Технічний прогрес останніх десятиліть спричинив за собою збільшення потужності аматорських передавачів. У деяких країнах світу видаються ліцензії На експлуатацію передавачів з вихідною потужністю 1 кВт і більше. Можна по різному ставитися до цього явища, проте, позитивним фактором є творчий інтерес любителів-конструкторів, які займаються побудовою потужних підсилювачів.
Виготовлення та подальша експлуатація підсилювачів потужністю понад 1 кВт вимагає більш ретельного підходу, більш глибоких знань і кращого розуміння процесів, що відбуваються при роботі підсилювального каскаду. Часто трапляється, що радіоаматор, успішно побудував і експлуатує підсилювач з вихідною потужністю 200-300 Вт; зазнає невдачі при введенні в експлуатацію сконструйованого ним кіловатного підсилювача. Нерідко його запуск такого підсилювача супроводжується яскравим феєрверком з оглушливим звуковим ефектом і їдким "запахом ампера", а у його власника на довгий час залишається незабутнє враження.
Часом, виникає навіть бажання назавжди відмовитися від такого заняття. Коли ж "розтин трагічно загиблого" показує, що пошкоджені не тільки передбачувані високовольтні вузли, Але навіть ділянки схеми, абсолютно не відносяться до анодно-екранним ланцюгах підсилювача, то ця обставина валить в глибоку зневіру від нерозуміння події. Щоб уникнути такої неприємної, але цілком реальної ситуації, необхідно дотримуватись деяких правил і порад, виходячи з досвіду конструювання і експлуатації аматорської та професійної потужної підсилювальної техніки.
Блок живлення є одним з основних і відповідальних вузлів підсилювача потужності. Не кажучи про те, що він повинен бути правильно розрахований і сконструйований, він володіє деякими особливостями, "відсутніми в малопотужних джерелах живлення. Потужний блок живлення складається з двох частин: низьковольтної та високовольтної. Низьковольтна частина має свій силовий трансформатор з необхідними обмотками, випрямлячі, стабілізуючі пристрої і, кал правило, монтуються безпосередньо в корпусі підсилювача.
Окремо розглядається порядок подачі живлячих напруг: накальних, екранних і анодних ланцюгів. У професійній апаратурі застосовується багатоступенева регулювання напруження генераторної лампи. Для продовження терміну служби генераторної лампи в процесі роботи ця напруга підтримується на мінімально можливому рівні, це не зашкодить самого підсилювача. В аматорської конструкції введення. багатоступінчастої регулювання напруження навряд чи доцільно, однак, установка обмежувального резистора в первинної обмотці накального трансформатора з подальшою його блокуванням через одну-дві секунди після включення дуже корисно. Відомо, що опір нитки розжарення лампи, в холодному стані мінімально.
Отже, великий струм при включенні руйнівно діє на нитку розжарення. Обмеження струму в момент включення сприятиме продовженню терміну служби лампи. Робоча накальную напруга повинна відповідати паспортним даним для конкретної лампи при номінальній напрузі мережі живлення. Величина обмежувального резистора в первинної обмотці накального трансформатора вибирається в межах 100. 150 Ом потужністю 5. 10 Вт. Випрямлячі та стабілізатори напруги зсуву і харчування екрануючої сітки особливостей не мають. Напруга випрямлячів має бути достатнім для забезпечення надійної стабілізації при зміні мережі живлення і навантаження.
Дуже важливим моментом є правильна подача напруги живлення на екранну сітку лампи. Цей вузол виявляється найбільш уразливим в разі електричного пробою лампи. Напруга на екранну сітку треба подавати через один або кілька послідовно включених діодів з зворотною напругою більшим, ніж анодное .Напруга лампи. У разі пробою, діоди захистять ланцюга харчування екранної сітки. Іноді можна чути, що такий захист при пробої лампи не допомагає. Руйнуються і самі захисні діоди, і стабілізатор з випрямлячем і навіть обмотка трансформатора. Все це здається неймовірним. Але факт залишається фактом. Що ж відбувається насправді? Чому не рятує діодний захист? А справа ось у чому.
При електричному пробої лампи розряд замикає проміжок катод-анод. У початковий момент часу через цей розряд екранна сітка виявляється замкнутою на катод. Через захисні діоди з джерела екранної напруги на катод проходить імпульс струму, що перевищує граничне значення і пробиває їх; Внаслідок чого екранна сітка через внутріламповий розряд виявляється замкнутою на анод. Анодна напруга через пробиті діоди вільно надходить в ланцюзі харчування екранної сітки і робить свою "чорну справу". Для реального захисту джерела екранної напруги необхідно послідовно с. захисними діодами встановити обмежувальний резистор 20. 50 Ом потужністю 2. 5 Вт. У разі пробою лампи він не дозволить перевищити імпульс струму через діоди більше критичної величини - резистор 30 Ом на рис.1.
Для високої надійності захисні діоди Dзащ. повинні бути обрані з робочим струмом в кілька ампер і з загальним зворотним робочою напругою ланцюжка з діодів, в півтора-два рази перевищує анодное. Корисно також в ланцюг екранної сітки включити запобіжник F. В обов'язковому порядку між екранною сіткою і катодом встановлюється резистор 10. 15 кОм, за яким стікають статичні заряди, що накопичуються на сітці в процесі роботи. Під час відсутності цієї резистора вони можуть спровокувати пробою лампи. Потужність резистора залежить від напруги живлення екранної сітки і вибирається з запасом, зазвичай, 10. 25 Вт. Для того / щоб в режимі прийому не навантажувати джерело екранного напруги і резистор витоку сітки 12К, які виділяють значну кількість тепла, рекомендується при переході на прийом контактами реле К1 розмикати ланцюг харчування екранної сітки.
В "фірмових" лампових панелях в ланцюзі екранної сітки блокуючі конденсатори зазвичай вже встановлені. Однак, крім них не завадить в різних точках монтажу встановити додаткові блокують конденсатори 0,01..0,05 мкФ. Відомо, що незначне збільшення екранного напруги на 15. 20 вольт може привести до солідної збільшенню анодного струму і, з o відповідально, вихідної потужності підсилювача. Цього робити не слід, так як додаткова потужність, навіть на 20%, ніяк не збільшить рівень сигналу на приймальній стороні. Зате, безсумнівно, зросте рівень позасмугових випромінювань і ризик передчасного виходу з ладу самої пампи і Інших деталей підсилювача.
В силу конструктивних особливостей ламп, цілі зміщення керуючої сітки менш схильні до виходу з ладу при пробої лампи, проте, установка обмежувального резистора 50. 500 Ом е ланцюга напруги зсуву буде захищати елементи джерела негативної напруги в екстремальних ситуаціях (100 Ом на рис.1.) . При меншому робочому - струмі керуючої сітки або навіть його відсутності вибирається велика величина резистора. Для підтримки роботи підсилювача в лінійному режимі необхідний контроль струму керуючої сітки. Також корисний контроль струму екранної сітки.
Джерело анодного напруги
Джерело анодного напруги це окремий вузол зі своїм трансформатором, високовольтним випрямлячем і згладжує фільтром. В силу своїх великих габаритів і ваги, він частіше, виконується самостійним блоком і розташовується окремо від підсилювача, і рідше розміщується в корпусі підсилювача. Монтаж усіх вузлів джерела анодної напруги повинен бути особливо ретельним. Якості ізоляції повинна приділятися особлива увага. При приготувань високовольтного трансформатора необхідно застосовувати фторопластову стрічку та інші ізолюючі матеріали високої якості.
Після виготовлення трансформатор бажано просочити в заводських умовах. Для стійок і опор, що підтримують високовольтні деталі, потрібно застосовувати кераміку і фторопласт, По можливості всі деталі, що входять до високовольтний блок живлення, повинні мати великий запас по напрузі, струму, потужності і т.п. Це як раз той випадок, коли "Кашу маслом не зіпсуєш". Конденсатори фільтра повинні мати досить велику ємність, щоб забезпечити мінімальну просідання анодного напруги при максимальному анодном струмі. Це гарантує високу лінійність і максимальну вихідну потужність.
Напруга живильної мережі на первинну обмотку трансформатора слід подавати через плавкий запобіжник або автомат на струм 15. 20А. В обов'язковому порядку подача напруги повинна бути двоступеневою. Спочатку через потужний (50. 100 Вт) резистор 200 Ом і, а потім через кілька секунд в обхід резистора. Схема комутації повинна виключити пряме підключення мережі щоб уникнути пошкодження діодів випрямляча і конденсаторів фільтра, що згладжує.
Висока напруга слід подавати на підсилювач, виключно, через обмежувальний резистор 40. 50 Ом, потужністю 50. 100 Вт і високовольтний запобіжник на струм 2. 3 А. Без обмежувального резистора при короткому замиканні високовольтної ланцюга в підсилювачі (пробою лампи, конденсаторів і т. п.), імпульс струму має нескінченно велику величину (реально, не стільки сотень ампер!).
При цьому може статися пробій випрямних діодів, а також можливий вихід з ладу інших елементів схеми блоку живлення і підсилювача. Наявність обмежувального резистора в ланцюзі високої напруги в разі короткого замикання обмежить імпульс струму до кінцевої величини, яка залежить від величини резистора. Наприклад, при напрузі 3 кВ і резистори 50 6м імпульс струму не зможе перевищити 60А. Він не виведе з ладу десятіамперние діоди випрямляча, а при більшій тривалості імпульсу вийде з ладу лише високовольтний запобіжник.
Хтось може припустити що при наявності запобіжника обмежувальний резистор не потрібен, але це помилка, так як в разі короткого замикання він перегорить останнім унаслідок теплової інерції. В даному випадку для надійності краще пожертвувати невеликим падінням напруги на обмеженому резистори (при струмі 1А і опорі 50 Ом падіння напруги складе всього 50В).
Ні в якому разі не можна подавати висока напруга на анод пізніше екранної напруги. Це може Приверт до неправильного перерозподілу внутрішніх зарядів і пробою лампи. Анодна напруга має подаватися раніше, а зніматися пізніше екранної напруги. В крайньому випадку, одночасно. Якщо в 'підсилювачі анодна напруга подано постійно, а екранне комутується з прийому на передачу, то неправильна подача і зняття напружень виключена.
Висока напруга від блоку живлення зручно подавати по товстому коаксіальному кабелю під фторопластовою ізоляції товщиною 10. 12 мм. А, ось коаксіальні роз'єми Потрібно встановити іншого типу, щоб уникнути помилок при підключенні інших кабелів. По центральній жилі подається плюс, а по оплетке мінус від джерела живлення. Крім цього треба обов'язково з'єднати корпусу підсилювача і блоку живлення товстим, багатожильним проводом 5. 7 мм, з наконечниками на кінцях, що закручуються під гайки. Всі корпуси радіостанції повинні бути надійно заземлені. Цього вимагає техніка безпеки!
Усередині підсилювача високовольтний провід повинен проходити окремо від загального джгута проводів низьковольтних ланцюгів і бажано подалі від нього. При короткому замиканні в високовольтної ланцюга імпульс струму наводить в поруч розташованих проводах значну ЕРС, і може вивести з ладу здавалося б неможливо пов'язані з високовольтними ланцюгами деталі і вузли. Наприклад, може викликати пробою діодів, залипання контактів реле і т.п. Високовольтний випрямляч повинен бути постійно навантажений на потужний резистор, через який в Перебіг 20. 30 сек відбудеться розряд конденсаторів фільтра при відключенні від мережі живлення. Анодна напруга бажано контролювати вбудованим кіловольтметри.
При введенні підсилювача в експлуатацію слід пам'ятати, що генераторні лампи, які тривалий час не були в роботі, або нові лампи вимагають циклу тренування. Справа в тому, що всередині лампи міститься безліч найрізноманітніших матеріалів: металів, сплавів, кераміки і т.п. Всі вони знаходяться в глибокому вакуумі. З плином часу вакуум внутрілампового простору погіршується за рахунок виділення різних газів. Газові нейтралізатори, що знаходяться всередині лампи, активні тільки в розігрітому стані.
Отже, для нейтралізації газів до пріведенія4внітрілампового вакууму в необхідний стан потрібен час для розігріву її в нормальних умовах, інакше кажучи, тренування. У цей період дуже висока ймовірність внутрілампового пробою. Сама лампа, як правило, від цього пробою не постраждає, але, якщо не вжито вищевказані заходи, можуть постраждати деталі і вузли підсилювача і блоку живлення. Для тренування ламп в професійній апаратурі розроблені спеціальні стенди, де проводиться високочастотний нагрів внутрілампових газопоглощающіх матеріалів. Стан вакууму при цьому контролюється вимірюванням струму витоку між електродами при подачі високої напруги на "холодну" лампу. Існують і інші методики, не здійсненні в домашніх умовах.
В аматорській, практиці тренування лампи можна провести безпосередньо в самому підсилювачі. Потрібно лише заздалегідь передбачити можливість подачі половинного анодного напруги і зниженого на 25-30% екранного напруги. Крім цього, буде потрібно зміна напруги зсуву в досить широких межах. Процес тренування це тривала процедура і буде потрібно терпіння при її проведенні. Зате подальша експлуатація підсилювача не піднесе небажаних сюрпризів, Хоча б з боку ламп.
Спочатку лампу (и) треба протримати "під напруженням" і обдувом не менше 24 годин. Потім напруга напруження знімається і лампа добре остуджують. Цей цикл бажано повторити 2-3 рази, Після цього лампа знову почне працювати, подається негативна напруга зсуву (лампа повинна бути надійно замкнені), половинне анодна напруга і зменшене екранне напруга. У цьому стані потрібно протримати лампу ще 24 години. Потім, не відключаючи подані напруги, плавно знижуючи напругу зміщення, треба відкрити лампу до анодного струму 5. 10 мА. Буде потрібно ще почекати 6-8 годин, а потім відкрити Лампу до половини номінального струму спокою (не забувайте про те, що подається половинне анодна напруга). В цьому режимі лампа витримується ще 2-3 години, подається невелика напруга розгойдування для незначного збільшення анодного струму.
Тільки після цього можна налаштувати вихідний контур при включеній навантаженні (антени) і почати працювати в ефірі, поступово збільшуючи напругу розкачки, довівши анодний струм до половини номінального. Не зраджуючи параметрів живлячих напруг слід активно пропрацювати 2-3 тижні, і вже після цього можна подавати повне анодное і екранне напруга, попередньо збільшивши напругу зміщення, довівши струм спокою до номінального значення. Протягом декількох днів робота може проходити при зниженою розгойдування на половинному 'анодном струмі. Після цього розгойдування збільшується до номінального значення, яке відповідає даному типу лампи.
Такий цикл тренування дорогий лампи потужного вихідного каскаду в домашніх умовах, не дивлячись на його тривалість, значно знизить ймовірність виходу її з ладу і підвищить термін експлуатації. Всякий раз перед роботою бажано прогрівати лампу не менше 5 хвилин (тримати включеною під напруженням, і обдувом).