КВ усилитель, о котором пойдет речь в данной статье, предназначен для эксплуатации на любительских радиостанциях первой категории во время проведения соревнований на коротких волнах. В связи с высокой выходной мощностью кв усилителя для законной его эксплуатации необходимо специальное разрешение соответствующих органов связи.
Усилитель имеет существенные отличия от ранее опубликованных мною и другими авторами схем аналогичных конструкций:
КВ усилитель построен по классической схеме с общим катодом и последовательным питанием выходного П-контура.
Входной сигнал от трансивера подается на разъем «INPUT», встроенный в кв усилитель (см. Рис 1). Далее, через реле обхода и фильтр низких частот — на управляющую сетку лампы. Фильтр нижних частот настроен на частоты 1.7-32 мГц. Кроме того, на управляющую сетку лампы через трансформатор TR1 и измерительный прибор РА1 подается напряжение смещения «BIAS». Трансформатор TR1 выполняет двоякую роль: через него еще подается напряжение ALC на трансивер.
Величина тока анода лампы измеряется прибором РА2, который измеряет величину напряжения на конструктивных (встроенных в панель лампы) резисторах R5-R12. Величина этого напряжения пропорциональна величине анодного тока лампы.
На экранную сетку лампы подается стабилизированное напряжение +340В через контакты реле К3, токоограничивающий резистор R18 и измерительный прибор РА3 с нулем посередине.
Кроме того, в цепи экранной сетки установлены варисторы СН2-2, которые замыкают цепь сетки на корпус в случае превышения напряжения сетки больше +420В. В этом случае перегорает предохранитель FU2. Это одна из многих цепей защиты лампы. С помощью реле К3 напряжение +340В подается на лампу только в режиме передачи.
Напряжение анода +3200В подается на анод лампы через предохранитель FU3, контакты реле К5 «Анод», безиндукционный резистор R22, анодный дроссель L5 и катушки П-контура L2 и L1.
С помощью измерительного прибора PV1 осуществляется измерение выходной мощности, которую выдает кв усилитель. Фактически указанный прибор измеряет выходное напряжение усилителя, которое пропорционально выходной мощности. Данное напряжение снимается с антенной цепи с помощью трансформатора ТА1. В антенной цепи присутствует реле К4, которое призвано коммутировать две антенны.
Переключение диапазонов осуществляется замыкателями RL1-RL7. Диоды VD7-VD12 обеспечивают замыкание неработающих витков катушки П-контура при работе усилителя на высокочастотных диапазонах. Охлаждение лампы осуществляется с помощью вентилятора М1, который установлен в подвале лампы и охлаждает лампу в направлении катод-сетки-анод. Вентилятор питается от отдельного выпрямителя на трансформаторе TV3 через фильтр TV1C24C25TV2C26C27.
Фильтр предназначен для ограничения проникновения в цепи питания вентилятора высокочастотных наводок с П-контура. С помощью резистора R29 осуществляется регулировка количества оборотов вентилятора. Система охлаждения оснащена термостатом для автоматического регулирования мощности воздушного потока в зависимости от температуры лампы.
Датчик температуры размещен в воздушном потоке со стороны анода лампы. Второй вентилятор вытягивает горячий воздух из лампового отсека (на схеме не показан), третий — охлаждает высоковольтный выпрямитель. Все напряжения, необходимые для питания лампы, кроме анодного, заведены в подвал лампы через проходные конденсаторы С13-С23 для ослабления связи сетка-анод.
Детали, размещенные в подвале лампы, очерчены пунктирной линией на схеме.
Лампочки EL1-EL4 осуществляют подсветку приборов.
Схема низковольтного блока питания приведена на Рис.2 и выполнена на двух стандартных (стандарт СССР) трансформаторах TR1-ТСТ-125 и TR2-ТПП-322. Трансформатор ТR2 осуществляет питание накала лампы при надлежащем соединении обмоток(указано на схеме). Трансформатор TR1 обеспечивает питание экранной и управляющей сеток, микросхем стабилизатора управляющей сетки и реле, которые осуществляют переключение режима «прием-передача».
Выпрямители этих напряжений установлены на плате 1. Кроме того, на этой плате установлены стабилизаторы напряжений управляющей и экранной сеток, которые осуществляют первую ступень стабилизации. Узел, размещенный на плате 2, осуществляет динамическую стабилизацию напряжения управляющей сетки, которое изменяется от -95В при отсутствии входного высокочастотного сигнала от трансивера, до -45В при наличии входного сигнала от трансивера.
Другим словами, в паузе между посылками телеграфного сигнала, или между словами в однополосном сигнале, на управляющей сетке напряжение -95В и лампа заперта этим напряжением, при наличии посылки телеграфного сигнала, или звука при работе в однополосном режиме, на управляющей сетке напряжение -55В и лампа в этот момент открыта. Стабилизатор выполнен на микросхемах UA741 и транзисторах IRF9640 и КТ829А.
На плате 3 размещена вторая ступень стабилизатора напряжения экранной сетки, которая выполнена на операционном усилителе UA741 и мощном полевом транзисторе IRF840. В нижней части платы на транзисторах VT4-KT203, VT5-KT3102 и VT6-KT815 размещена система, защищающая кв усилитель от перегрузок. Принцип работы данной системы состоит в измерении тока экранной сетки лампы и отключения высокого напряжения и напряжения коммутации «прием-передача» при превышении установленного с помощью резистора R32 порога срабатывания защиты.
В данном случае порогом срабатывания защиты является ток экранной сетки лампы величиной в 50 мА. Эта величина является паспортным значением тока при котором лампа ГУ-84Б отдает максимальную мощность. Для возврата системы защиты в первоначальное состояние, после устранения неисправностей, которые вызвали превышение установленного тока сетки, служит кнопка «RESET».
На плате 4 размещен формирователь напряжения «прием-передача». Он представляет собой ключ, который выполнен на транзисторе VT7-KT209 и срабатывает при замыкании на «землю» контакта RX/TX.
Высоковольтный блок питания изображен на Рис.3 и особенностей не имеет. Напряжение сети ~220В подается через фильтр TV1C1C2C3C4 и контакты пускового реле К1 на первичную обмотку трансформатора TV2. Реле К2 совместно с мощным резистором R4 осуществляет мягкий пуск выпрямителя. Необходимость этого вызвана применением в фильтре выпрямителя конденсатора большой емкости С6, для первоначальной зарядки которого требуется мощный импульс тока.
С помощью токового трансформатора TV4 и амперметра РА1 измеряется ток, потребляемый от сети ~220В. Вольтметр PV1 измеряет величину анодного напряжения. Поскольку величина анодного тока лампы достигает 2А была применена система охлаждения блока на вентиляторе М1, питание которого осуществляется от отдельного выпрямителя.
Конструктивно кв усилитель располагается в двух блоках (фото1) — блок высоковольтного выпрямителя и сам усилитель с низковольтными источниками питания. На передней панели высоковольтного выпрямителя установлены два прибора, которые измеряют ток, потребляемый от сети, и величину анодного напряжения, а также кнопка включения блока.
Внутренний монтаж блока приведен на фото 2 и фото 3.
На передней панели кв усилителя установлены приборы для измерения тока управляющей сетки, тока экранной сетки, тока анода и выходной мощности кв усилителя, ручки настройки конденсаторов С1 и С2 П-контура, переключатель диапазонов и кнопки управления. На задней панели размещены разъемы для присоединения двух антенн, подачи входного сигнала, подачи высокого напряжения, коммутации усилителя с помощью трансивера, или отдельной педали, подачи ALC и предохранители FU1, FU2 и FU4. Внутренний монтаж усилителя приведен на фото 4.
Низковольтные выпрямители выполнены в виде съемного блока, который показан на фото 5. Транзисторы VT1, VT2 и VT3 размещены на радиаторах площадью 25 кв.см., стабилитроны VD4-VD7 — на радиаторах площадью 30 кв.см.
Конденсаторы С38 и С39 обязательно типа К15У на напряжение 10-12 кВ, С1 — вакуумный на напряжение 4 кВ, С2 — с воздушным зазором не менее 1 мм. С40 и С41 типа КВИ на напряжение 10-12 кВ. С55, С56 и С57 типа КВИ на напряжение 1-2 кВ.
Резисторы R3 и R22 обязательно безиндукционные типа МОУ.
Обмоточные данные трансформаторов не приводятся, так как все примененные трансформаторы стандартные за исключением высоковольтного, который был изготовлен на заказ по технологии «TORNADO» исходными данными для которого были:
Данный кв усилитель является достаточно сложным устройством, поэтому настройка должна проводиться очень тщательно и аккуратно. Лампа накаливания в качестве эквивалента нагрузки категорически не подходит поскольку ее сопротивление резко меняется в зависимости от степени накаливания и такая нагрузка является скорее реактивной, нежели активной.
Этап 1. Регулировка и настройка всех источников питания.
Все выпрямители должны выдавать напряжения указанные на схеме. Невысокие требования предъявляются к выпрямителям, которые питают вентиляторы и обмотки реле. Здесь разброс напряжений может изменяться в пределах +-10% от номинального.
Напряжения, питающие вентиляторы, выбираются в зависимости от имеющихся в наличии вентиляторов. Главный вентилятор М1 на Рис.1 типа «улитка» должен обеспечивать подачу в ножку лампы не менее 200 куб.м воздуха в час.
От его правильной работы зависит состояние «не очень дешевой» лампы. Если при отказе двух остальных вентиляторов усилитель будет долго сохранять работоспособность, то при отказе М1 усилитель замолчит надолго. В данной конструкции применен вентилятор, который потребляет ток 3А при напряжении 27В. Такие величины тока и напряжения должен обеспечивать трансформатор TV3 и диоды VD.
Стандартный термостат Т419-М1 позволяет устанавливать температуру срабатывания до 200 градусов. При первой регулировке устанавливаем температуру срабатывания 40 градусов. Подогревая паяльником датчик температуры, убеждаемся в том, что реле срабатывает. Следующая проверка состоит в нагревании датчика температуры лампой при включенном одном только накале. Убедившись в том, что реле четко срабатывает, переходим к следующему выпрямителю.
Второй вентилятор плоский, компъютерный диаметром 120-150мм. Он установлен в усилителе над лампой. В усилителе установлен такой вентилятор на напряжение +24В и потребляемый ток до 0.5А. Третий вентилятор установлен в высоковольтном блоке питания, также компъютерный, но на напряжение +12В и ток до 0.3А. Сответствующее напряжение и ток должен обеспечивать выпрямитель трансформаторе TV3 на Рис.3. Кроме того, на этот выпрямитель нагружено реле задержки К2 и индикаторная лампа, что необходимо учесть при выборе TV3.
Напряжение коммутации «прием-передача» +24VTX формируется с напряжения +24V, которое обеспечивает трансформатор TR1. Ток, потребляемый по этой цепи до 1А. Для питания обмоток замыкателей переключения диапазонов используется второй выпрямитель на +24V с током до 5А. Напряжение питания экранной сетки лампы обеспечивается выпрямителем на диодной матрице VD1. На вход матрицы подается переменное напряжение 350В с одной из вторичных обмоток трансформатора TR1.
После выпрямления и фильтрации напряжение величиной +490В подается на первую ступень стабилизации — резистор R1 и стабилитроны VD4-VD6. Стабилизированное напряжение +430В подается на вход второй ступени стабилизации выполненной на микросхеме DA5 и мощном полевом транзисторе VT3. Уровень стабилизированного напряжения устанавливается с помощью переменного резистора R20. Окончательно установленная величина должна равняться +340В.
Правильно отрегулированный стабилизатор должен обеспечивать такое напряжение при нагрузке до 60 мА. В противном случае необходим подбор величин резисторов R26 и R27. Напряжение питания управляющей сетки обеспечивается выпрямителем на диодной матрице VD2 и после стабилизации первой ступенью оно равняется -100В. Ток потребления по этой цепи составляет не более 10 мА.
Далее, это напряжение стабилизируется с помощью динамического стабилизатора на двух операционных усилителях DA2 и DA3 и двух транзисторах VT1 и VT2. Начальный ток лампы устанавливается резистором R13 и он должен равняться 50 мА. В этот момент напряжение смещения на управляющей сетке лампы должно быть равно -90-95В.
Величина этого напряжения зависит от экземпляра лампы, где, вследствие разброса параметров лампы эта величина может меняться на 10-15%. При появлении высокочастотного сигнала напряжение смещения уменьшается до 45-55В, что соответствует току покоя лампы в 400-500 мА. При соответствии всех узлов питания указанным выше требованиям переходим к следующему этапу.
Этап 2. Настройка входной части. Она заключается в подборе величин индуктивностей L3 и L4, а также величин емкостей С3 и С4 до получения КСВ на входе не превышающего 1.2 на всех диапазонах. Этот этап настройки проводится при вставленной в панельку лампе. Входной сигнал поступает от трансивера при малой мощности 5-10 Вт. Напряжения на лампу не подаются.
Внимание! Перед первой подачей на лампу анодного напряжения необходимо провести тренировку лампы! В противном случае лампа выйдет со строя! Процесс тренировки лампы описан в заводской этикетке на лампу.
Этап 3. Настройка П-контура. Для успешного проведения этого этапа необходим безиндукционный эквивалент нагрузки величиной 50 Ом и мощностью 1.5-2 кВт. Для этого хорошо подходит эквивалент нагрузки от радиостанции Р-140. Кроме этого необходим высокочастотный вольтметр для измерения напряжений до 300В. И, конечно, трансивер с которым в дальнейшем будет работать усилитель. UW3DI для этой цели почти не подходит, хотя при определенной настойчивости и целеустремленности можно обойтись и этим.
Включаем усилитель, 3-4 мин. прогреваем лампу, переводим усилитель в режим «передача» и подаем от трансивера несущий сигнал величиной 5-10 Вт. Проводим эту процедуру на диапазоне 14 мГц при подключенном в антенный разъем усилителя эквиваленте нагрузки с высокочастотным вольтметром и подачей всех напряжений на лампу. Вращением ручек конденсаторов С1 и С2 добиваемся максимума показаний вольтметра. В случае если максимум показаний вольтметра отсутствует необходимо изменить количество витков катушки П-контура.
При правильной настройке П-контура провал анодного тока составляет 10-15% от максимального и он совпадает с максимумом показаний измерителя выходной мощности, а также высокочастотного вольтметра. При увеличении емкости С2 величина провала анодного тока увеличивается, при уменьшении — уменьшается. При подаче на вход усилителя номинальной входной мощности, которая составляет 30-35 Вт, появится ток экранной сетки.
Его величина зависит от величины емкости конденсатора С2: при увеличении С2 увеличивается ток экранной сетки, при уменьшении С2 — ток уменьшается. Таким образом возможно установить ток экранной сетки равным 50 мА. В этом случае выходная мощность усилителя будет максимальной. Дальнейшее увеличение мощности возбуждения влечет за собой появление тока управляющей сетки.
Согласно документации на лампу ГУ-84Б допускается увеличение этого тока до 5 мА. В этом случае лампа отдаст максимальную неискаженную мощность. Как показывает практика, лучше в этот режим не заходить потому, что отмечается появление повышенного уровня интермодуляционных искажений и некоторое расширение полосы излучаемого сигнала.
При подаче номинального уровня раскачки 30-35 Вт мы должны получить напряжение на эквиваленте нагрузки 270-280 В, что соответствует мощности в 1500 Вт. Аналогичные процедуры необходимо провести на всех остальных диапазонах. На диапазонах 21, 24 и 28 мГц допустимо снижение выходной мощности до 1100-1200 Вт.
УМ на двух ГУ29
В.Мильченко RZ3ZA
Усилитель собран на двух, паралельно включеных, лампах ГУ-29. Aмплитуда входного сигнала-1...1,5 вольта. Ток анода-400...450 ма. Выходная мощность на нагрузке 75 ом-150 вт.
В режиме передачи на транзистор КТ920Б подается напряжение -15 вольт, ток покоя, ток покоя транзистора (без сигнала)-120 ма. В небольших пределах его можно регулировать, подбирая резистор R3. Трасформатор Т1 зашунтирован резистором 2к. Ток покоя ламп устанавливается автоматически двумя последовательно включенными стабилитронами Д815Д и для двух ламп составляет 70-80 ма. Лампы располагаются в корпусе 300х300х80 мм горизонтально.Трансформатор Т1 намотан на цилиндрическом каркасе с феритовым сердечником 600НН.
Литаратура: журнал "Радиолюбитель" №8 1997г
УМ на двух лампах 6П45С
Гибридный УМ с бестрасформаторным питанием
Е.Голубев, RV3UB
УМ с бестрансформаторным БП и защитой
Для примера приведена схема УМ с блоком питания, защищенным от переполюсовки фазы с нулем. Всю статью можно прочитать: журнал "Радио" 1969г №3 стр 19
УС МОЩНОСТИ РАДИОСТАНЦИИ 1 КАТЕГОРИИ
Литература:"Радио" 1979 №11 Г.Иванов (U0AFX)
Бестрансформаторное питание в УМ
УМ для
СВ-радиостанции
Данный усилитель мощности предназначен для эксплуатации носимой радиостанции в стационарном режиме. При этом сигнал с ее выхода поступает на вход усилителя через коаксиальный кабель. Мощность носимой радиостанции при входном сопротивлении 50 Ом усилителя мощности составляет 1-2Вт. Данный усилитель мощности развивает мощность до 30-40Вт. выход рассчитан на 75-омную антенну.
Схема усилителя показана на рисунке
Сигнал с выхода передатчика поступает на вход Х2 на вход двойной лампы VL1 ГУ-29, сигнал поступает на управляющие сетки этой лампы. R7 приводит входное сопротивление усилителя к уровню 50 Ом. Анодная нагрузка лампы дроссель L2, с которого сигнал поступает на П-образный фильтр L1 C3 C4 и далее поступает на антенну. Выходной каскад передатчика снабжен КСВ-метром который позволяет измерять КСВ как прямой, так и отраженный. Это дает возможность настраивать выходной контур при помощи конденсаторов С3 С4.
Источник питания - трансформаторный, он содержит 2-а выпрямителя и три параметрических стабилизатора.
L1 наматывают медным проводом (оголенным) диаметром 2 мм, без каркаса, диаметр намотки 25 мм, длина намотки 22 мм, число витков 8. L2 намотана на каркасе диаметром 20мм и содержит 150 витков ПЭЛШО 0,25, длина намотки 80 мм. L3 L4 намотаны на резисторах R2 R4, они содержат по 5 витков ПЭВ 1,0. L5 L6 - дроссели ДМ-0,5. Т1 - 6 витков ПЭВ 0,31 с отводом от середины намотанных на внутренней жиле коаксиального кабеля, который идет от L1 к выходному разъему(в месте намотки экранирующая оплетка снята).
Т2 намотан на магнитопроводе Ш25*32, обмотка 1 -1030 витков ПЭВ 0,25, 2-1300 ПЭВ 0,25, 3-60 витков ПЭВ 1,0 с отводом от середины, обмотка 4 содержит 175 витков ПЭВ 0,2.
Усилитель монтирован в металлическом корпусе объемным монтажом. При необходимости необходимо осуществить отвод тепла при помощи вентилятора для обдувки лампы.
R8 устанавливает ток покоя лампы в пределах 15-17мА. переменное управляющее напряжение поступающее на сетки лампы (U на R7) должно быть около 10В и не превышать 15В.
Усилитель на лампах 6П42С
Сложность получения средних уровней мощности (около 100 Вт) в транзисторных ШПУ заставляет искать другие решения. Оно может быть и таким, как предложил москвич В. Крылов (RV3AW) . Он создал двухтактный усилитель на двух лампах 6П42С, работающих при напряжении питания всего 300 В. Выходная мощность усилителя - 130 Вт при входной мощности около 5 Вт.
Двухтактное включение ламп позволяет значительно (до 20 дБ) уменьшить излучение на второй гармонике по сравнению с обычным усилителем. В анодной цепи ламп установлен широкополосный трансформатор Т1 с коэффициентом трансформации 4. В результате в два раза уменьшается амплитуда ВЧ напряжения на выходном П-контуре и становится возможным использование стандартного КПЕ от радиовещательного приемника. Простота устройства и доступность элементной базы позволяют рекомендовать этот усилитель мощности для повторения. Схема приведена на рис.
Катушка L2 выполнена на пластмассовом кольце (типоразмер К64х60х30) проводом МГТФ с сечением жилы 0,5 мм. Отводы сделаны от 2, 4, 8, 12 и 20 витков. Трансформатор Т1 изготовлен на магнитопроводе из двух колец типоразмером К40х25х25 из феррита 2000НН. Обмотки содержат по 12 витков провода МГТФ с сечением жилы 0,5 мм. Трансформатор Т2 выполнен на двух сложенных вместе ферритовых (2000НН) кольцах типоразмером К16х8х6. Каждая обмотка состоит из 8 витков провода МГТФ с сечением жилы 0,15 мм2. Намотка Т1 и Т2 велась одновременно тремя проводами.
Бестрасформаторный РА на ГУ-29
И.Августовский (RV3LE)
Идея построения
двухтактного усилителя на электронных лампах не нова, и схемотехника данного усилителя, в принципе, ничем не отличается от схемотехники построения двухтактных усилителей на транзисторах. Следует
заметить, что в данной схеме лучше всего работают токовые лампы, т.е. лампы с малым внутренним сопротивлением, которые способны при низком напряжении питания обеспечить значительный импульс
анодного тока. Это лампы типа 6П42С, 6П44С и 6П45С. Однако и на лампе типа ГУ-29 мне удалось построить усилитель с неплохими характеристиками.
Диапазон усиливаемых частот - 3,5...29,7 МГц.
Подводимая к анодной цепи мощность - 150 Вт.
КПД - 65%.
Выходная мощность на эквиваленте антенны 75 Ом в диапазонах:
o 3,5...21 МГц-- 100 Вт;
o 24 МГц - 90 Вт;
o 28 МГц - 75 Вт.
Мощность, потребляемая от сети при номинальном напряжении в сети и максимальной выходной мощности - 200 Вт.
Габаритные размеры:
o ширина - 160 мм;
o высота - 150 мм;
o глубина - 215 мм.
Масса - не более 2 кг.
Отличительной особенностью данного усилителя является его бестрансформаторная схема питания. Преимущества такой схемы питания очевидны - при подводимой мощности 150 Вт с учетом КПД источника питания требуется силовой трансформатор с габаритной мощностью не менее 200 Вт. В этом случае габариты и вес самого источника питания сопоставимы с параметрами самого усилителя мощности и намного превышают габариты и вес усилителя с подводимой мощностью 500 Вт на лампах 6П45С.
Данный усилитель я изготовил как эспериментальный еще в 1994 году, но с первого же дня эксплуатации он показал себя настолько хорошо, что безо всяких переделок работает и по сей день. За это время на нем проведено более 10000 QSO. Все корреспонденты неизменно отмечают отличное качество сигнала. Несмотря на то, что мои антенны находятся на расстоянии всего 2...3 метра от коллективных телевизионных антенн, TVI отсутствуют полностью.
Еще хочу заметить, что лампа ГУ-29 в данной конструкции эксплуатируется в весьма жестком режиме (подводимая мощность - 150 Вт), но несмотря на это, за два с половиной года эксплуатации никакого ухудшения мощностных характеристик я не обнаружил. Рассмотрим принципиальную схему (рис. 1).
Входной сигнал подается
на первичную обмотку широкополосного трансформатора на основе линии Т1. Безиндуктивный резистор R1 является активной нагрузкой усилителя мощности самого трансивера и позволяет получить линейную
АЧХ последнего.
Усиленный противофазный сигнал с анодов лампы поступает на трансформатор Т2, в среднюю точку первичной обмотки которого подается анодное напряжение. Нагрузка усилителя включается через обычный П-контур, сигнал на который снимается со вторичной обмотки трансформатора Т2.
Питание усилителя осуществляется через выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С10, С11 (рис.2).
Напряжение экранной
сетки (+225 В) стабилизировано. Напряжение смещения получено от отдельного выпрямителя VD5, С9 со вторичной обмотки накального трансформатора Т3.
Следует обратить особое внимание на то, что ни один из источников, питающих усилитель (~6.3В, 0, -Uсм, +225 В,+600 В), не соединен с шасси! Шасси усилителя используется как общий провод только по высокой частоте.
Детали и конструкции усилителя
Поскольку гальваническая развязка цепей питания от шасси осуществляется через трансформаторы Т1 и Т2, на тщательность их изготовления следует обратить особое внимание. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце марки М30ВЧ с наружным диаметром 16 мм (можно 20 мм). Предварительно с кольца удаляют острые кромки мелкой наждачной бумагой. Затем обматывают кольцо не менее чем тремя слоями фторопластовой ленты. Намотку трансформатора ведут одновременно тремя проводами во фторопластовой изоляции МГТФ-0,12 без скрутки. Число витков - 12.
Трансформатор Т2 по конструкции аналогичен Т1, но выполнен на двух сложенных вместе кольцах М30ВЧ с наружным диаметром 32 мм (можно 36 мм). Обмотки трансформатора Т2 также содержат 3х12 витков провода МГТФ-0,14 без скрутки. Концы обмоток фиксируются нитками. Не следует в качестве изоляции использовать полиэтиленовую пленку ввиду ее нетермостойкости.
Параметры П-контура я не привожу, их легко рассчитать по имеющимся методикам. В авторском варианте катушка L3 намотана на фторопластовом кольце с наружным диаметром 70 мм и сечением 15х15 мм2 посеребренным проводом диаметром 1,5 мм и своими отводами держится на керамической галете переключателя диапазонов SA1.2. Конденсатор С5 - подстроечный с воздушным диэлектриком типа КПВ-150. С8 - стандартный двухсекционный КПБ 2х12...495 пФ от вещательных приемников.
Все блокировочные конденсаторы С1...С4, С12...С14 - типа КСО на напряжение не ниже 500 В или аналогичные номиналом 0,01...0,1 мкФ.
В блоке питания (рис.2) диоды VD1 и VD2 - КД226Г или КД203А, допускающие большой импульс тока, неизбежный в момент включения питания, поскольку в данной конструкции отсутствует большая индуктивность в виде силового трансформатора. Ток заряда конденсаторов С10 и С11 достигает десятков ампер в течение нескольких миллисекунд, поэтому для предохранения диодов VD1 и VD2 от пробоя установлен резистор R6. Его номинал не критичен и может составлять от 330 Ом до 1 кОм. Через несколько секунд после включения усилителя он закорачивается тумблером SA3 "Анод". Резисторы R7 и R8 служат для выравнивания напряжения на конденсаторах С10 и С11.
Транзистор VT1 и стабилитроны VD3 и VD4 установлены на небольшие радиаторы, изолированные от шасси. Подстроечный резистор R9 - любого типа, но с хорошей изоляцией. Накальный трансформатор - с габаритной мощностью не менее 20 Вт и с хорошо изолированными обмотками.
Предвидя вопрос читателей о возможных заменах ферритовых колец для трансформаторов Т1 и Т2, хочу сказать следующее: кольца проницаемостью 30 ВЧ без ущерба можно заменить на любые, указанных типоразмеров с проницаемостью 20 ВЧ...50 ВЧ. С кольцами проницаемостью 100 НН...600 НН я не экспериментировал, а кольца с проницаемостью 1000 НМ...3000 НМ здесь явно работать не будут.
Блок питания и лампа усилителя имеют гальванический контакт с сетью, поэтому в процессе наладки следует соблюдать осторожность. Еще раз обращаю внимание: цепь "0В" не должна иметь контакт с шасси! Входные (до Т1) и выходные (после Т2) цепи усилителя абсолютно безопасны и должны быть соединены с шасси согласно схеме.
Линейный усилитель мощности для SSB/CW/AM
При подводимой мощности 200 Вт отдаваемая мощность составляет 120...130 Вт. Усилитель работает на двух пентодах ГУ-50 по схеме с тремя заземленными сетками Входное сопротивление усилителя составляет 50...70 Ом, что позволяет соединить его с возбудителем отрезком коаксиального кабеля с таким же волновым сопротивлением.
Для достижения тока 200 мА при напряжении анода 1200 В требуется мощность возбуждения 7...10 Вт. Ток покоя составляет несколько миллиампер. Пиковая мощность (подводимая) может быть доведена при усилении однополосных сигналов до 400 Вт без опасности для ламп, поскольку средняя подводимая мощность будет около 200 Вт. Дроссель Др1 индуктивностью около 300...500 мкГн должен быть рассчитан на ток 200...250 мА
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 - , 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.
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.
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.
73! RU3BT. Сергей
КВ усилитель мощности на ГИ-7Б обеспечивает выходную мощность около одного киловатта на всех любительских диапазонах при работе с трансивером, имеющим выходную мощность до 100 Вт на нагрузке 50 Ом. Такие параметры, в частности, имеют большинство импортных трансиверов, которые используют радиолюбители. КСВ КВ усилитель мощности на ГИ-7Б мощности по входу - не более двух. Принципиальная схема КВ усилитель мощности на ГИ-7Б приведена на рисунке.
Он собран на двух генераторных триодах ГИ-7Б (VL1 и VL2), включённых параллельно по схеме с общей сеткой. Когда усилитель выключен или находится в неактивном режиме, выходной сигнал трансивера через разъём XW1 и нормально замкнутые контакты реле К4 и К5 поступает на антенну, подключённую к разъёму XW2. Соответственно, в режиме приёма сигнал из антенны поступает на вход трансивера в обратном порядке.
Включение КВ усилитель мощности на ГИ-7Б выполняется в такой последовательности. Сначала выключателем SA1 “Сеть” подключают к сети вентилятор М1 и трансформатор Т2, питающий цепи накала ламп и цепи управления. После небольшой паузы включают выключатель SA2 “Анод”: одна пара его контактов подключает к сети анодный трансформатор Т1, а вторая пара подаёт питание на обмотку реле К1. Первоначально сетевая обмотка трансформатора Т1 подключена через токоограничивающий резистор R9, который ограничивает её большой пусковой ток. Затем контакты реле К1 замыкают этот резистор. Времени задержки срабатывания реле достаточно для завершения переходного процесса, обусловленного зарядкой конденсаторов С1-С16.
В КВ усилитель мощности на ГИ-7Б реализована схема параллельного питания анодов ламп через фильтр L2L3C17C18 от источника напряжением 2500 В, который состоит из восьми включённых последовательно выпрямителей, выполненных на диодных мостах VD1-VD8 и сглаживающих конденсаторах С1- С16. В активный режим усилитель переводят замыканием контактов разъёма Х1 (РТТ) педалью или сигналом управления трансивера. При этом срабатывает реле КЗ, питаемое от стабилизатора на элементах R15, VD20. Оно, в свою очередь, включает реле К2, К4 и К5. Реле К4 и К5 своими контактами подключают разъёмы XW1 и XW2 к входу и выходу усилителя соответственно, а контакты реле К2.1 замыкают стабилитрон VD17, и на катодах ламп VL1, VL2 устанавливается рабочее напряжение смещения (в режиме приёма смещение увеличено за счёт подключения дополнительного стабилитрона VD17 и лампы закрыты). Сигнал возбуждения поступает на катоды ламп через конденсатор С29 и широкополосный согласующий трансформатор Т3.
КВ усилитель мощности на ГИ-7Б смонтирован в самодельном корпусе размерами 420x400x190 мм, собранном из дюралюминиевых пластин толщиной 3 мм. Внутреннее пространство корпуса разделено вертикальной перегородкой на два отсека - шириной 230 мм для усилителя и 190 мм для источника питания. Сетевые трансформаторы Т1 (мощностью 1500 Вт) и Т2 (100 Вт) были использованы готовые, не стандартные, поэтому намоточные данные для них у автора отсутствуют. У анодного трансформатора Т1 восемь вторичных обмоток, каждая из которых выдаёт напряжение 230В при токе нагрузки 1 А. Трансформатор Т2 имеет две вторичные обмотки: одна - на напряжение 12,6 В и ток 4 А, вторая - на 18 В и ток 1 А. Конструкция широкополосного входного трансформатора ТЗ, выполненного по типу “бинокля”, показана на рисунке.
Первичная (входная) обмотка выполнена из медной трубы диаметром 5 мм. Вторичными обмотками служат оплётка и центральный проводник коаксиального кабеля RG-58, пропущенного внутри первичной обмотки. Подобные трансформаторы неоднократно описывались в радиолюбительской литературе. Двух обмоточный дроссель L1 представляет собой цилиндр, склеенный из 15-ти магнитопроводов типоразмера К16x8x6 из феррита М2000НМ, через который пропущены сетевые провода. Дроссель L2 - стандартный Д-2,4 3мкГн. Конструкция и число витков дросселя L3 показаны на рисунке.
Он намотан на каркасе из фторопласта проводом ПЭШО 0,44. Дроссели L4, L5 - один виток диаметром 20 мм медной полосы 7×0,5 мм. Катушка L6 имеет внешний диаметр 50 мм. Она изготовлена из медной трубы диаметром 5 мм и содержит 16 витков. Отводы сделаны от 4-го, 6-го, 10-го и 15-го витков, считая от конца, соединённого с конденсатором С20. Катушка L7 содержит 26 витков посеребрённого медного провода диаметром 2 мм, намотанного с шагом 1 мм на каркасе диаметром 50 мм. Отвод сделан от 12-го витка, считая от конца, соединённого с катушкой L6.
Резистор R9 - ПЭВ-10, остальные - МЛТ Оксидные конденсаторы - К50-35 или аналогичные импортные. Постоянные конденсаторы С17, С18 - КВИ-3; С20-С24-К15У-1; С30- С32 - КТП-1; все блокировочные- К15-5 или аналогичные импортные. Конденсаторы С27 и С28 с воздушными зазорами - 2 и 1 мм соответственно. На рис. 1 приведены максимальные значения их ёмкости. Переключатель П-контура (SA3) - двухгалетный, от радиостанции Р-130 (переделан на шесть положений). Реле К1, К2, К4, К5 - G2R-1 -Е 24VDC (OMRON). Реле КЗ - TRIL-I2VDC SD-2CM-R (ITT). Приборы РА1 и РА2-М42100 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Внешний вид усилителя со стороны лицевой панели, а также виды на его монтаж со снятой верхней крышкой приведены на 2-й с. обложки.
В показанном варианте исполнения этого КВ усилитель мощности на ГИ-7Б для индикации режимов “RX” и “ТХ” использован двухцветный светодиод (вместо двух светодиодов HL2 и HL3 на рис.). Лампы установлены вертикально на коробчатом шасси размерами 150x80x65 мм из алюминия. В подвале шасси расположены стабилитроны VD11 -VD16, реле К2 и трансформатор ТЗ. ВЧ сигнал подаётся через разъём XW3 - СР50-74ПФ. На задней панели корпуса установлены разъём питания, держатели плавких вставок FU1-FU3, ВЧ разъемы XW1 и XW2, гнездо Х1. Между лампами и задней панелью установлен плоский осевой вентилятор диаметром 120мм, а в панели вырезано отверстие такого же диаметра.
В верхней части П-образной крышки корпуса просверлены отверстия диаметром не менее 7 мм, которые занимают около 50 % её площади и служат для выхода воздуха, обдувающего лампы. Налаживание КВ усилитель мощности на ГИ-7Б сводится к установке начального анодного тока (тока покоя) 100 мА в режиме передачи подбором числа стабилитронов в цепи катодов ламп.
(статью дополнено 07.02.2016г.)
UT5UUV Андрей Мошенский.
Усилитель «Джин»
Транзисторный усилитель мощности
с бестрансформаторным питанием
от сети 220 (230)В.
Идея создания мощного, лёгкого и дешёвого усилителя большой мощности актуальна со времён зарождения радиосвязи. Множество прекрасных конструкций на лампах и транзисторах разработано за последний век.
Но до сих пор идут споры, по поводу превосходства твёрдотельной, либо электронно-вакуумной усилительной техники большой мощности…
В эпоху импульсных источников питания вопрос массогабаритных параметров источников вторичного электропитания не столь остр, но, фактически исключив таковой, применив выпрямитель напряжения промышленной сети, всё равно получается выигрыш.
Заманчивой кажется идея использования современных высоковольтных импульсных транзисторов в усилителе мощности радиостанции, применив для питания сотни вольт постоянного тока.
Вашему вниманию предлагается конструкция усилителя мощности на «нижние» КВ диапазоны мощностью не менее 200 Ватт с бестрансформаторным питанием, построенная по двухтактной схеме на высоковольтных полевых транзисторах. Основное преимущество перед аналогами – массогабаритные показатели, низкая стоимость комплектующих, стабильность в работе.
Основная идея – применения активных элементов – транзисторов с граничным напряжением сток-исток 800В (600В) предназначенных для работы в импульсных источниках вторичного электропитания. В качестве усилительных элементов выбраны полевые транзисторы IRFPE30, IRFPE40, IRFPE50 производства компании “International Rectifier”. Цена изделий 2 (два) дол. США. Чуть проигрывают им по граничной частоте, обеспечивая работу лишь в диапазоне 160м, 2SK1692 производства “Toshiba”. Любители усилителей на базе биполярных транзисторов, могут поэкспериментировать с 600-800 вольтовыми BU2508, MJE13009 и иными подобными.
Методика расчёта усилителей мощности и ШПТЛ приведена в справочнике радиолюбителя коротковолновика С.Г. Бунина Л.П. Яйленко. 1984г.
Моточные данные трансформаторов приведены ниже. Входной ШПТЛ TR1 выполнен на кольцевом сердечнике К16-К20 из феррита М1000—2000НМ(НН). Число витков 5 витков в 3 провода. Выходной ШПТЛ TR2 выполнен на кольцевом сердечнике К32-К40 из феррита М1000—2000НМ(НН). Число витков 6 витков в 5 проводов. Провод для намотки рекомендован МГТФ-035.
Возможно изготовить выходной ШПТЛ в виде бинокля, что хорошо скажется на работе в «верхней» части КВ диапазона, правда там приведенные транзисторы не функционируют из-за времени нарастания и спада тока. Такой трансформатор может быть изготовлен из 2 столбцов по 10 (!) колец К16 из материала М1000—2000. Все обмотки по схеме – один виток.
Данные замера параметров трансформаторов приведены в таблицах. Входные ШПТЛ нагружены на входные резисторы (у автора, 5,6 Ома вместо расчётных), включенные параллельно с ёмкостью затвор-исток, плюс ёмкостью за счёт эффекта Миллера. Транзисторы IRFPE50. Выходные ШПТЛ были нагружены со стороны стоков на безындукционный резистор 820 Ом. Векторный анализатор АА-200 производства RigExpert. Завышенный КСВ может быть объяснён недостаточно плотной укладкой витков трансформаторов на магнитопровод, ощутимым несоответствием волнового сопротивления линии из МГТФ-0,35 требуемому в каждом конкретном случае. Тем не менее, на диапазонах 160, 80 и 40 метров проблем не возникает.
Рис 1. Схема электрическая принципиальная усилителя.
Источник питания мостовой выпрямитель 1000В 6А, нагруженный на конденсатор 470,0 на 400В.
Не забывайте о нормах техники безопасности, качестве радиаторов и слюдяных прокладок.
Рис 2. Схема электрическая принципиальная источника постоянного тока.
Рис 3. Фотография усилителя со снятой крышкой.
Таблица 1. Параметры ШПТЛ TR1, выполненного на кольце К16.
| Частота кГц | R | jX | SWR |
| 1850 | 45,5 | +4,2 | 1,15 |
| 3750 | 40,5 | +7,2 | 1,3 |
| 7150 | 40,2 | +31,8 | 2,1 |
Таблица 2. Параметры ШПТЛ TR2, выполненного на кольце К40.
| Частота кГц | R | jX | SWR |
| 1800 | 48 | -0,5 | 1,04 |
| 3750 | 44 | -4,5 | 1,18 |
| 7150 | 40,3 | -5,6 | 1,28 |
| 14150 | 31,1 | 4,0 | 1,5 |
| 21200 | х | х | 1,8 |
| 28300 | х | х | 2,2 |
Рис 4. Выходной ШПТЛ на кольце К40.
Таблица 3. Параметры ШПТЛ TR2, конструкции «бинокль».
| Частота кГц | R | jX | SWR |
| 1850 | 27,3 | +26 | 2,5 |
| 3750 | 46 | +17 | 1,47 |
| 7150 | 49 | -4,4 | 1,10 |
| 14150 | 43 | -0,9 | 1,21 |
| 21200 | х | х | 1,41 |
| 28300 | х | х | 1,7 |
Рис 5. Выходной ШПТЛ конструкции «бинокль».
При параллельном включении транзисторов и пересчёте ШПТЛ мощность можно значительно повысить. К примеру, на 4 шт. IRFPE50 (2 в плече), выходном ШПТЛ 1:1:1 и питании 310В на стоках, легко получаема выходная мощность 1кВт. При такой конфигурации КПД ШПТЛ особо высок, методика выполнения ШПТЛ неоднократно описана.
Авторский вариант усилителя на двух IRFPE50, приведенный на фотографиях выше по тексту, прекрасно работает на диапазонах 160 и 80 м. Мощность 200 Ватт на нагрузке 50 Ом при входной мощности около 1 Ватта. Цепи коммутации и «обвода» не приведены и зависят от Ваших пожеланий. Прошу обратить внимание на отсутствие в описании выходных фильтров, эксплуатация усилителя без которых недопустима.
Андрей Мошенский
Дополнение (07.02.2016):
Уважаемые читатели! По многочисленным просьбам, с разрешения Автора и редакции, выкладываю Также, привожу фотографию новой конструкции усилителя «Джин».
