Транзисторный - 600 вт - УМ на КВ
Вступление.
Статья написана в течение дня, надо честно признаться, в противовес статье Сергея - EX8A. Который прямо всех призывает вернуться взад («взад» – это направление движения, а «в зад» - это место прибытия).
Однако, кроме моего собственного желания, были также и призывы читающей публики: а самому слабо что-нибудь выложить конкретное… Отвечаю – не слабо. Читайте. Но предупреждаю, что растекаться мыслью не собираюсь, учить прописным истинам – не буду – все в учебниках и справочниках, лирических отступлений будет минимум.
1.Обзор ситуации.
Уверен, что мысль о невозможности создания УМ на КВ мощностью более 1000 вт на транзисторах придумана приверженцами ламп. Наверное, потому что им самим трудно бежать за временем и менять собственные стереотипы мышления. И когда им говорят, что промышленные УМ на КВ в 1 кВт существуют – они отвечают: так это же промышленные.
Что касается УМ на современных лампах, то в качестве аргументов против – на первых местах недолговечность и шум вентилятора. А взамен современным предлагается ГУ-81 (это и есть «взад»).
2. Долговечность.
Не понимаю, почему утверждается, что долговечность современных ламп хуже. В справочниках указано все с точностью до наоборот. Кто-то специально в справочники «липовую» информацию закладывает? Или же у авторов этой «идеи» просто нет другого пути, кроме как перевернуть все с ног на голову, поставив под сомнение данные справочников? А ответ прост – нет другого способа обосновать необходимость появления на свет конструкции на СТАРЫХ лампах, которые мало того, что сняты давно с производства, в связи с «профнепригодностью», но у которых давным-давно закончились все мыслимые сроки хранения.
Современные, видите ли надо тренировать, а как быть с этими лохматых годов ГУ-81? Ну конечно же нельзя сказать, что их тренировать не надо, поэтому так стыдливо говорится, что мол хуже не будет, если их все-таки тоже тренировать, и дальше подробно описывают технологию всей процедуры.
3. Вентиляторы.
Тут совсем все просто: любителям ГУ-81 не интересно даже знать какие там существуют современные вентиляторы. А если подумать, то в блоке питания трансивера 1-2 вентилятора ( в моем GSV-4000 – два вентилятора), в самом трансивере 1-2 вентилятора ( в моем IC-781 – их 4 штуки), в компьютере 1-2 вентилятора. Итого 3-6 вентиляторов работают непрерывно. И – ничего, не мешают, никто о них и не вспоминает. Почему? Потому, что есть вентиляторы, которые имеют уровень собственного шума на уровне 22-26 db. Это в 10 !!! раз тише негромкого разговора. Почувствуйте разницу! И объемы воздуха они уже «умеют» прокачивать достойные. А какие классные «улитки» сейчас есть! А их еще можно и параллелить (по воздушному потоку)… Но если об этом не знать, то можно конечно ругать ВН-2 и им подобные. Я вот слушал шум вентиляторов ACOM-2000A, скажу я Вам: ничего не жужжит, ничего не мешает, не отвлекает, да и отдает он 2 кВт, да и автоматический тюнер имеется, и восемь микропроцессоров обслуживают весь процесс контроля и управления. А размеры…! И всего-то 2 штуки ГУ-74Б. Будем сравнивать дальше с ГУ-81?
4. Блоки питания.
Что будет, если «коротнуть» плюс источника питания с минусом? Правильно - будет искра. Чем больше мощность источника питания – тем больше искра. Параметр искры – её энергия (грубо – это мгновенная мощность, которую может отдать источник питания). А теперь посмотрим на источник питания анодов УМ на двух ГУ-81. Это источник напряжения в 3000 вольт и током 1-1,5 ампера. А теперь посмотрите на источник питания транзисторного усилителя мощностью в 1000 вт. Это источник напряжения в 48 вольт с током порядка 50 ампер. Чтобы там не говорили, но энергия искры от этих источников будет примерно одинакова. Разница, правда, есть – попробуйте прикоснуться (конечно же случайно) к плюсу источника транзисторного УМ – да ничего с Вами не случится, и попробуйте, также случайно приложить пальчик к аноду. Во втором случае имейте заранее написанное завещание.
Вес источника питания для 2-х ГУ-81 - даже страшно подумать, наверно килограммов 30-40. А габариты? Интересно посмотреть бы фото.
БП для транзисторного усилителя имеет такую характеристику как удельный объем. Это 2 литра объема пространства на 1 квт, а вес всего-то 600-700 граммов на 1 квт.
5. Стоимость.
Уместный вопрос. Поинтересуйтесь в Интернете сколько стоит усилитель на ГУ-84 у известных самодельных «производителей» - ответ прост - не менее 2000 USD, а на ГУ-78Б это уже просто 100000 рублей. И то – не ранее как через 2-3 месяца Вы его сможете получить. Правда надо честно сказать, что сделано все хорошо, добротно, надолго. Уже есть опыт долговременной эксплуатации таких усилителей – 5-7 лет без поломок и замены ламп (лампы – к неудовольствию любителей ГУ-81 – металлокерамика, современные лампы). Кто сказал, что усилитель на транзисторах той же мощности должен стоить дешевле? А при самостоятельном изготовлении, он действительно и реально стоит дешевле. Недавний пример: один радиолюбитель из Питера купил ГУ-91Б с панелькой и вентилятором за 450 USD, для усилителя, который сделали на Украине за 2000 USD. Цена на б/у АСОМ-2000А начинается от 3500 USD. А вы поинтересуйтесь у любителя УМ на ГУ-81, за сколько он бы его продал? В лучшем случае он скажет, что не продается.
Цена подобранной пары транзисторов для 600 ваттного УМ находится в пределах 250-300 USD. Это раз. БП – импульсный. Я использую 2 компьютерных БП по750 ватт каждый. Пара стоит 150 USD. Это два.
Конечно же нет 10 шт реле П1Д или В1В, а то и В2В. Нет переключателя диапазонов. Нет дурацкой настройки П-контура, а это один-два конденсатора и вариометр. И так далее, со всеми «остановками». Это – три.
Остальная стоимость всего УМ слегка подрастает за счет цены корпуса, фильтра, реле обхода и прочей мелочевки.
Если с помощью сумматора сложить мощности двух выходных каскадов по 600 вт, чтобы получить 1200 вт на выходе, то, следовательно, и все затраты надо увеличить почти вдвое. Где можно купить за 900-1000 USD УМ на 1200 вт? И с такими габаритами, и с таким весом? Ответ – нигде.
6. Схема.
Да ничего особенного, никаких «фокусов» - самая обычная двухтактная схема.
На одной плате УМ.
Или вот такой:
Посмотрите детальнее:
на второй – реле обхода, на третьей – выходные диапазонные фильтры, на четвертой источник смещения базовых цепей. Напряжение питания – 48в. Ток покоя выходного каскада – 150-250 ма. Транзисторы TH-430pp. Ферриты – TDK. Обмотки выходного трансформатора – многожильный серебряный провод 2,5-4 мм2 (не более 1 метра).
Трансформаторы сумматора – отдельная тема. Поскольку схему можно найти в любой литературе – её не привожу. Показываю детальные фотографии – все должно быть понятно.
Здесь всё в сборе на радиаторе:
7. Элементная база.
Опять-таки ничего особенного - мощные транзисторы, трансформаторы.
7. Перспективы.
Вот на этом ОДНОМ таком «красавце» можно получить 400-600 вт на КВ.
Двухтактная схема легко отдаст более1000 вт. Два модуля - дадут более 2000 вт. Вес одного 600-ваттного модуля – 2 кг ( с радиатором и вентиляторами). Вес одного БП – 0,65 кг. Корпус – вес 1,5 кг. Площадь поверхности радиатора около 2000 см2, сбоку ребра продуваются двумя компьютерными кулерами. Итого все весит менее 5 кг.
А еще хочется этот автоматический и недорогой 200 вт тюнер заставить работать с мощностью порядка 1000 вт, заменив элементы согласующего устройства на более мощные.
Микрофон HEIL SOUND HM-10-5 с двумя «таблетками» (разные частотные диапазоны) здесь для понимания размеров.
Это промышленный 500 вт усилитель на двух MRF-150, которые я вынул ;).
А это его обратная сторона.
Не получилось быстро найти промышленный усилитель на 1 квт такого же плана, только у него ребра радиатора в три раза выше, а на плате два параллельных канала усиления с сумматором между ними на выходе.
ВОПРОСЫ???
Часть2. Транзисторный - 600 вт - УМ на КВ
Спасибо всем, кто откликнулся на статью. Даже тем, кто посчитал, что я проходимец, а эта статья – это не более чем «развод» и обман.
Вентиляторы. Замечательная статья Н.Филенко. UA9XBI здесь же на www.cqham.ru - http://www.cqham.ru/airflow.htm , не вижу никакого смысла цитировать и повторять. Могу только привести некоторые цифры для ориентации: Среднестатистический винчестер издает шум (средний между состоянием ожидания и состоянием поиска) на уровне 30-35 дб (децибел). Для сравнения: шепот - 10-20 дб, спокойный человеческий голос - 50-60 дб, едущий поезд - 90 дб, взлетающий самолет - 120 дб, болевой порог - более 130 дб. Что же касается боевого применения: шум офиса (принтеры, факсы, ксероксы, etc.) - 50 дб, шум в жилом помещении - 30-40 дб, шум компьютерного вентилятора - 20-34 дб. Хотите купить нормальный вентилятор, пожалуйста: http://www.zifrovoi.ru/catalog/coolers/all/
Фотографии. Похоже, что в именно в этом некоторые стараются найти подвох. Я заказывал и покупал первую плату в Японии, и эти же картинки выложил лишь только потому, что они были сделаны более красиво на синем фоне (я так считаю). В этом никакого секрета нет. Но если, кому-то кажется, что это не так – пожалуйста эта же плата (опять с моим микрофоном).
Мощность. Теперь буду все снимать на моем диване J). Вот еще один УМ
На бумажке, которая проволочкой прикреплена к плате, написана выходная мощность по диапазонам. Разрешение всех фотографий достаточное, чтобы можно было очень подробно все рассмотреть. Что мы там видим: в диапазонах 7, 10, 14, 18 Мгц он отдает 500 вт . Видите там написано - при напряжении питания 28 в и входной мощности 10 вт на всех диапазонах.
На 3,5 и 21 Мгц, соответственно – 320 вт и 400 вт. На 1,9 Мгц – 200 вт, 24 Мгц – 240 вт, и на 28 Мгц 160 вт. Таким образом, по уровню -3дб (а это половина мощности), частотный диапазон усилителя составляет 1,9 – 24 Мгц. Изменение мощности в два раза изменяет уровень сигнала S-метра всего лишь на 0,5 балла. На частоте 28 Мгц уровень принимаемого сигнала упадет на 0,7 балла. Кстати, нужно заметить, что угол раскрыва антенн, определяется точно так же – по уровню половинной мощности, т.е. по уровню -3дб.
Для того, чтобы поднять выходную мощность на 1,9, 24 и 28 Мгц, надо просто увеличить входную мощность в 2-3 раза (20-30вт). Или сделать систему ALC – автоматическую регулировку уровня мощности. Я этого не делал, т.к. мне проще повернуть ручку RFPWR.
Такую мощность отдает плата, которую Вы видите на фото. У меня не вызывает никаких сомнений, что при питании от источника 48 в, и конструктивной оптимизации трансформаторов эта плата может отдать мощность «чуть больше». А если сложить пару таких модулей – вот Вам и 1000 вт. Теперь подумайте, а стоит ли стремиться к 2000 вт, если, в итоге, Вы получите прибавку уровня сигнала на приемном конце всего лишь в 0,5 балла? Пример работы моего соседа, не буду называть его позывной. На 20-ке я его принимаю на 9+50дб (S-метр калиброван), а вторую гармонику на 28 Мгц слышу на 9+5дб. У человека хорошая антенна (biggun5 эл), а вот усилитель… сделан безукоризненно, аккуратно, красиво, всем говорит, что у меня честных «кило двести». А там две лампы ГМИ-11 в параллель и анодное напряжение под 2500 вольт. Это как? Нормально? Никакие увещевания не помогают. И хоть сам неплохой инженер и понимает, что уменьшение уровня в 0,5 балла – это ерунда, НИЧЕГО не делает.
У меня есть усилитель на ГУ-73П, с охлаждением каким-то хладоагентом. И блок питания к нему, который мне уже лень было фотографировать. Я его так ни разу и не включил (отдает он 2500 вт), БП весит около 50 кг. Хотели его как-то украсть из-за алюминиевой обшивки, но не смогли поднять hi-hi.
Блоки питания. Сначала фото импульсного БП известной американской фирмы
Этот ИБП дает 20 вольт и 125 ампер, итого 2500 вт. Вес – примерно 12-15 кг. При исследовании на столе у RZ3CC, оказалось, что абсолютно не подходит для наших применений. В моменты переключений ключевых транзисторов такие импульсы скачут, что становится даже неинтересно искать варианты защиты от них приемника. Правда, надо сказать, что это разработка примерно 15-летней давности, и тогда конечно еще не знали о резонансных ИБП. Суть в том, что не подходит для больших мощностей принцип работы преобразователей, которые используются в БП для современных трансиверов.
Теперь посмотрим на те ИБП, которыми я пользуюсь.
Это понятно - компьютерный ИБП. Для тех кто что-то говорил о больших токах – увеличьте картинку и увидите надпись 5в/50а – никаких болтов и гаек. Это я к тому, что ничто Вам не мешает делать подключение например даже ленточным кабелем.
Здесь два ИБП, верхниё 5в/20а, нижний 5в/90а. Движение вперед заметно – ИБП стали заметно меньше и легче. В ИБП IC-781 500вт блок питания имеет очень небольшие габариты и вес порядка 1,5-2 кг, но ему уже более 15 лет. Согласитесь, что технологии шагнули далеко вперед.
В 750 вт ИБП для компьютера есть уже две обмотки по 12в/22а. Берете два таких ИБП и получаете 48в/22а подводимой мощности. Только не забудьте развязать источники диодами. Если же немного поколдовать с другими напряжениями этих ИБП, то можно получить подводимую мощность 1600вт.
Мой же выходной каскад работал с традиционным ИП – трансформаторным, на фотографии ниже Вы видите шину, которой намотан ОСМ -1 1,0 , кстати, его цена в Интернете 2930 рублей.
Намотка такой шиной не сильно поднимает энтузиазм, да и вес трансформатора получается совсем немаленький.
Я уже говорил о том, что к лампам отношусь НОРМАЛЬНО, они еще долгое время будут вне конкуренции в промышленности. Но все же хочется, что-то более компактное и легкое. Оказалось – это делают, правда не для широкой аудитории. В одном НИИ мне предложили импульсный БП для лампового УМ. Сказали так: 3000в, 1,5а, в корпусе, с защитами, с надежностью по самому высокому классу, в объеме 3 литров, весом 2-3 кг, все элементы импортные (ферриты только Epcos), за 30000 рублей, за 1 месяц. Я спросил, а можно посмотреть схему, ответ – 15000 рублей, и схема с подробным описанием – твоя. Схему покупать я не стал. Но понял, что есть варианты очень любопытные для радиолюбителей.
Лампы. Буквально несколько слов в подтверждение моей «лояльности» по отношению к лампам. Вот Вам информация к размышлению, а главное – к улучшению и действию. Не забудьте потом со мной поделиться информацией.
Это киловаттный модуль на двух ГИ-46Б. Вентиляторы и радиаторы от процессора. Площадь радиатора у каждой лампы по 850 см2, это почти в два раза больше, чем у «родного» радиатора. Эта идея пока остановлена в своем воплощении, ввиду появления альтернативной – на транзисторах.
Схема. Приведу обе схемы, которые я получил.
Как я и говорил – ничего необычного – самые стандартные схемы. Ток покоя каждого транзистора 150-250 ма. Что касается ферритов – сильно не советовал бы использовать наши ферриты вообще. Причина одна – нестабильность параметров. У Рэда несколько вариантов ферритов – выбирайте любой, подходящий по мощности и частоте. Выходные трансформаторы: у меня имеют несколько вариантов – голубые ферриты это AmidonFT-23-43, диаметр 23мм, материал 43, по 6 штук в каждом столбике. 4 витка провода сечением 1,5 мм кв. Во втором усилителе кольца TDKK6a.77.08 внешний диаметр 28мм, внутренний диаметр 16мм, высота кольца 8мм. По два кольца в каждом столбике. Четыре витка многожильного серебряного провода, сечением 2-2,5 мм кв. Входные трансформаторы – кольца вн. Диам. 14-16 мм, внутр. – 8мм, длина столбиков – 14-18 мм, материал М600НН. По четыре витка провода сечением 0,35 мм кв. Размеры ферритовых колец в трансформаторах, зависят исключительно от мощности потерь. Именно по этой причине при точном согласовании, размеры колец могут быть очень небольшими. В качестве примера на следующем фото – блок полосовых диапазонных фильтров от 500 вт, ICOMа, который мне подарил RZ3CC (Г. Шульгин).
Не забудьте устанавливать высоковольтные керамические конденсаторы, там где они указаны на схеме.
Здесь показаны измерения зависимости выходной мощности от входной. Не мои измерения. Первая картинка – американская, вторая – японская. Но совершенно очевиден порядок мощностей, я бы сказал заметно лучше, чем на ГУ-74Б, и всего-то два 2SC2879. Ну и последняя табличка от японцев, посмотрите – очень характерная. Это работает пара транзисторов MRF448pp, по datasheet у них мощность 250 вт, а отдают больше чем 250х2.
Pвх (вт) Pвых (вт) Vип (V) Iип (A) Pип (вт) КПД (%)
- 1 82 48.3 7 338 24.3
- 2 177 48.3 12 580 30.5
- 5 380 47.8 19 908 41.8
- 10 530 46.5 24 1116 47.5
- 14 630 46.0 25 1196 52.7
Согласование. Особое внимание хочу обратить на согласование с антенной транзисторного УМ. Конечно лучше всего использовать автоматический антенный тюнер (кстати, кто-то в форуме решил, что я хочу запихнуть в тот же самый объем в три раза большие переменные емкости и индуктивности. Это ну очень смелое предположение hi-hi), но также необходимо иметь нормальные антенны, или, по крайней мере, ручное согласующее устройство. Мне не понятны высказывания о том, что вот мол лампа будет «держать» большой КСВ, в отличие от транзистора. И при этом совершенно не интересует, тот факт что при этом погаснут в округе все телевизоры и заговорят не только телефоны, но и утюги. Зато «мы работаем» на Альфе, или еще на чем-нибудь, никак не менее одного киловатта. Защита транзисторного УМ достаточно проста, об этом писал в форуме по-моему RK3AQW. Я делаю также, но ограничиваю критический КСВ не 10 а 6. То есть выход усилителя нагружен на безындукционный резистор сопротивлением 300 ом. Это плата за надежность усилителя в целом. Этот резистор состоит из 2-х, один 270 ом, а второй построечный угольный 47 ом. С движка этого резистора через пару диодов с конденсатором, напряжение подается на базу транзисторного ключа на 2N2222, в коллекторе которого стоит РЭС-49, которое своими контактами снимает напряжение смещения с выходного каскада. Поскольку КСВ=6 транзисторы могут «терпеть» достаточно долго, за это время совершенно спокойно снимается смещение. Ну а дальше – ремонт или настройка антенны.
УМ в 1 квт
.
А это вид сзади.
Со стороны деталей видно, что есть два канала, подключается два ИП, есть сумматор. Обратите внимание, справа виден кусочек обрезанного коаксиального кабеля - выход. Отмечаю отдельно – его диаметр 2,5 мм. Думаю, что для мощностей в 1000 вт и более, наши люди применяют кабели внешним диаметром 11-15 мм. Здесь же 2,5 мм наверное вызовет бурю гнева. А ведь есть кабель RG-142, диаметр которого с внешней оболочкой 4,95 мм, который способен передать мощность 3,5 квт на частоте 50 Мгц. И еще обратите внимание на размеры ферритов – никаких намеков на гигантские размеры. И т.д.
Итак. Я знаю, что я не все знаю. И я этого не стесняюсь. Но могу поделиться с Вами тем, что стало мне доступно, в том числе на японских и американских аукционах. Я хочу сказать о том, что мы не владеем информацией в той мере, в какой надо бы. Отсюда и возникает воинствующее возмущение и неприятие.
Это достаточно «пожилой» микрофонный процессор, в нем компрессор, реверберация, какая-то встроенная мелодия, монитор с приемника, индикатор уровня. Следующее фото - современный прибор, того же назначения.
Это недорогой УКВ 150вт стандартный УМ, в котором легко поместится 600вт УМ КВ, правда теплоотвод слабоват, но его можно обдуть кулером или заменить. А тот усилитель, который внутри, можно легко переделать на КВ ватт этак на 250.
Микрофонный графический эквалайзер. Хорош тем, что в полосе 3 кгц имеет 5 полос активных регулировок.
Это, к примеру, микрофонный коммутатор, может коммутировать два разных микрофона на два разных трансивера в любом порядке (КВ и УКВ, например).
Это трехкиловаттный коаксиальный антенный коммутатор на 6 антенн.
Это фильтр TVI.
А время вот этого чуда, по крайней мере для радиолюбителей, должно бы закончиться.
Пишите на prist100@rambler.ru - так делают многие.
КВ УМ -600 вт- на транзисторах Часть 3.
73! RU3BT. Сергей
