Стабилизатор экранной сетки • HamRadio
Стабилизатор экранной сетки, в любительских передатчиках широко применяются генераторные тетроды ГУ-74, ГМИ-11 и другие.
Схема стабилизатор экранной сетки показана на рисунке.
Такие лампы имеют одну неприятную особенность, связанную с возникновением динатронного эффекта, который проявляется в том, что напряжение на экранной сетке самопроизвольно увеличивается до опасных значений, выводящих лампу из строя.
Динатронный эффект возникает в момент перехода усилителя в глубоко “недонапряженный” режим, который получается не только при изменении напряжения возбуждения или постоянных напряжений на электродах лампы, но и при изменении связи с антенной. Очевидно, что неправильная или небрежная настройка усилителя может привести к выходу из строя лампы.
Широко распространенные последовательные стабилизаторы напряжения не спасают лампу от повышения экранного напряжения, более того, сам стабилизатор может быть выведен из строя повышенным обратным напряжением. Предлагаемый параллельный стабилизатор напряжения в наибольшей степени удовлетворяет требованиям, возникающим при питании экранной сетки генераторных ламп. Такой стабилизатор имеет низкий КПД, но это неважно, поскольку мощность, потребляемая экранной сеткой, невелика.
Схема стабилизатор экранной сетки не требует специальных пояснений, транзисторы можно применять и другие, при этом регулирующий транзистор должен иметь максимально допустимое коллекторное напряжение не менее 400 В Площадь радиаторов, на которых установлены регулирующий транзистор VT1 и диод VD3, зависит от тока, потребляемого экранной сеткой
Стабилизатор напряжения экранной сетки ГУ-78
В один прекрасный день сгорел усилитель на ГУ-78 известного производителя. Причем, сгорели трансформатор и плата стабилизаторов, усилитель внутри покрылся жирным слоем электропроводящей сажи. К тому же, вытекший компаунд из трансформатора залил эту плату. Воздуховод, отводящий воздух просто расплавился. А мог и дом сгореть:
А вот уже очищенная плата:
Очевидно, что защита не спасла и лампу пришлось выбросить. Но это и не мудрено при таком решении:
Транзистор пробило, после чего реле К13 безуспешно пыталось спасти положение и выжгло в плате пятно, но это уже было бессмысленно.
Учитывая произошедшее было принято решение создать простое и надежное решение с минимумом деталей и оно вот (верхний фрагмент):
Монтаж выполнен на очищенную от деталей «родную» плату с фото выше. Реле К13, по-прежнему осуществляет защиту, причем весьма качественно, срабатывая уже при 2.5 вольтах падения напряжения на R6. Реле К1 срабатывает во время TX/RX и осуществляет две функции: замыкание сетки на землю в режиме RX (что исключает динатронный эффект), а также разгружает стабилитроны в режиме RX (они не греются, т.к. ток стабилизации мал). Кстати сами стабилитроны посажены на очень простые радиаторы и вся плата сделана быстро и на коленках:
Плата стабилизаторов размещена на заднюю стенку вертикально в подвале. Резистор R5 логичней расположить прямо на электродах лампы, уменьшив его мощность, т.к. там поток воздуха. А вообще, если стабилитроны будут напрямую подключены к электродам лампы, при ином исполнении, то R5 и не нужен.
Более точным подбором R2 также можно улучшить коэффициент стабилизации, особенно при изменении режимов. Но стОит ли это делать ради 2-3 вольт, решать каждому самостоятельно, учитывая нестабильность напряжения первичной сети.
К слову сказать, трансформатор — от звукового усилителя УО-15. Прекрасно подходит по напряжениям как для обеих сеток, так и для управляющих напряжений, хоть и великоват, но в блоке всегда есть для него место.
Уже год прошел — стабильная работа, четкое срабатывание защиты при превышении тока второй сетки выше 120мА.
Спасибо RG9A и RA9DK за предметное обсуждение.
5.09.2018
Советы при конструировании усилителя мощности PA | RUQRZ.COM
Питание цепи экранной сетки
Если напряжение вторичной обмотки трансформатора имеет необходимую величину, а после выпрямительного моста использован конденсатор емкостью не менее 10…20 мкФ, напряжение экранной сетки не нуждается в стабилизации. Всегда необходимо стремиться к тому, чтобы на экранной сетке было максимально допустимое напряжение, ибо чем больше напряжение на экранной сетке, тем большее отрицательное напряжение смещения можно подать на управляющую сетку. В результате этого, при заданной амплитуде управляющего сигнала меньше сеточный ток (или же необходима меньшая мощность возбуждения), и обеспечивается более легкий режим работы управляющей сетки.
Если же раздобыть соответствующий трансформатор не удалось (т.е. на нем нет необходимой обмотки), напряжение для экранной сетки получается традиционным способом из более высокого — с помощью стабилизатора на биполярных транзисторах:
В случае короткого замыкания переход коллектор-эмиттер транзистора VT1 должен выдерживать приложенное напряжение питания и, из-за «горячего окружения», иметь приличный запас рассеиваемой мощности
Подчеркнем еще раз, что если на экранной сетке имеется напряжение, а на аноде напряжение отсутствует, экранная сетка очень быстро перегорает (все эмиттированные электроны «улавливаются» сеткой). Если упомянутый выше способ ограничения тока нежелателен, необходимо искать другое решение.
Для того чтобы возникающий из-за тока покоя дробовой шум не ухудшал чувствительность приемника, желательно, чтобы во время приема лампа передатчика была «хорошо заперта». Это нужно сделать еще и по той причине, чтобы анод имел возможность остыть, а рассеивание током покоя нескольких сот ватт не слишком быстро вращали электросчетчик. Если используется несколько анодных напряжений, желательно иметь возможность точной установки рабочей точки. Например такая схема:
Поскольку при возникновении сеточного тока на сетке появляются, несмотря на отрицательное напряжение, избыточные электроны, она, как правило, работает как источник тока. Поэтому регулировку можно осуществлять только с помощью т.н. шунтового регулятора; наиболее просто такой регулятор можно построить с помощью стабилитрона, отводящего избыточные электроны на землю. И действительно, такой диод можно использовать (в более старых схемах вместо него использовались газонаполненные стабилизаторные лампы). Однако, недостаток такого решения в том, что при возможном выходе диода из строя возникает, как правило, короткое замыкание, и сетка «садится на землю», так что лампа также может выйти из строя. Кроме того, настройка в этом случае должна осуществляться индивидуально, т.е. напряжение необходимо «настраивать» очень точно. Приведенная схема выше относится, по сути дела, к такому же типу — это стабилитрон с добавками. Если установить стабилитрон (или его эквивалент) не в цепи сетки, а в катодной цепи можно сэкономить на блоке питания:
Серьезным недостатком такого решения будет то, что в этом случае на сетке будет отрицательный потенциал, а на катоде — положительный, поэтому напряжение анод-катод будет меньше. К тому же, через стабилитрон протекает катодный ток, так что мощность рассеивания будет больше. Например, для лампы ГУ-81, у которой остаточное напряжение анод-катод может быть 160 В, а катодный ток — 800 мА, может рассеиваться более 130 Вт! Эта мощность вначале выделяется на аноде, а затем ее должен рассеять транзисторный аналог стабилитрона!
Практическое решение такое:
Здесь отрицательное предварительное смещение примерно равно 32 В, а катодный ток — примерно 400 мА, так что все еще теряется около 13 Вт.
Во многих случаях возникает дополнительная проблема, обусловленная тем, что регулировка мощности в трансиверах не совсем корректна, и, например, при установленной выходной мощности трансивера 10 Вт и переходе на передачу, в течение нескольких миллисекунд на выходе будет 100 Вт, что приведет к чрезвычайно опасным избыточным токам. В рекомендуемой второй схеме при протекании по резистору 1 Ом тока, примерно равного 600 мА, открывается токоотслеживающий транзистор VT2, «отсасывающий» ток базы регулирующего транзистора, так что при токе 600 мА схема превращается из генератора напряжения в генератор тока.
Характеристика схемы, настроенной на напряжение 34 В:
Из-за небольшого β транзистора VT3 2N3055, транзистор VT1 (ВСЗОЗ) необходимо охлаждать. Эти два транзистора должны надежно выдерживать напряжение запирания лампы (не менее удвоенного напряжения смещения). Схема получится более надежной, если заменить транзистор 2N3055 на n-p-n транзистор. Дарлингтона такой же мощности. Конденсатор 10 нФ демпфирует выбросы напряжения, защищая транзистор от пробоя, и, кроме того, обеспечивает заземление катода лампы по высокой частоте.
Что еще почитать по теме:
Стабилизатор экранной сетки — Усилители мощности ВЧ
В усилителях мощности KB радиостанции на современных радиолампах (например, ГУ-43Б и ей подобные) крайне желательны стабилизация напряжения на экранной сетке, а также защита этой сетки по току, поскольку максимальная мощность, рассеиваемая этой сеткой, обычно невелика. Естественно, что такой стабилизатор можно реализовать и на лампах но в современных устройствах для решения этой задачи лучше подходят транзисторные стабилизаторы напряжения с защитой по току.Схема такого стабилизатора, предназначенного для выходного каскада усилителя мощности на радиолампе 4СХ1000, была разработана немецким коротковолновиком Вольфгангом Боршелем (DL2DO) и опубликована в журнале CO-DL (Wolfgang Borschel. Stabile Schrimgitterspa- nung in Roerenendstuffen CO-DL 2006. № 5. S 332, 333). Она приведена на рисунке:
С некоторыми очевидными модификациями этот стабилизатор подойдет для усилителей на многих других подобных радиолампах, поскольку требуемое напряжение для экранной сетки обычно лежит в пределах 300 . 500 В, а предельный ее ток — это десятки миллиампер. Так, для радиолампы 4СХ1000 рекомендуемое значение напряжения на экранной сетке — 300 В, а рабочий ток — около 40 мА. Максимальная мощность, которую может рассеивать экранная сетка этой лампы. — 12 Вт. Под эти параметры и сконструирован стабилизатор напряжения и его защита.
Переменное напряжение 275 В с вторичной обмотки трансформатора Т1 выпрямляется диодным мостом VD1 — VD4. Тип диодов в оригинале материала отсутствует, но ясно, что они должны быть рассчитаны на допустимое обратное напряжение не менее 600 В и выпрямленный ток не менее 100 мА. Значение стабилизированного напряжения на выходе стабилизатора задает цепочка из трех включенных последовательно стабилитронов VD5—VD7, каждый из которых имеет напряжение стабилизации 100 В и максимальный ток стабилизации 9 мА.
На транзисторе VT2 собран узел защиты по току нагрузки. Если падение напряжения на резисторе R4 превысит 0.6 В, этот транзистор откроется и начнет шунтировать эмиттерный переход транзистора стабилизатора напряжения VT1. Последний при этом закрывается, снижая напряжение на выходе стабилизатора и ток нагрузки.
Резистор R1 (допустимая мощность рассеивания — 3 Вт) несколько уменьшает напряжение на коллекторе транзистора VT1, облегчая тем самым его тепловой режим, а резистор R5 задает некоторый начальный ток через транзистор стабилизатора. Это желательно поскольку во многих усилителях мощности цепи экранной сетки при приеме вообще отключают от источника питания.
Кроме BU208, в качестве регулирующего транзистора можно использовать BU105 или BU108, а из отечественных — например, КТ839А.
Поделитесь записью в своих социальных сетях!
При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!
Стабилизатор напряжения экранной сетки РА
В усилителях мощности KB радиостанции на современных радиолампах (например. ГУ-346 и ей подобные) крайне желательны стабилизация напряжения на экранной сетке, а также защита этой сетки по току, поскольку максимальная мощность, рассеиваемая этой сеткой, обычно невелика Естественно, что такой стабилизатор можно реализовать и на лампах но в современных устройствах для решения этой задачи лучше подходят транзисторные стабилизаторы напряжения с защитой по току. Схема такого стабилизатора, предназначенного для выходного каскада усилителя мощности на радиолампе 4СХ1000, была разработана немецким коротковолновиком Вольфгангом Боршелем (DL2DO) и опубликована в журнале CO-DL (Wolfgang Borschel. Stabile Schrimgitterspa- nung in Roerenendstuffen CO-DL 2006. № 5. S 332, 333). Она приведена на рисунке.
С некоторыми очевидными модификациями этот стабилизатор подойдет для усилителей на многих других подобных радиолампах, поскольку требуемое напряжение для экранной сетки обычно лежит в пределах 300 . 500 В, а предельный ее ток — это десятки миллиампер. Так, для радиолампы 4СХ1000 рекомендуемое значение напряжения на экранной сетке — 300 В, а рабочий ток — около 40 мА. Максимальная мощность, которую может рассеивать экранная сетка этой лампы. — 12 Вт. Под эти параметры и сконструирован стабилизатор напряжения и его защита.
Переменное напряжение 275 В с вторичной обмотки трансформатора Т1 выпрямляется диодным мостом VD1 — VD4. Тип диодов в оригинале материала отсутствует, но ясно, что они должны быть рассчитаны на допустимое обратное напряжение не менее 600 В и выпрямленный ток не менее 100 мА. Значение стабилизированного напряжения на выходе стабилизатора задает цепочка из трех включенных последовательно стабилитронов VD5—VD7, каждый из которых имеет напряжение стабилизации 100 В и максимальный ток стабилизации 9 мА.
На транзисторе VT2 собран узел защиты по току нагрузки. Если падение напряжения на резисторе R4 превысит 0.6 В, этот транзистор откроется и начнет шунтировать эмиттерный переход транзистора стабилизатора напряжения VT1. Последний при этом закрывается, снижая напряжение на выходе стабилизатора и ток нагрузки.
Резистор R1 (допустимая мощность рассеивания — 3 Вт) несколько уменьшает напряжение на коллекторе транзистора VT1, облегчая тем самым его тепловой режим, а резистор R5 задает некоторый начальный ток через транзистор стабилизатора. Это желательно поскольку во многих усилителях мощности цепи экранной сетки при приеме вообще отключают от источника питания.
Кроме BU208, в качестве регулирующего транзистора можно использовать BU105 или BU108, а из отечественных — например, КТ839А.
Метки: КВ радиостанции, Радиолампы, Стабилизатор напряжения, Экранная сетка.
