ум на кв на лампах гу50
Главная
Усилитель мощности на 3х лампах ГУ-50
В. Гнидин UR8UM (ex,UR4UAS) За основу взял схему усилителя из статьи В. Дрогана (UY0UY). «КВ усилители мощности» Немного упростил схему, переделав под имеющиеся у меня детали так сказать бюджетный вариант. Предлагаю к обозрению то что получилось.
Схема УМ на 3х ГУ50 то что получилось показана на рис.1, блок реле на рис.2, блок питания УМ на рис.3
Корпус от какого то неизвестного блока размером 280х180х280
Дроссели:
Дроссель на входе Др1 заводского изготовления ДМ-01 (250).
Анодный дроссель Др2 намотал 16метров провода ПЭЛШО-0,35мм. на каркасе диаметром 20мм. Намотка виток к витку в один ряд. У меня получилось 178мкГ.
Антипаразитные дроссели Др3-Др5 мотаем 5 витков ПЭЛ-1,5мм. Диаметр намотки12мм. шаг намотки 4-5мм. На резисторе МЛТ-2 75 Ом
Накальный дроссель Др6 на ферритовом кольце диаметр 30 мм 8 витков провод ШВВП-2х0,75
Катушка П контура L1 бескаркасная диаметром 50мм. 5,5 витка из трёхгранного медного прута ширина стороны 5мм шаг намотки 7мм отводы 10-12м от 1,5витка 15м 2,5 витка 17м 2,75витка 20м вся катушка 5,5витка.
Катушка П контура L2 каркас керамика 40мм 32 витка ПЭЛ-1,5мм. Отводы 30м. 4,5 витка,
40м. 9витков, 80м.19витков 160 вся катушка.
Конденсаторы:
С3 КСО-7 2500V.
C4 продёрнутый из старого лампового приемника получилось 240пФ.
С5 три секции из старого лампового приемника 1500пФ.
Реле:
Rel1 РЕС-9, Rel2 РЕС-6, Rel3 ТКЕ52ПКТ.
Трансформатор ТС-270 от старого ламповополупроводникового телевизора.
В дальнейшем в усилитель была доработана регулировка тока покоя без ухудшения характеристик согласно статьи A. Jankowski (SP3PJ) Ламповые КВ усилители мощности с ОС
Литература:
С.Бунимович, Л.Яйленко. «Техника однополосной связи», 1970 год.
В. Дроган (UY0UY). «Статья КВ усилители мощности»
В.Кобзев (UW4HZ) Г.Рощин (UA4IQ) С.Севостьянов (UA4HAD). «Линейный усилитель» радио №11. 1980г.
И.Гончаренко (DL2KG) «Анодный дроссель» dl2kq.de
А. Кулагин (RD7M) «МОДЕРНИЗАЦИЯ КВ усилителя мощности «Техно»»
Комментарии
сколько нужно щебня
Подскажите что достать: земля доставка
Ум на кв на лампах гу50
Идея создать этот усилитель возникла после ознакомления со статьей Сергея UT2XS, а вопросы по компоновке вырисовывались – после того как Вячеслав UA0IAK презентовал корпуса от радиочастотных разделителей радиорелейки РРС-1. Хотя в наш век «рогатых» и прочих «монстров» УМ на 200 ватт покажется анахронизмом, все же его надежность, малые габариты и вес доказали свое право на существование в повседневной работе с QRP возбудителем.
Итак : была поставлена задача получить 200 ватт, при входной мощности до 10и ватт (реально получилось 260 ватт при входной 4 ватта). При паспортной мощности для одной ГУ-50 в схеме с ОК – 75 ватт вполне хватило бы и трех ламп, но с точки зрения рационального монтажа то есть симметричности конструкции – выбор был сделан в пользу четырех ламп. К тому же образовался запас по мощности, повысился ресурс ламп что в последнее время имеет немаловажное значение.
В отличие от усилителя UT2XS в предложенной здесь конструкции использую четыре лампы, а также применилась классическая схема подачи смещения. Усилитель выполнен по cхеме с общим катодом (ОК)
Применена безтрансформаторная схема питания анодно-экранных цепей. Для получения напряжения питания цепей накала, коммутации и смещения используется трансформатор.
В ОВК сначала распаиваются цепи накала и провода укладываются на дно подвала и для жесткости монтажа в нескольких точках промазываются силиконовым герметиком.
В последнюю очередь в блоке ОВК ведется монтаж входных контуров усилителя.Так как в схеме блока питания УМ для его включения используются слаботочные включатели, а пусковой ток умножителя анодного питания довольно большой пришлось применить «промежуточные» соответствующей мощности. Причем на этих же реле удалось выполнить схему поэтапного включения анодного напряжения (так называемую задержку). Суть работы схемы задержки заключается в том, что реле используются с напряжением питания обмотки 24V и естественно для их включения непосредственно от сети 220V пришлось применить диодный мост, а для понижения напряжения до требуемого используется емкость. Варьируя соотношение емкости на выходе диодного моста и емкость до него можно добиться разное время заряда конденсатора (который после моста) до напряжения срабатывания реле. По этому при использовании других реле придется скорректировать соотношение этих емкостей.
Учитывая малый обьем усилителя и то, что четыре ГУ-50 нагревают корпус «прилично» в отсеке БП установлен куллер от процессора который охлаждает электролиты (при нагреве электролиты теряют емкость) и через отверстия в перегородке выдувает горячий воздух от ламп. Напряжения 6-8 вольт на куллер вполне достаточно для решения этой задачи и шума от него практически не слышно.
Намоточные данные контуров взяты из прилагаемых ссылок и неоднократно описывались в радиолюбительской литературе, а также можно найти в Интернете. Тем не менее, следует заметить, что любые данные колебательных систем придется «подгонять» под конкретную конструкцию в процессе настройки.
Общий вид усилилтеля и тюнера
Ссылки:
1. УМ с безтрансформаторным бп на лампах с общим катодом ut2xs
2. В. Кулагин (RA6LFQ) Усилитель мощности «Ретро». «Радиолюбитель» №8-95г.
3. С. Волковинский (RA9FOR) Входная цепь усилителя мощности. РД №1 1998г.
Тема: Вопросы про УМ на 3-х Гу-50 с общими сетками
Опции темы
Поиск по теме
Шо, уже сваял УМ? Лихо, однако, за пару часов управился, маалаадцаа.
Так это же не те условия, по которым считать нужно.
Еще вопрос, подскажите пожалуйста, сколько точно витков должна содержать катушка П-контура только для 80м диапазона?
Условия такие: диаметр каркаса 5см, толщина провода примерно 1-1.2мм, антенна 50 Ом
Чтобы посчитать П-контур, надо знать сопротивление анодной нагрузки.
Не хватает данных:
— сколько ламп?
— напряжение анода?
— мощность раскачки?
Пускай будет, как в моём случае: 4хГУ-50, +1100 В, 10Вт.
Тогда Rэ = 2800 Ом.
Со стороны анодов: ёмкость ламп 4*10 пФ, дроссель 10 пФ, разделительный конденсатор 10 пФ, начальная ёмкость горячего КПЕ пусть тоже 10 пФ, итого 70 пФ минимум.
При нагруженной добротности П-контура 10, на частоте 3,65 МГц на горячем конце должно быть порядка 150 пФ.
Идём вот сюда, и считаем П-контур:
Нужна катушка с индуктивностью 14,12 мкГн:
Сейчас у вас получилось примерно вот так:
А должно получиться примерно вот так, с потерями поменьше:
P.S.
Ещё лучше, если позволяет «горячий» конденсатор, увеличить нагруженную добротность контура до 16 (настройка станет острее), но и фильтрация улучшится:
В общем, расчёты расчетами, но практика надежнее. Там выше кто-то сарказму напустил, мол, «спаял усилок за 2 часа». Нет, я ранее писал, что он уже был сделан лет 10-15 назад, просто был сделан с ОК, сейчас же провёл ревизию, перебрал, перепаял, прочистил и переделал на ОС. Катушка П-контура была однослойная, на керамическом каркасе 5см, провод 1мм, 40 витков, без отводов. Выбросил старый провод, намотал новый, с отводами через каждые 5 витков.
Условия: 3 лампы Гу-50, с ОС, анодное 900В (в пике до 850 просаживается), раскачка 20-30Вт, нагрузка 50 Ом (настроенный диполь на 80м), частота 3.65МГц.
Uвх.эфф = корень(25Вт*50Ом) = 35 В.
Uвх.m = 35В*корень(2) = 49,5 В
Еа.мин = +180 В.
Iа.макс = 0,400 А.
Iа0 = 0,400А*0,319 = 0,127 А.
Ро = 850В*0,127А = 108 Вт.
Uа.макс = 850-180 = 670 В.
КИАН = 670/850 = 0,79
Iа1 = 0,5*0,400А = 0,200 А.
Рг = 0,5*670В*0,200А = 67 Вт.
Ра = 108-67 = 41 Вт > 40 Вт!
Ic.макс = 0,190 А
Iк.макс = 0,190А+0,400А = 0,590 А.
Rэ = (670+49,5)/0,200 = 3600 Ом.
Iк1.m = 0,590*0,5 = 0,295 А
Iк.эфф = 0,295А/корень(2) = 0,210 А.
Рк = 49,5*0,210 = 10,4 Вт.
Rк = 49,5/0,210 = 235 Ом.
Pпр = 0,5*49,5*0,200 = 5 Вт.
Для 3-х ламп:
Сопротивление анодной нагрузки Rэ = 3600/3 = 1200 Ом.
Входное сопротивление Rвх = 235/3 = 78 Ом.
Мощность возбуждения Рв = 10,4*3 = 31 Вт.
Мощность, отдаваемая в нагрузку Рг = 220 Вт.
Подводимая мощность Ро = 325 Вт.
В вашем П-контуре ёмкости маленькие, а индуктивность большая, надо наоборот:
Тема: Усилитель на 4х ГУ-50
Опции темы
Поиск по теме
Схема подкупает тем, что коэффициент усиления по мощности достойный 10. 15 вт на вход и сотни ватт на выходе, но 400 вт выходной мощности это наверно не будет. Но возникает вопрос: требуется ли нейтрализация проходной ёмкости 4-х ГУ50? Так же где должна быть рабочая точка на АСХ для класса усиления АВ при анодном напряжении +800V (номинал для ГУ50 по схеме с общим катодом). Какой разброс по крутизне характеристики допустим у разных ламп ГУ50 включённых параллельно?
При расчете обычно исхожу из «наихудшего разброса» (которые указаны в паспорте, ТУ и т.п.). Если желаете «сгладить» разброс, ООС резисторами в катоде (но с некоторой, расчетной, потерей Кр).
Так при подаче всех питающих напряжений, 1200 на аноде, и наличии П контуров на входе, и схема с ОС, обеспечит не менее 200-300 ватт на выходе, при тех же 10-15 на входе.. Конечно имеются ввиду 4*ГУ 50. Схема с ОК, позволяет получить эту мощность, при 3-5 ваттах на входе. Так что если намерены ставить контура на каждый диапазон, стоит подумать, а нужна ли схема с ОК. Ведь обычно, схему с ОС выполняют как попроще. Одно питающее напряжение, все сетки на корпусе, никакой нейтрализации входной ёмкости на ВЧ, да качают мА до 800 4 ГУ 50. Отсюда и усиление, иногда ниже плинтуса. А если подать все питающие напряжения, 1200 на аноды, поставить П контура по входу, то 10-15 ватт, хватит что бы прокачать лампы мА до 300-400. Ватт под 250-300 на выходе. Что вы там получите при схеме с ОК, да при 800 на анодах. Даже по максимуму? Те же ватт 500 подводимых, да более быстрое истощение катода, за счёт тока более 150 мА с лампы. Никогда не делал УМ с ОК на наших стекляшках, и наверное, уже никогда и не буду. Схема УМ с ОК, была актуальна при ламповых выходных каскадах в трансивере. Во внешнем УМ, да на лампах подобных ГУ 50, то есть на мощностях не более 300-500 ватт, ей делать нечего. Как понимаете, это может быть достаточно субъективно. Кому то, может быть просто схема с ОК нравится больше. И никакие аргументы «против», как то повлиять на это не смогут. В данном случае, возможность поднять питающее напряжение, за счёт резкого снижения тока покоя, чуть лучшая линейность, ну и возможность получения гораздо более высокой мощности, при наличии достаточной мощности раскачки. Всё это разобьётся, «а мне надо не более 200 ватт, и с напряжениями выше 1000 В, я связываться просто не хочу».
Нашёл тут у себя на другом компьютере справочник РЛ за 1973 г (МРБ 824). Так вот там рекомендованы несколько другие напряжения анода, сетки первой и второй. Я так понимаю нет смысла увеличивать Ua и Ug2 если лампа вошла в насыщение и ток уже не увеличивается, только анод будет калиться до белого цвета и прогорит.
Миниатюры
Ум на кв на лампах гу50
Следующий этап: стабилизатор экранного напряжения. Здесь, для начала, мы обязательно отправляемся читать §7 первоисточника, чтобы лучше себе представлять происходящие в лампе процессы с экранной сеткой и принцип реализации экранного напряжения для нее. Так же, очень полезный перевод материалов G3SEK.
Для ГУ-50 экранное напряжение, как правило, используется в диапазоне +250В. +300В. Скажу честно, стабилитроны и схемы стабилизации я в своей любительской практике ранее не применял. Поэтому, пришлось долго разбираться с режимами работы, купить кучу стабилитронов, делать большое кол-во измерений и т.п. В конечном итоге, схема приобрела следующий вид.
Следовательно, попытка собрать схему на адекватном кол-ве стабилитронов при суммарном напряжении стабилизации в указанных пределах, не увенчалась успехом, т.к. потребитель легко перегружает источник в процессе работы и стабилитроны данной серии работают на пределе разрешённых режимов. Было принято решение задействовать схему последовательного стабилизатора на мощном транзисторе КТ812А. При таком решении, требования к стабилитронам опорного напряжения резко снижаются в плане диапазона токов. К слову, удобнее применять транзистор BU508A(AF), т.к. благодаря пластиковому корпусу его можно закрепить на один радиатор со стабилитроном. Можно, конечно, собрать гирлянду из стабилитронов серии Д816X или даже Д815X, но такие решения мне не интересны.
Напряжение смещения управляющей сетки. Обратимся к §5 теории, постараемся хорошенько осмыслить и усвоить ее.
Регулировку смещения резистором, установленным параллельно источнику питания, снимая напряжение со среднего подвижного контакта и подавая его через дроссель на сетку, удобно использовать при тренировке и подборе ламп, чтобы при установке некоторого значения тока покоя, можно было оценить необходимое напряжение смещения. Соответственно, лампы, которым требуется примерно один уровень напряжения смещения, можно выделять в группы и ставить в схемы с жесткой стабилизацией без индивидуальной подстройки тока покоя каждой лампы.
Возвращаясь к току сеток. В штатном режиме ток управляющей сетки до 5мА на лампу считаю вполне допустимым. Правда, до проверки сигнала двухтоновым генератором при таких уровнях тока управляющей сетки, пока у меня дело не дошло. Так же, пока я не наблюдал ограничение сигнала на входе с помощью осциллографа, что делал многократно при построении ламповых УМЗЧ. Проверяя уровень возникающего тока управляющей сетки, неплохо контролировать и стабильность напряжения смещения. В моём случае оно меняется на десятые доли вольта.
Разумеется, варианты используемых реле могут быть разнообразными и можно сделать так, чтобы выходное реле включалось раньше входного и т.п.
Основные функции, которые выполняет входной П-контур:
-согласование выходного сопротивления источника со входным сопротивлением УМ, которое, в свою очередь, зависит от анодного тока и от частоты сигнала (в схеме с общими сетками);
-внятная нагрузка для источника сигнала, постоянная (более-менее) в течение всего периода, за счёт затухающих колебаний в самом контуре.
Для каждого диапазона можно сделать свой входной П-контур, а можно сделать универсальный (по типу тарасовского антенного тюнера) с ручной перестройкой под каждый диапазон. Это решение, в какой-то степени, проще конструктивно, но потребуется каждый раз подстраиваться при изменении диапазона. Подстраивая диапазонные контура нужно использовать в дальнейшей работе тот же соединительный кабель между источником и УМ, который использовался при настройке.
В этот раз я попытался повторить известный конструктив дросселя Ameritron, который широко используется в импортных усилителях. Кроме того, его достаточно просто приобрести отдельно. Однако, мне всегда интереснее сделать самому, если физически это возможно.
В сети гуляет много фотографий с описанием конструкции данного дросселя и почти все они в той или иной степени разнятся между собой. Я взял за основу вот этот чертёж. Провод у меня был 0,355мм и намотку я вёл по длине катушек, а не по кол-ву витков. Как результат, индуктивность дросселя оказалась только 160мкГн, вместо ожидаемых 220-ти или около того. Глянув на другой чертёж, я обратил внимание на то, что по кол-ву я не домотал около 20-ти витков.
Потом я долго искал способ отыскать последовательные резонансы дросселя. В конечном итоге, с помощью анализатора АА-330М и такой схемы включения, я получил график, очень похожий на тот, который приводит в свой статье И.гончаренко (имеется ввиду зелёная линия комплексного сопротивления дросселя в зависимости от частоты). Однако, оказалось, что самый большой полу-волновой резонанс попал как раз в диапазон 20м. Домотав вверху дросселя 12 витков, насколько позволил остаток каркаса, мне удалось несколько сдвинуть резонансы ниже по частоте. Тем не менее, думаю, что дроссель мне придётся перемотать заново, исходя уже из другого кол-ва витков, а не длины катушек. По крайней мере, это будет проще, чем искать и покупать новый провод 0,32мм по лаку. Внизу дросселя я сделал коротко замкнутый хомут из медной фольги, сложенной вдвое. Вверху используется медная шинка 5×1, но данная скобка не является коротко замкнутой. На фото это плохо видно, к сожалению.
Сегодня добился равномерной отдачи на НЧ-бендах. Параметры получились следующие: 2 x ГУ-50, Ua=920В при токе катода до 260мА, Uэ=+270В, Iэ=30мА, Ucm=-46В, Ic1=6мА, Uвых=82В при Uвх=19,2В. Т.е. при Pвх=7,2Вт на выходе имеем Pвых=128Вт, на эквивалент 50Ом. Как видите, в схеме со всеми сетками, заземлёнными гальванически, таких параметров по Ку не получить.
Потом измерил индуктивность контура на разных диапазонах и оказалось, что на НЧ-бендах она заметно выше требуемой. Как следствие, ёмкость горячего (анодного) КПЕ была существенно ниже расчётной. Словом, буду переделывать отводы от НЧ-катушки, отталкиваясь, в первую очередь, от расчётных данных именно контура, а не ёмкостей. Потом, снова определять реальную добротность П-контура.
Провел несколько связей. Почти все операторы сразу отмечали высокое качество сигнала, причем, без просьбы оценить сигнал. В общем, промежуточным результатом я очень доволен.
При работе в эфире, корреспонденты отмечают высокое качество сигнала. Полосу сигнала наблюдаю на своём WEB-SDR при отключенной антенне, т.к. всё это хозяйство находится на одном столе. На этом, изыскания по однодиапазонному П-контуру заканчиваю.
Требования ко входному трансформатору в УМ по бестрансформаторной схеме:
-изоляция обмоток должна быть качественной, чтобы не допустить пробоя (перед первичной обмоткой в обязательном порядке нужно поставить ёмкость 0,01-0,022мкФ, чтобы защитить источник сигнала, в случае пробоя между обмотками трансформатора);
-трансформатор, по возможности, должен иметь линейную АЧХ во всех КВ-диапазонах и К передачи по сопротивлению должен быть постоянным (допустим, при соотношении витков обмоток 1:2 и нагрузке вторичной обмотки на безиндукционное сопротивление 100Ом, во всей полосе входное сопротивление должно составлять около 50Ом);
-коэффициент трансформации по сопротивлению, желательно, привести ко входному сопротивлению 50Ом исходя из реального входного сопротивления используемого кол-ва ламп (после этого, подразумевается установка входного П-контура с низкой добротностью);
-потери трансформатора должны быть минимальными (зависит от качества феррита и кол-ва витков в обмотках).
На самом деле, в планах измерение входного сопротивления УМ на 2-х и 3-х ГУ-50 и подбор оптимального кол-ва витков для согласования входного сопротивления ламп с 50-ю омами.
В стабилизатор питания экранных сеток поставил два стабилитрона КС630А, т.е. поднял экранное напряжение до 260В под нагрузкой.
Измерил уровень входного сигнала. При 12Вт на входе, на выходе имеем 210Вт. Кус. по мощности получился 17,5. Коэффициент усиления по напряжению получился около 8,6 Впрочем, есть ощутимый запас по усилению, но превышать анодный ток более 120мА на лампу не хочется. Напомню, что в типовой схеме с ОС гальванически соединёнными с землёй (или точкой «0В» для бестрансформаторных схем), Кус. по мощности находится в пределах 10-ти.
Обратил внимание, что при запирании ламп (отключение стабилитронов смещения управляющих сеток), наблюдается возбуждение усилителя. Поборол установкой дросселя индуктивностью 70мкГн в разрыв цепи смещения. Дроссель выполнен проводом 0,355мм виток к витку на пластиковом каркасе диаметром 16мм и длиной 8см и не имеет сердечника. Обычно, используют дроссели ДМ 250мкГн, но под рукой такового у меня не оказалось. Кроме того, с изменением частоты меняется индуктивность дросселя на ферритовом сердечнике. Поэтому, я сторонник использовать в этой цепи дроссель без сердечника.
Выложил все схемы в фотоальбоме.
Лампы тренировал следующим образом: выдержал по 12 часов под накалом, потом около трёх часов под анодным 950В и смещением, запирающим лампы практически полностью, потом около часа подержал под экранным напряжением при токе анода около 30мА. После этого занялся, непосредственно, подбором. Суть следующая: определить напряжение смещения при заданном токе (выбрал 34мА) и фиксированном значении анодного (+950В), экранного (+270В) и накального (
13.5В) напряжений. Потом, по разнице значений полученного напряжения смещения для каждой лампы, подбирал их в пары-тройки-четвёрки. Из новой партии ламп (10шт) разброс в напряжении смещения составил целых 8В!