В. Кулагін (RA6LFQ)
"Радіоаматор" №8-95г.
Відсутність силового трансформатора дозволяє зробити конструкцію підсилювача потужності легкої, компактною, з хорошими енергетичними характеристиками. Описана нижче конструкція практично не має дефіцитних деталей, а необхідний мінімум, закладений в конструкцію, можна змінювати в широкому діапазоні.
На рис.1 показаний підсилювач потужності короткохвильової радіостанції, з повним безтрансформаторним харчуванням з незалежним включеному в мережу 220 В (не має значення "полярність" включення вилки живлення в мережу 220В). Гарантія захисту від ураження електрострумом за рахунок оригінального схемотехнічного рішення.
В основу харчування УМ покладено властивість конденсатора обмежувати змінний струм. Якщо через конденсатор подавати змінну напряжете на навантаження, а реактивний опір конденсатора набагато більше опору навантаження, то величина струму буде обмежена конденсатором.
Якщо ємність дуже маленька, то і струм малий. Его властивість малої місткості використовується для забезпечення безпеки роботи, а властивість конденсатора обмежувати струм через навантаження використовується для сигналізації про включення і для харчування Розжарите ламп. Для забезпечення безпеки ємність С9 повинна бути не більше 2200 пФ. Катоди використовуваних ламп не повинні мати з'єднання з напруженням (це ГУ-50. 6П45С і їм подібні).
Технічні характеристики:
- діапазон підсилюються частот 3,5. 28 МГц;
- Rвх 75 Ом;
- Rвих 75 Ом;
- Рвх <30 Вт;
- Вих> 200 Вт.
Власне УМ виконаний але схемою з заземленими сітками з послідовним живленням (для підвищення ККД в діапазоні 28 МГц).
У принциповій схемі можна виділити кілька ділянок:
- ділянку I - захисна і комутаційна апаратура по мережі 220 В. У неї входять F1, F2 і S1. Так як включення в мережу 220 В - незалежне (не грає ролі. Де "фаза", а де "нуль"), то "фаза" (представляє основну небезпеку) з мережі 220 В може бути на будь-якому з проводів 1 або 2, тому необхідне застосування двох запобіжників. З тих же причин S1 комутує обидва дроти;
-ділянку. 2 - мережевий фільтр і сигналізація про ввімкнення, призначені для запобігання перешкод телебаченню н візуальному контролю стану підсилювача. Складається з С1, L1, С2, L2, С3, НL1. Як НL1 може застосовуватися як світлодіод, так і слабкострумові лампи розжарювання (наприклад від ліхтарика 6,3 В);
С3 = 0,022 мкФ -для світлодіодів АЛ402, 3Л102, АЛ102; С3 = 1 мкФ х 400 В -для ламп розжарювання.
Для інших типів джерел світла С3 підбирається щодо достатнього світіння.
С1, С2 - будь-які від 1000 пФ до 6800 пФ на напругу не нижче 400 В.
Особливість мережевого фільтра С1, L1, С2, L2 - він не має з'єднанні з корпусом підсилювача, що значно підвищує безпеку при експлуатації, тому що фаза з ceті через них не потрапляє на корпус (як в звичайних схемах з мережевими конденсаторами) і при відсутності заземлення корпусу УМ не відчувається дія електричного струму;
- ділянку N 3 - джерело живлення накальних і анодних ланцюгів ламп. У нього входять VI. V4, С4, С5, Сб. Його особливості: він ізольований по постійному струму від корпусу підсилювача і зібраний за схемою подвоєння напруги. Для радіолампи неважливо, є з'єднання її з корпусом чи ні, головне - щоб на анод подавався "+", а на катод - "-". Тоді лампа починає працювати. А ось для того щоб сигнали, з якими лампа працює, приходили на неї і йшли в навантаження, служать конденсатори С14, С9, С8, С16, С12, С11, С13 н котушки L5, L6, L7, L4 (L3, L8 - дроселі ВЧ). С4 і С5 згладжують пульсації і обмежують анодний струм ламп. С4 і С5 повинні бути рівні по ємності і мати по 20 мкф на кожні 400 мА анодного струму. Збільшувати значно їх ємність немає сенсу (якщо цього не вимагають застосовувані радіолампи, у яких великий сумарний анодний струм). Якщо все ж виникла необхідність застосувати конденсатори великої ємності, потрібно вжити заходів щодо запобігання кидка струму в перший момент включення в мережу 220 В.
Конденсатор С6 обмежує струм напруження до номінальної величини. Якщо застосовуються інші радіолампи, С6 підбирається за номінальним струмом встановлених радіоламп. С6 можна розрахувати за законом Ома для електричних ланцюгів, що містять реактивні елементи. Схема подвоєння напруги забезпечує достатню анодна напруга для харчування радіоламп типу ГУ-50, 6П45С і їм подібних;
- ділянку N 4 - безпосередньо підсилювач. Він ізольований по постійному струму від корпусу, а але змінному струмі з'єднаний з корпусом через С9, С10, С11, С12, С13.
Так як ємності цих конденсаторів відносно малі, для частоти мережі 220 В дорівнює 50 Гц вони (С9, С10, С11, С12, С13) є дуже великим опором, і 50 Гц на корпус проходить в дуже малому ступені, а ось для радіочастоти вони ( С9, С10, С11, С12, С13) мають низький опір і схема зберігає працездатність.
Конденсатори С8, С9 є блокувальними і замикають високочастотну складову, що проходить по ланцюгах харчування на загальне заземлення через корпус підсилювача.
Розпаювання С8 должнa бути тільки такий як на схемі рис. 1. Конденсатор С8 1000 (6800 пФ) - будь-який на напругу не нижче 1000 В, може бути набраний з двох або трьох послідовно з'єднаних. R1 - для зниження струму через лампи в режимі прийому, R2 -для компенсації паразитних резонансів в дроселі L8.
Реле Р1, Р2, Р3 служать для комутації підсилювача н антени з прийому на передачу. L3 - анодний дросель, необхідний для того, щоб високочастотна складова не проходила в ланцюзі харчування, а виділялася на елементах П-контура, тобто на L4, L5, L6, L7, С10, С12, C11, С13. Високочастотний сигнал подається через вхід X1 підсилювача.
Управління прийому-передачі - через Х2, антена підключається через Х3, а загальне заземлення - через Х4. S2 - для перемикання діапазонів.
C15, V8, R3, С16, ІП1 - індикатор виходу УМ, ІП1 - 50, 100, 200 мкА.
Конструкція і деталі
Підсилювач потужності зібраний в корпусі розміром 320 х 230 х 70 мм з дюралю. Лампи V5, V6, V7 розташовані горизонтально. Між ними має бути невелика відстань для конвекції повітря. Верхня н нижня кришки повинні мати якомога більшу кількість вентиляційних отворів над лампами і підніми, а також - в районі розташування електролітичних конденсаторів С5 і С4. Підсилювач повинен бути на ніжках, щоб нижня кришка не стояла щільно на столі. Це дає вільний прохід повітря для охолодження ламп.
Розташування деталей показано на рис. 2.
Інші деталі встановлені навісним монтажем або на проміжних ізоляційних стійках. Лампи від випрямляча в С4, С5, С6 повинні бути обгороджені перегородкою.
Елементи П-контура, S2, L4, L5, L6. L7 змонтовані безпосередньо па Галеті S2 за рахунок подовжених гвинтів.
Котушки L5, L6, L7 -бескаркасние, вони намотані на оправці діаметром 15 мм н містять 6 витків дроту ПЕВ-1 діаметром 1,5 мм, довжина намотування - 25 мм.
Котушка L4 розміщена на тороїдальним сердечнику з текстоліту, гетинаксу, фторопласту або іншого ізоляційного матеріалу. Якщо нічого подібного не виявилося під рукою - не засмучуйтеся, можна використовувати дві керамічні основи від старих галет, зібрані з зазором. Замість тороїдального каркаса також можна використовувати шматок пластмасової труби. L4 містить 60 витків, відводи - від 2, 4, 18, 32, намотування - виток до витка. Провід ПЕВ-1 - 0,6 мм, перші 4 витка - проводом діаметром 1 мм.
Дросель L3 намотаний на будь-якому ізоляційному матеріалі, містить 160 витків, дріт - ПЕВ-1 діаметром 0,25 мм. L3 у виготовленні некритичний, тому що варто після елементів П-контура, і основна потужність ВЧ напруги виділяється на елементах П-контура, а не на ньому.
Дросель L8 намотаний на феррите 400НН, 600НН від магнітної! антени радіоприймачів або на осерді від контурів діаметром не менше 5 мм, містить 25. 30 витків, дріт - ПЕВ-1 - 0,27, намотування - звичайна.
Дроселі L1 і L2 також намотані на фериті або осерді від контурів і містять по 25 витків того ж дроту, намотування - звичайна або внавал.
Конденсатори С12 і С13 - від побутових радіомовних приймачів 2 х 12/495 пФ; секції включені паралельно.
С12 - ротор і статор проріджені через одну пластину.
С7 - МБГО-2 - 10 мкФ на напругу не менше 400 В. Конденсатори С8, С9, C10, С11, С14 - слюдяні (наприклад КСВ-5, КСВ-9) на робочу напругу не менше 1000 В. Можуть бути також набрані з декількох послідовно з'єднаних конденсаторів. Конденсатор С15 - КТК; С1, С2 -0,05. 0,01 КБГІ на робочу напругу не нижче 400 В, можуть застосовуватися КС0; МБМ - будь-які від 1000 пФ - 0.05 мкФ х 400 Н - не менше; С4, С5 - К50-2Е; К50-7 і т.д. 30. 40 мкФ на робочу напругу не менше 350 В (наприклад малогабаритні від телевізорів).
VI. V4 --Д246Б або їм подібні.
V8 - - Д9Б. Д2В, Д18, Д20, КД503 і т.д.
Реле Р1, Р2, Р3 можуть бути будь-які і включатися як послідовно, так і паралельно, це залежить від величини Uупр.
Ручки і перемикачі закріплені на передній панелі і не вимагають перехідних втулок.
С12, С13 закріплені на нижній кришці.
налагодження
Налагодження підсилювача при справних елементах зводиться, в основному до підбору индуктивностей котушок L5, L6, L7 на діапазоні 28 МГц і відводів L4 на інших діапазонах.
Зрушуючи або розсовуючи витки котушок L5, L6, L7, потрібно домогтися максимальної потужності на виході підсилювача в діапазоні 28 МГц, при цьому не потрібно забувати вимикати його з мережі, тому що елементи П-контура знаходяться під напругою.
Потім переходять на низькочастотні діапазони н підбирають відводи у котушки L4. При налаштуванні до виходу підсилювача повинен бути підключений еквівалент 75 Ом (в крані випадку - лампа розжарювання, або свідомо налаштовані антени).
При налаштованому П-контурі і потужності на вході - 30 Вт сумарний анодний струм ламп становить 400. 450 мА, при напрузі анод-катод - 620 В.
Техніка безпеки
Перший пункт техніки безпеки - "Інструкція про експлуатацію приймально-передавальних радіостанцій" - забороняє експлуатацію передавальних пристроїв без надійного заземлення.
Працюючий УМ забезпечує безпеку оператора навіть при відсутності заземлення, хоча схема і не має релейних або електронних схем захисту на відсутність заземлення. У разі, коли "фаза" з мережі 220 В приходить але проводу N 2, напруга на корпусі підсилювача (при відсутності заземлення) не здатна створити струм, що вражає організм людини, тому що потрапляє на корпус підсилювача в основному через С9, який має дуже великий опір на частоті 50 Гц. Конденсатор С9 є "родзинкою" в цій схемотехнике і його ємність не повинна бути більше 2200 пФ. У цьому випадку струм між корпусом і загальним заземленням становить не більше 300 мкА, що безпечно для людини н практично не відчувається. Конденсатор С9 повинен мати "запас" за робочою напругою. С1, С2, С8 не повинні мати з'єднання з корпусом (в іншому випадку безпека не забезпечена). Ємність цих конденсаторів може бути будь-який від 1000 пФ до 6800 пФ. Якщо ж "фаза" з мережі 220 В приходить по дроту N1, на корпусі підсилювача практично немає потенціалу. Це включення можна назвати бажаним, але абсолютно не обов'язковим. Бажане (але не обов'язкове) включення в мережу 220 В можна визначити за допомогою вольтметра, включеного між корпусом підсилювача і загальним заземленням.
Змінюючи "полярність" включення штепсельної вилки в розетку 220 В, знаходять положення, при якому вольтметр не вказує напруги між корпусом УМ і заземленням.
Роблять мітки на розетки живлення має бути і розетки 220 В - це і буде бажане включення. Але безпека гарантована при будь-"полярності" включення в 220 В.