разъему XS5 «12В», и вентилятор сможет охладить лампу, работая от автономного источника питания.

Обрыв в цепи электродвигателя вызывает отключение реле 9К1. Его замкнутые контакты 9К1.1 включают реле 9К3, которое своими контактами 9К3.1 блокирует передачу. О срабатывании защиты сигнализирует красный светодиод HL9 («AIR»). После устранения обрыва схема защиты переходит в исходное состояние. При коротком замыкании в цепи электродвигателя перегорает плавкий предохранитель FU2, и схема защиты срабатывает, как при обрыве.

Для защиты лампы от перегрева при случайной или аварийной расстройке П-контура и при недостаточной скорости вентилятора применяется термодатчик с контактами КК1, который размещен в воздуховоде над лампой. Термодатчик контролирует температуру воздуха над анодом. При превышении температуры воздуха, соответствующей максимально допустимой температуре анода, контакты термодатчика замыкаются и включают реле 9К3, которое контактами 9К3.1 блокирует передачу. О включении защиты сигнализирует красный светодиод HL9 («AIR»). После срабатывания защиты контакты термодатчика КК1 остаются замкнутыми еще некоторое время, пока происходит отвод тепла от анода лампы, а затем схема защиты возвращается в исходное состояние. LC фильтры 9L1, 9C1, 9L2, 9C2 служат для задержки ВЧ наводок.

После проверки работы вентилятора необходимо определить эффективность охлаждения лампы. Для этого измеряют ее максимальную температуру при наиболее тяжёлых режимах работы усилителя. Наиболее нагретая точка находится на верхней внутренней поверхности радиатора. Максимально допустимая рабочая температура для металлокерамических ламп равна 200°С , для металлостеклянных - 150°С [7,8].

Температуру измеряют тестером М-838 с помощью термопары через отверстия вентиляционной решётки над лампой при кратковременном отключении анодного напряжения.

Датчик КК1 должен срабатывать при температуре анода 190-200ْ С. Его регулировка производится перемещением в соответствующую точку температурного поля над радиолампой при минимальной скорости вентилятора.

В качестве кронштейна термодатчика удобно использовать медную проволоку Ф1,5мм. Такое крепление обеспечивает минимальный теплоотвод от датчика и одновременно удобство его перемещения и фиксации.

Система охлаждения проверена при использовании ламп ГУ-84Б и ГУ-78Б в номинальных режимах (ток покоя 500 мА, ток при настроенном контуре 1 и 1,4А соответственно). На вентилятор подавалось напряжение 5 В (номинальное 12 В), при котором его работа с включенным динамиком не прослушивается. В режиме QSK при CW и SSB модуляции лампы не прогревались более 140 ⁰С, поэтому время передачи не ограничено. Если необходимо работать АМ, ЧМ и «при нажатой педали» СW и SSB, то переключателем SA 7 на вентилятор подается более высокое напряжение [7-10].

При реальной работе в эфире во время приема лампа быстро охлаждается. Поэтому данная система охлаждения имеет запас по подаче воздуха, который позволит установить требуемый для качественного сигнала ток покоя.

Испытания данной системы охлаждения показали что вентилятор DВ12032V12H [11] может быть использован для любых обдувных ламп с диаметром анода до 110мм.

В процессе эксплуатации скорость и шум вентилятора регулируют переключателем SA7. Если для выбранного режима работы скорость вентилятора оказалась недостаточной, то контакты КК1 термодатчика заблокирует режим TX. После этого оператор должен увеличить обдув, переключив SA7.

Плата А10. Подача на лампу анодного и экранного напряжений производится контактами SA6.1 при включении тумблера SA6 и таймером разогрева, который конструктивно объединен с таймером охлаждения на плате А10. Контакты SA6.2 подают напряжение +28 В на внешнее оборудование.

При эксплуатации усилителя с таймером разогрева тумблер SA6 постоянно включен. Он может быть использован для отключения высокого напряжения при регулировочных и ремонтных работах. Кроме того, при снятии анодного и экранного напряжений одновременно блокируется режим TX, это позволяет оперативно отключать усилитель при местных QSO, держа его, как говорится, «под парами».

При появлении напряжения +28 В контакты 10К3.1 размыкаются и конденсатор 10С3 начинает заряжаться. Напряжение на затворе транзистора 10VT2 повышается, и через 4 минуты включается реле 10К4. Через контакты 10К4.1 напряжение +28 В поступит через тумблер SA6 на разъем XS6 «ON HV» который осуществляет дистанционное включение внешнего анодного источника питания. Время разогрева лампы задается величинами 10R6 и 10С3. Резистор 10R5 определяет задержку подачи анодного и экранного напряжений при повторном включении усилителя. Стабилитрон 10VD8 предохраняет цепь +28 В от случайного поступления других напряжений.

Одновременно напряжение +28 В через диод 10VD5 подается на таймер охлаждения, который управляет работой вентилятора. После замыкания контактов 6К1.1 на блоке А6 замыкаются контакты 10К1.1 которые подают напряжение на затвор транзистора 10VT1. После быстрого заряда конденсатора 10С2 напряжение на затворе 10VT1 возрастает и срабатывает реле 10К2, которое контактами 10К2.1 и 10К2.2 подключает к сети трансформатор Т2 блока питания таймера охлаждения. Во время работы усилителя питание таймера охлаждения происходит от цепи +28 В, а диоды 10VD5 и 10VD6 обеспечивают развязку между двумя источниками с разным напряжением. После выключения усилителя контакты 10К1 размыкаются, и конденсатор 10С2 начинает разряжаться через сопротивление 10R3. Теперь питание таймера происходит от источника +15 В на элементах 10VD1—10VD4, 10С1, а диод 10VD5 не пропускает это напряжение к другим схемам. Через 5 минут после начала разряда конденсатора 10С2 напряжение на истоке 10VT1 станет недостаточным для удержания его открытым, реле 10К2 отключится, и его контакты разомкнут цепь 220 В, питающую трансформатор Т2. Время работы таймера охлаждения зависит от величин 10R3 и 10C2.

Детали. Силовой трансформатор усилителя мощности Т1 намотан на тороидальном магнитопроводе типоразмера 92´60´60 мм из электротехнической стали марки Э3413. Его намоточные данные приведены в табл.1. Силовой трансформатор Т2 должен иметь вторичную обмотку с напряжением 14—15 В.

Номер обмотки	Число витков	Провод Ф, мм	Напряжение без на­грузки, В
I	740	0,56	220
II	350	0,20	95
III	78	0,8	22
IV	1150	0,30	330
V	96	1,2	28,5

Таблица 1-Данные трансформатора Т1

В усилителе применены постоянные резисторы — МЛТ, подстроечные — СП 4-1. Сопротивление 1R2 состоит из 18-ти резисторов марки МЛТ-2 по 910 Ом (проводящий слой без канавки), включённых параллельно. Резистор R8 — из 10-ти МЛТ-2 по 100 кОм. Резистор R13 — из трех МЛТ-1 по 7,5 Ом. Резистор 6R2 — из 2-х МЛТ-1 по 150 Ом (Для ГУ-84Б, ГУ-78Б).

Воздушный зазор между пластинами у КПЕ С3 — 3 мм, у КПЕ С4 — 1 мм. Конденсатор С5 марки КВИ-3 ёмкостью 3300—4700 пФ. На частотах 21—28 МГц емкость анодного КПЕ сопоставима с выходной емкостью лампы. Поэтому на конденсаторе С5 будет рассеиваться определенная реактивная мощность, и при испытании необходимо проверить его рабочую температуру. Емкость С12 составлена из двух конденсаторов КВИ-3 3300пФ х 10 КВ. Конденсатор С13 марки К73-13.

Реле1К1 — любое для пропускания ВЧ мощности 100 Вт. Автором использовано РЭС-34. Реле К1 — П1Д или РЭВ-14. Реле К2 — вакуумный замыкатель В1В. Параллельно обмоткам реле К1, К2 включены блокировочные конденсаторы емкостью 0,047 мкФ (на рис. 1 не показаны).

Реле 5К2, 7К2, 8К1 — РЭС60 (рабочее напряжение 23—34 В, сопротивление обмотки 1440—1950 Ом). Реле 4К1- два соединенных параллельно РЭВ-18 (рабочее напряжение 27 В).Реле 6К1- NHG NT73-2C-S15 (рабочее напряжение 24 В, коммутационные параметры — 5 А, 127 В). Реле 7К3, 10К2 — РЭС9 (рабочее напряжение 20—24 В, сопротивление обмотки 500 Ом). Реле 5К3 — РЭС91 (рабочее напряжение 4 В, сопротивление обмотки 405—550 Ом). Реле 4К2, 5К1, 7К4 — РЭС49 (рабочее напряжение 22—36В, сопротивление обмотки 1330—2185 Ом). Реле 9К2, 9К3, 10К1, 10К3, 10К4 — РЭС49 (рабочее напряжение 14—18 В, сопротивление обмотки 640—960 Ом). Реле 7К1, 8К2, 9К1 — РЭС49 (рабочее напряжение 4 В, сопротивление обмотки 50—60 Ом.

Параметры катушек индуктивности усилителя приведены в таблице 2.

Таблица 2- Данные катушек индуктивности

Прибор PA1 — М4205 с током полного отклонения 100 мкА. Его шкала для отсчета КСВ, токов и напряжений лампы выполнена на компьютере, покрыта пластиком и наклеена на основную металлическую шкалу.

Центробежный вентилятор марки DB12032V12H. Он имеет габариты 120*120*36 мм и скорость вращения крыльчатки 2500 об/мин при рабочем напряжении 12 В [11].

Блочная конструкция позволяет поэтапно модернизировать усилитель. Он может быть изготовлен в простейшем варианте с блоками А1, А4 и А7. При желании пользователя иметь «полную конфигурацию» устанавливаются все блоки.

 

КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ

Разработана универсальная компоновка, которая позволяет одинаково успешно использовать и релейный и механический переключатель диапазонов (рисунок 4, 5). На рисунках изображено расположение деталей в вертикальном корпусе. Усилитель можно выполнить и в горизонтальном корпусе (фото1). При этом компоновка основных деталей останется неизменной. Отличие будет только в расположении органов управления на передней панели [12 -15].

Вначале рассмотрим конструкцию с релейным переключением диапазонов, изображенную на рисунке 4.

Корпус состоит из передней (1) и задней (3) панели, которые снизу соединены нижней панелью (10), а сверху по бокам уголками (2). В передней части корпуса находится П-контур с переключателем диапазонов. Перед ними на передней панели (1) расположены переключатель SA4, переменное сопротивление R5 блок А2 и на кронштейне(12) три кнопки SB1, SB2, SB3. Они отделены от П-контура экранирующей перегородкой (11). На ней размещены емкости С11.

В задней части корпуса Г – образной перегородкой (5), горизонтальной перегородкой (8), и вертикальной перегородкой (9) образованны три отсека: входной, трансформаторный и вентиляторный.

Во входном отсеке расположены ламповая панелька (6), воздуховод (7) по которому воздух от вентилятора поступает в отверстие панельки, блок А1, сопротивления R3, R4, R8, R9. С противоположной стороны от блока А1 находится блок А6 и диоды VD1-VD6.

В трансформаторном отсеке установлены трансформаторы Т1 и Т2, а также блоки А4, А5,А10.

В вентиляторном отсеке кроме вентилятора размещены блоки А6 А7, А8, А9. Блок А6 также может быть размещён па передней панели рядом с тумблером SA5.

В усилителе использована приточная система охлаждения с центробежным вентилятором [9]. Корпус вентилятора пристыкован к горизонтальной перегородке (8). Воздушный поток направляется прямо в отверстие панельки (6) по воздуховоду (7).

Над входным отсеком сбоку от анодного обжима лампы (16) расположены реле К2, анодный дроссель L4 и при необходимости антипаразитный дроссель L3. Два конденсатора С12 закреплены на задней панели (3). Под ними расположен измерительный делитель напряжения R10, R11 и регулировочное сопротивление R12. Над лампой закреплён воздуховод (17), служащий для удаления тепла за пределы корпуса. В воздуховоде находится термодатчик тепловой защиты лампы SA8.

На передней панели (1) закреплена фальшпанель с надписями.

На задней панели (3) находятся все разъемы, регулятор ALC R2, переключатель SA7 и предохранители FV1, FV2. В её верхней части расположены блок А2 (КСВ-метр) и антенное реле К2. Реле и КСВ-метр закрыты общим кожухом (4). Такая компоновка позволяет устанавливать любые имеющие в наличии реле. Разъемы XW1 и XW2 закреплены на кронштейнах присоединённых к задней панели.

При использовании механического переключателя (фото 6) между передней панелью (1) и Г-образной перегородкой (5) устанавливается вертикальная перегородка (12). Она служит для крепления конденсаторов С6, С7, С10, С11 и, кроме того, увеличивает жесткость корпуса. Отделение органов управления и контроля от излучения П-контура достигается экранирующими перегородками (13) и (14).

Детали корпуса выполняются из дюраля или оцинкованной стали.

Корпус закрывается П-образным кожухом от системного блока “MINITOWER” или тремя отдельными панелями. На верхней плоскости напротив воздуховода (17) находится отверстие Ф120 мм для отвода тепла. Оно закрыто металлической сеткой с ячейками 5 мм. Размеры ячеек позволяют измерять температуру радиатора лампы с помощью термопары. По бокам корпуса вырезаны два воздухозаборных отверстия размером 100100 мм. Они закрыты металлической сеткой с ячейками 3 мм.

Все печатные платы закреплены так что обеспечивают удобный доступ при сборке, регулировке, диагностировании и ремонте.

На фотографии 1 - горизонтальный корпус усилителя . На фотографиях 2…5 - усилитель на лампе ГУ–78Б с релейным переключателем. На фотографии 6 – механический переключатель диапазонов. На фотографии 7-усилитель на рабочем месте.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. HF LINEAR AMPLIFIER ETO 91β. User’s manual. - Colorado Springs, ЕТО INC. 1999. - 15с
2. AMERITRON AL-572572 LINEAR AMPLIFIER. Instruction Manual. Starkville, Ameritron, 1983.-36c.
3. TL-922 LINEAR AMPLIFIER. Service Manual.-Tokyo, Kenwood corporation, 1989.-28с.
4. Кляровский В. А. Переключатель диапазонов для усилителя мощности / В. А. Кляровский // Радио.-2005.- № 1.-С.65-66.
5. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схематехнике / Э. Рэд.- М.: Мир, 1990.-256с.
6. Канцельсон Б. В. Электровакуумные, электронные и газоразрядные приборы. Справочник / Б. В. Канцельсон , А. М. Калугин С. А. Ларионов. – М.: Радио и связь, 1985.-864с.
7. Кляровский В. А. Системы воздушного охлаждения генераторных ламп / В. А. Кляровский // Радио.-2003.- №11,№12.
8. http://cqham.ru/pa16_4.htm Системы воздушного охлаждения генераторных ламп
9. Патент 41937 Российская Федерация, МПК U1 7 H 03 F 3|20 Усилитель мощности для радиостанций / Кляровский В.А. - №2004103967/22; Заявл. 12.02.2004; Опубл. 10.11.2004;
10. Кляровский В.А. Охлаждение радиолампы усилителя мощности / В.А. Кляровский // Радио.2006.-№6.-С.71.
11. http:www.platan.ru/news 561.html Центробежные вентиляторы.
12. Кляровский В.А. Современный усилитель мощности КВ диапазона / В.А. Кляровский // Радио. 2004.- №3,№4..
13. Кляровский В.А Усилитель мощности в универсальном корпусе // Радиомир КВ и УКВ. 2007.- №3.
14. Кляровский В.А. Усилитель мощности RA1WT/ // Радиомир КВ и УКВ. 2007.- №8.- №11
15. Кляровский В.А. Усилители мощности любительских радиостанций / В.А. Кляровский – СПб.: Наука и техника. 2008.-240с.

 

Кляровский Виталий (RA1WT)