Анодний дросель. Анодний дросель Як виготовити анодний дросель для кв підсилювача

Ну, люблю я радіолампи ...
Сергій Комаров (UA3ALW)

При роботі вихідних каскадів передавачів з паралельною схемою включення контуру і подачі живлення в анодному ланцюзі часто буває, що анодні дроселі гріються і горять. Конструкцій анодних дроселів опубліковані десятки, але ні в одній статті немає чітких рекомендацій з проектування дроселів для передавачів з АЕМ діапазону 200 м. Оскільки радіомовні передавачі працюють безперервно багатьма годинами, не виключаючи, проектування надійного анодного дроселя - актуальне завдання.

Частина 1. Коструктівние аспекти проектування. Формула оптимального дроселя.

Анодний дросель в схемі паралельного живлення вихідного каскаду передавача (Рис. 1) служить для подачі напруги живлення на анод лампи і одночасно з цим він не повинен пропускати через себе змінну складову анодного струму, тому, в джерело Еа, яка повинна надходити в вихідну коливальну систему . Однак, нічого ідеального не буває, і анодний дросель не може мати нульове опір на постійному струмі і нескінченно велика на змінному робочої частоти. І змінний струм в дросель таки-тече.

До анодному дроселя пред'являється багато суперечливих вимог, які в цій статті ми розберемо і по можливості задовольнимо. Не забудемо і про конденсатори Сб і Ср, режими і номінали яких залежать як від параметрів анодного ланцюга, так і від вибору дроселя.

З точки зору отримання максимальної добротності (мінімізація ВЧ втрат) дросель повинен бути одношаровим і великого діаметру. Відомо навіть співвідношення для отримання максимальної індуктивності при мінімальній довжині дроти: довжина намотування в 2,5 рази менше її діаметра. Тобто, він повинен являти собою товсту і дуже коротку котушку.

З точки зору зменшення втрат на вихрові струми, одношаровий дросель повинен бути намотаний проводом не товще 0,6 мм (оптимально - 0,3 ... 0,6). При діаметрі менше 0,3 мм плавно зростає активний опір, і збільшуються теплові втрати, а при діаметрі більше 0,6 мм досить різко зростають втрати на вихрові струми. При багатошарової намотуванні оптимальний діаметр проводу лежить в межах 0,2 ... 0,35 мм. При більш товстих проводах втрати на вихрові струми збільшуються настільки, що загальний опір котушки різко збільшується і добротність швидко падає. При використанні літцендрата перетин дроту в порівнянні з одножильним, може бути збільшено, оскільки жилки тонкі і втрати на вихрові струми не значні. У межі, для багатошарових дроселів потужних передавачів ДВ діапазону (153 ... 283 кГц) можна рекомендувати літцендрата з діаметром жилок до 0,25 мм.

З точки зору зменшення ВЧ втрат за рахунок поверхневого ефекту (на частотах до 3 МГц), дросель повинен бути намотаний літцендратом з діаметром однієї жилки не більше 0,1 мм.

З точки зору мінімізації витіснення струму з перетину дроту за рахунок магнітного поля, Створюваного сусідніми витками, дросель треба мотати з кроком не менше, ніж два діаметра дроту, а при багатошаровому намотуванні робити відстань між шарами, рівне діаметру дроту. Втім, при перехрещенні витків в сусідніх шарах, цей ефект значно послаблюється і тут нам допоможе намотування «Універсал».

Коли в дроселі багато витків розміщених у багатьох шарах, зростає його міжвиткова і межслойная ємність, дросель перестає працювати як індуктивність і починає проводити через себе ємнісні струми, що призводить до зниження його еквівалентного опору і збільшення відгалуження в нього змінної складової анодного струму. Таким чином, для виконання своїх фільтруючих функцій дросель повинен працювати на частотах нижче власного резонансу.

Каркас дроселя повинен бути досить жорстким і одночасно з мінімальною кількістю стороннього матеріалу в магнітному полі (трубка з тонкими стінками або окремі ребра).

З падінням напруги і втратами потужності на опорі обмотки, як наслідок, з діаметром намоточного дроти, інженери розібралися давно, ще коли в позаминулому столітті проектували перші трансформатори. З радіоаматорських довідників 50-х років минулого століття відома формула вибору оптимального значення діаметра мідного намоточного дроти d (мм) \u003d 0,02 √I (мА), Чтосоответствует щільності струму в проводі 3,18 А / мм 2 , І практично всі вироблені трансформатори для наземної апаратури (в тому числі ТАН, ТН, ТА і ТПП) пораховані саме по ній. Але оскільки в трансформаторах тепловідвід від проводу утруднений (витки розташовані всередині товстої обмотки, ізольованою пошарово і зовні електро- і теплоізоляційними матеріалами), а в дроселях витки розташовуються відкрито, обмотки тонкі і конвекційний тепловідвід від них набагато краще, то можна допустити щільність струму в обмотці до 4 А / мм 2 , А іноді і до 4,5. Тому 10% перевантаження дроселя по току (щодо розрахункового значення 4 А / мм 2 ) Цілком допустима.

Велику індуктивність при мінімальній довжині дроти можна отримати, використовуючи багатошарову намотування. Чим кучнее розташовані витки, тим, при тій же довжині дроти індуктивність буде більше за рахунок взаємоіндукції. Для зменшення міжвиткової ємності використовуємо многосекционную намотування типу «Універсал».

Діаметр каркаса дроселя візьмемо в кілька разів меншим (в 3 ... 4), ніж діаметр котушки коливального контуру, оскільки від діаметра індуктивність і активний опір залежать лінійно, від числа ж витків опір залежить лінійно, а індуктивність - квадратично. Виходячи з цього, для досягнення потрібної індуктивності, будемо перехресно мотати багато витків на відносно невеликому діаметрі. Крім цього, негативний вплив міжвиткової ємності при малій довжині витка позначиться на більш високій частоті. Але при малому діаметрі намотування у котушки виходить мала добротність (Q \u003d ХДР /r піт), - ростуть ВЧ втрати в дроселі. Однак, всі суперечливі вимоги вдається задовольнити.

Остаточна формула оптимального средневолнового ВЧ дроселя: Багато витків на відносно невеликому діаметрі: вузькими секціями з намотуванням «Універсал», на малій відстані один від одного і з великим числом секцій! Гарячий кінець дроселя - на початку намотування. Збільшення діаметра каркаса дає збільшення добротності Q (зниження втрат), тому для різних рівнів потужності передавачів будуть потрібні дроселі різного діаметру.

Для прикладу, фотографія дроселя УШ4.775.000 индуктивностью 5000 мкГ промислового лампового (ГУ-81М) средневолнового морського передавача «Волхов-М» вихідною потужністю 300 Вт (АМ, CW) діапазону частот 400 - 535 кГц (гарячий кінець - зліва, кріплення - справа ) Фото 1:

Діаметр каркаса дроселя 30 мм, довжина 104 мм, ширина секції 6 мм, відстань між секціями 3 мм, число секцій - 7, загальна довжина намотування дроселя 60 мм, товщина намотування 2,5 мм, дріт ПЕЛШКО 0,25 мм, число витків в однієї секції 89. Діаметр контурного варіометра, з яким дросель працює «в парі», - 100 мм. Добротність дроселя 55 на частоті 460 кГц. Ємність блокувального конденсатора з холодного кінця дроселя 3900 пф (КСВ-13).

Тепер про змінної складової струму через дросель. Саме вона визначає реактивну потужність дроселя.

І в нашому випадку це також буде оптимальним рішенням. Однак, ніхто не забороняє свободу творчості і якщо Вам все-таки хочеться застосувати паралельну схему в передавачах потужністю 2 ... 5 Вт, то можливі два виходи. Перший - найкращий, це, все-таки, відмовитися від дроселя (наполягаю) і перейти до послідовної схемою живлення анодного ланцюга вихідного каскаду, пустивши змінну і постійну складові анодного струму через контурну котушку. Другий - оскільки потужність передавача і ток анода малі, вибрати індуктивність дроселя, при якій ХДРмайже зрівняється з Ra. - При малої потужності і харчуванні від електромережі, ККД передавача не дуже важливий і з активними втратами в дроселі можна миритися. - Навіть при добротності дроселя Q \u003d 10 (ну, вже, нижче нікуди), ККД передавача через втрати в дроселі знизиться лише на 7% (втрати - половина від 1 / Q, оскільки через дросель тече 0,707 змінної складової анодного струму). Ну, і, 150 мВт (5% від 3 Вт) не перегріються дросель.

З точки зору втрат енергії в самому дроселі і його розігріву, змінна складова струму дроселя I д 1 має визначальне значення. З урахуванням відносно великого співвідношення між індуктивним і активним опорами котушки дроселя на робочій частоті, модуль його повного опору буде приблизно дорівнює індуктивному опору, і I д 1 визначається як відношення змінної складової анодного напруги до індуктивному опору дроселя: I д 1 \u003dUa / ХДР.

Втрати в дроселі на змінному струмі P д1 \u003dI 2 д 1 ХДР /Q = (Ea -Ea min) 2 / (kRaQ).

Поклавши, наприклад, потужність передавача 5 Вт і ХДР \u003d 1,3Ra, При Ea \u003d 250 В; Ea min \u003d 60 В (впізнається лампа 6П1П або 6П6С); при добротності дроселя 30, втрати в ньому складуть:

P д1 \u003dU 2a / (kRaQ) = 190 2 / (1,3 х 3610 х 30) \u003d 0,256 Вт; при Q \u003d 15 вони подвояться, але все одно полватта дросель НЕ перегріються.

Тому в передавачах з потужністю в районі 5 Вт так і чинимо: ХДР \u003d 1,3 Ra. Однак, як кращий варіант для потужностей передавача в одиниці ватів і менш, пам'ятаємо про послідовну схему анодному ланцюзі (Рис. 2) - наполягаю втретє!

Зі збільшенням потужності передавача зростають напруги, струми і втрати в дроселі і падає необхідна індуктивність. Наприклад, на потужності в 25 Вт, реактивна потужність дроселя в 15 Вт і втрати близько 2 Вт, при Q \u003d 15, вже викличе складнощі його реалізації. Тому змінна складова струму анода, відгалужується в дросель повинна бути менше, а його індуктивний опір, відповідно, більше. При співвідношенні опорів ХДР \u003d 2,5 Ra, Реактивна потужність дроселя складе 16% від вихідної потужності передавача, що за абсолютним значенням потужності втрат нагадує попередній випадок. Втрати малі. Годиться.

При потужностях передавача в 100 Вт, шоста частина потужності вже істотна і втрати можуть виявитися відчутні. Збільшивши співвідношення опорів до ХДР \u003d 5 Ra, Реактивна потужність дроселя зменшиться, а втрати залишаться колишніми, 0,5 ... 1 Вт в залежності від добротності дроселя. Маються на увазі найбільш часті значення добротності дроселя 15 ... 30.

При потужностях в 400 - 500 Вт і вище бажано, щоб активна потужність, що розсіюється на дроселі, не перевищувала б перших одиниць ват, відповідно, реактивна, не була б більше сотні. Співвідношення ХДР \u003d 7 Ra, Дозволяє реалізувати цю умову.

Якщо ж Ви вважаєте припустимим нагрів дроселя при роботі передавача (наприклад, в широкосмугових зв'язкових радіостанціях, не призначених для тривалої роботи на передачу), то можливе зниження k до значення, при якому втрати в дроселі не перевищать задану Вами норму і, як наслідок, температуру перегріву дроселя.

У літературі відомо співвідношення для анодних дроселів передавачів: відношення площі бічної поверхні одношарової намотування до потужності розсіювання має бути приблизно 20 см 2 / Вт. При меншому значенні дросель буде перегріватися, при більшому - не раціонально обраний каркас занадто великого діаметра. Оскільки поперечний переріз кожної секції дроселя з намотуванням «Універсал» відносно невелика, обмотка розбита на секції, які віднесені один від одного і між ними має місце конвекційне охолодження, цілком допустимо орієнтуватися на наведене співвідношення.

Площа бічної поверхні дроселя УШ4.775.000 становить:

S пліч \u003d Π Nс [(D 2 в - D 2 к) / 2 + Dв lз] \u003d 7 π [(3,5 2 - 3 2 ) / 2 + 3,5 х 0,6] \u003d 81,9 см 2 ;

де, Nc - число секцій; Dв - зовнішній діаметр намотування секції; Dк - діаметр каркаса; lс - ширина секції. З огляду на, що кожні 20 см 2 бічній поверхні обмотки можуть розсіяти 1 Вт, допустима потужність розсіювання на цьому дроселі складе 4 Вт.

чим могутніше передавач і чим довше він працює на передачу в штатному режимі (особливо це актуально для радіомовних передавачів), тим ретельніше треба проектувати дросель в його анодному ланцюзі, і вибирати каркас більшого діаметру, щоб забезпечити високу добротність, або (на частотах до 2,5 ... 3 МГц) використовувати для намотування літцендрата.

Індуктивний опір анодного дроселя на нижній робочій частоті діапазону має бути приблизно в обумовлений вище k раз більше, ніж еквівалентний опір навантаження в анодному ланцюзі Ra, При якій вихідний каскад передавача видає задану потужність. точність значення ХДРв межах ± 12 ... 15% цілком допустима при проектуванні одночастотне передавача, а ось при роботі в смузі частот, треба вже укладатися в більш жорсткі допуски, оскільки у реальних дроселів співвідношення верхньої і нижньої робочих частот рідко буває більше 1,5. Тому перед тим, як проектувати анодний дросель, треба розрахувати опір Ra. Оскільки ряд вихідних потужностей передавачів заданий Технічними вимогами, а номенклатура рекомендованих радіоламп для малопотужних передавачів конечна, можна скласти таку таблицю:

Таблиця 1.

P ніс

Вихідна лампа

Е а ніс

Е а min

P д 1 *

2 х 6П6С, 6П1П

2 х 6П43П, 6П18П

2 х 6П37Н, 6П41С

2 х 6П37Н, 6П44С

Примітки: Потужність у ватах, напруги в вольтах, струми в міліампер, опору в Омасі, діаметр дроту в міліметрах, індуктивність в мікрогенрі. Анодні напруги наведені з урахуванням того, що лампи працюють в імпульсному режимі і напруга Е а ніс присутній на аноді замкненими радіолампи; на аноді відкритою радіолампи присутня напруга еа min. Через дріб дані значення Ra між анодами ламп в двотактної схемою. Множники 2 х, 4 х показують скільки радіоламп працюють в вихідному каскаді передавача під керуванням багатофазного синтезатора.

* Втрати в дроселі на ВЧ розраховані: для рядків 1 ... 4 при Q \u003d 16; для рядків 5 і 6 при Q \u003d 22; для рядків 7 ... 12 при Q \u003d 30; для рядків 13 ... 16 при Q \u003d 40. ** Радіолампа 1П24Б призначена для носяться портативних передавачів на батарейках.

Розрахункові співвідношення для значень, наведених у таблиці, справедливі для граничного режиму класів Ві С,а також для імпульсного режиму класів Dі F inv:

1. Амплітуда змінної напруги на аноді лампи: Ua \u003d Е а ніс -Ea min;

2. Еквівалентнаопір: Ra \u003dU 2a / 2P ніс;

3. Ефективне значення змінної складової струму дроселя: I д 1 \u003d 0,707Ua /kRa;

4. Визначення постійної складової струму анода зажадає декількох дій:

4.1. Амплітуда струму першої гармоніки Ia 1 \u003d 2P нес /Ua;

4.2. Амплітуда імпульсу анодного струму Ia max \u003dIa 1 / α 1;

4.3. Постійна складова струму анода: Ia 0 = Ia max α 0;

де α 1 \u003d 0,604 і α 0 \u003d 0,401 - коефіцієнти розкладання плоского імпульсу при шпаруватості q \u003d 5/2 \u003d 2,5 (При використанні синтезатора С9-1449-1800), почергової роботі двох радіоламп і з урахуванням реальної тривалості фронтів імпульсів струму анода 20 ... 25 нс). Для збудження вихідного каскаду передавача від синтезатора С9-1449-1800-4, що має шпаруватість вихідних імпульсів 5,333, α 1 \u003d 0,587 і α 0 \u003d 0,377.Якщо ж Ви хочете робити передавач для лінійного посилення в режимі класу В, з початковим струмом лампи лише встановлює робочу точку в початок лінійної дільниці (для SSB або OFDM сигналів), то кут відсічення складе 90 ° , А форма імпульсу струму стане косинусоидальной, коефіцієнти розкладання які мають бути обраними: α 1 \u003d 0,5 і α 0 \u003d 0,319, І постійна складова струму через дросель стане на 4% менше, ніж в першому випадку. І з урахуванням 4% запасу значення Ia 0 в таблиці 1 можна не перераховувати.

Кінцева формула набуде вигляду: Ia 0 = 2 P ніс α 0 / (Ua α 1);

5. Повний струм дроселя, навантажує його провід, являє собою корінь квадратний з суми квадратів змінної і постійної складових: Iдр \u003d √ (I 2 д 1 +I 2a 0);

6. Діаметр проводу намотування дроселя при щільності струму 4 А / мм 2 складе: d \u003d 0,018 √Iдр; де d - в мм, а Iдр - в мА.

7. З урахуванням того, що індуктивний опір дроселя на нижній робочій частоті f нмає бути в k раз більше Ra, Індуктивність дроселя складе: Lдр \u003d kRa / (2 πf н);

де f н \u003d 1 449 кГц- нижня частота 200 метрового мовного діапазону середніх хвиль.

8. Потужність втрат в дроселі складається з втрат на змінному і на постійному струмі:

Pдр \u003d P д 1 + P д 0 \u003d Ua Iд 1 / Q + I 2 a 0 Rдр.Потері на змінному струмі можна також обчислити за такою формулою: P д1 \u003dU 2a / (kRaQ),де, Rдр - активний опір дроселя на постійному струмі, Q - добротність дроселя на робочій частоті (типові значення наведені вище).

З таблиці 1 випливає, що при потужностях до 100 Вт оптимальний дросель, індуктивністю в районі 400 - 700 мкг (рядки 1 - 10). З досвіду конструювання саморобних середньохвильових мовних передавачів діапазону 200 метрів на лампах 6П3С і 6П7С в 50-60-ті роки минулого століття, згадується «народна» конструкція анодного дроселя, виконана на резисторі ВС-2, опором 1 МΩ або більше, і який містив п'ять секцій намотування «Універсал» за 100 витків, дроту ПЕЛШО-0,25 (Рис. 3).

Звертає на себе увагу точність збігу індуктивності «народного» дроселя з розрахункової індуктивністю дроселя по режиму радіолампи 6П3С - 635 мкг (Табл. 1, рядок 6).

Тепер про максимальне робоча напруга дроселя по міцності ізоляції проводу U пр max. Електрична міцність (напруга пробою) ізоляції дроту ПЕЛШО на частоті 50 Гц становить 700 - 1200 вольт. Вважаємо на найгірший випадок. Робоча напруга має бути в 2,5 - 3 рази менше пробивної, тобто, на сусідніх проводах не може бути більше 250 вольт. З підвищенням частоти цю напругу необхідно знижувати, проте, оскільки основна ізоляція доводиться на відносно рихлу шовкову обмотку (в основному повітря, або полістирол просочення, або парафін, можливо, церезин - частотні характеристики яких хороші), то знижувати треба не сильно. Припустимо, що на частотах до 2 ... 3 МГц це зниження буде в 1,5 рази, тобто, на сусідніх проводах робоче ВЧ напруга не повинна перевищувати 160 вольт.

При намотуванні типу «Універсал» в зазначених на кресленні дроселя розмірах і 100 витках в секції дроту ПЕЛШО-0,25, число подвійних перехресних шарів буде дорівнює чотирьом (це видно на самій намотуванні, збоку). Якщо прийняти допустима робоча напруга між сусідніми подвійними шарами 160 вольт, то робоча напруга, прикладена до однієї секції, складе 640 вольт. Повна напруга на всіх п'яти секціях дроселя - 3200 вольт. Оскільки при АЕМ амплітуда ВЧ напруги на контурі (а значить і на дроселі) може досягати майже 4Ea ніс, То з невеликим запасом Еа ніс не повинно бути більше 800 вольт. Схоже, що цей дросель по своїй ізоляції годиться не тільки для радіолампи 6П3С і 6П7С, але навіть і для Г-807, ось тільки Виточка в кожну секцію треба буде намотати по 135 для отримання в два рази більшою індуктивності. Додаткові 35 витків утворюють ще один подвійний шар обмотки, і тому робоча напруга дроселя можна буде збільшити до 4000 вольт. Відповідно, напруга анодного живлення вихідного каскаду передавача, куди цей дросель можна застосувати, становитиме 1000 вольт. Виходить, що така конструкція і для радіолампи ГУ-50 теж годиться (але за умови, що в кожній секції буде по 135 витків). Ось воно, народна творчість, перевірене більш ніж піввіковий історією!

Крім максимального напруження дроселя по міцності ізоляції (враховуємо на піку модуляції), є ще максимальна тривало діюча амплітуда змінного робочої напруги дроселя по току (враховуємо в режимі несучої), яка визначається як добуток коефіцієнта форми синусоїди √2 на індуктивне опір дроселя на нижній робочій частоті X L = 2πf н L (гдеf н \u003d Тисяча чотиреста сорок дев'ять кГц для 200 м діапазону середніх хвиль), і на максимальне ефективне значення струму для проводу, яким дросель намотаний I (мА) = (d / 0,02) 2.

U i max = 0,707 π f н L(d / 0,02) 2

Ця напруга показує, в ланцюг з яким максимальним змінною напругою цей дросель можна включати, щоб через нього не потік ВЧ струм більший допустимого для його проведення. При проектуванні передавачів необхідно враховувати обидва максимальних напруги U пр max і U i max.

У 40-50-ті роки минулого століття в малопотужних лампових армійських радіостанціях Р-104, Р-105, Р-108, Р-109 так і було зроблено. Однак, ця схема має вкрай низьку фільтрацію гармонік, і може бути застосована тільки в малопотужних передавачах і в тактичних зв'язкових радіостанціях.
Технічні вимоги до передавачів Індивідуального радіомовлення наведені в статті «Передавальний комплекс Індивідуального радіомовлення», Радіо 2015 р, № 9, стор. 21-26.

Мал. 17
КПЕ з розділеним статором може бути застосований в якості анодного конденсатора в П-контурі і забезпечує оптимальну його настройку, за умови наявності достатньої відстані між пластинами (щоб не пробило ВЧ напругою. Існує ще один метод зменшення початкової ємності анодного КПЕ. Підключивши цей конденсатор до відведення від котушки П-контура, добиваємося зменшення вноситься в контур ємності і зменшення впливу КПЕ на частоту його налаштування - UA9LAQ).
КПЕ з повітряним діелектриком і вакуумні: Конденсатори з повітряним діелектриком легше знайти, вони і стóят дешевше, але мають деякі недоліки, викладені вище. Вакуумні КПЕ - дороги, їх не так легко знайти, але тільки вони, часом забезпечують П-контуру, все, що ми хочемо від нього отримати і без застосування додаткових перемикаються конденсаторів постійної ємності. Іншою перевагою цих конденсаторів є високе робоче напруга, нечутливість до забруднень навколишнього атмосфери і змін її вологості і тиску і можуть проводити великі ВЧ струми. Я ніколи не чув про те, щоб який-небудь вакуумний конденсатор прострелило або в ньому утворилася дуга. Середній конденсатор вакуумного типу, застосовуваний в КВ підсилювачі може пропускати через себе ВЧ струми в багато разів перевищують ті, які здатний давати реальний РА. Більшість вакуумних конденсаторів змінюють ємність від мінімальної до максимальної шляхом повороту осі регулювання (багатооборотні). Конструкція вакуумного КПЕ дозволяє встановлювати різні відлікові пристрої зі скиданням і установкою в певне положення, необхідне для окремих діапазонів. Обмежувачі на початку і кінці регулювання ємності КПЕ також передбачаються, щоб уникнути його пошкодження. Установка вакуумних КПЕ може виявитися проблемою.Більше, а може і ні, так як більшість таких КПЕ містять і монтажні пристосування, якщо таких не передбачено, отже, їх легко виготовити. Вакуумні КПЕ можуть бути змонтовані в будь-якому положенні: вертикально, горизонтально, в підвішеному становищі.
Для, по-справжньому, потужного підсилювача, кращим вибором буде застосування вакуумних КПЕ, що не прошиває навіть при дуже великих підводяться до них потужностях. Так, не дешеві вони, але скупий платить двічі ... (Попадання невеликої частини повітря під час зберігання, транспортування або експлуатації роблять такі КПЕ абсолютно непридатними через виникнення в них розрядів. Перед експлуатацією необхідно перевірити КПЕ на витік за допомогою високовольтного тестера і оберігати їх від деформації і ударів при експлуатації - UA9LAQ).
Один момент: чим вище використовується в підсилювачі анодна напруга, ніж важче знайти потрібний КПЕ з повітряним діелектриком, який би витримав постійне анодна напруга плюс ВЧ і не з'явився причиною виникнення дуг або проблем з перекриттям по ємності. При напрузі на аноді ламп (и) РА в 3 кВ, ще можна допустити застосування КПЕ з повітряним діелектриком, проблеми застосування їх при анодній напрузі 4 кВ і більше зростають за експоненціальним законом. (Автор, мабуть, має на увазі безпосереднє підключення КПЕ до анода лампи без розділового конденсатора, а й, будучи включеним після розділового конденсатора, анодний конденсатор з повітряним діелектриком в П-контурі повинен мати підвищену відстань між пластинами: з підвищенням анодної напруги зростає вихідний опір лампи, а, значить, збільшується і РЧ напруга, отже, ризик пробою проміжку між пластинами КПЕ збільшується - UA9LAQ).
При покупці вакуумних КПЕ, зверніть увагу на стан електродів (пластин) всередині скляного корпусу. Якщо вони втратили свій сяючий мідний вид, значить, швидше за все в КПЕ порушений вакуум. Якщо, при повному викручуванні регулювального гвинта, відсутній опір, який чиниться при розведенні пластин, то, швидше за все, КПЕ - зламаний. Загалом, переміщення пластин всередині КПЕ має супроводжуватися опором (потрібно зусилля), а нутрощі КПЕ повинні блищати, як ніби їх щойно начистили. Інакше, краще обійдіть цей КПЕ стороною!
Перемикач діапазонів: Не скупіться на цю важливу частину РА. Купіть собі кращий, який тільки зможете дістати. Інакше, просто, пошкодуєте! Дуже пристойні перемикачі виготовляє Radio Switch Corp. Їх перемикач моделі 86 - хороший, однак, найкращим є перемикач топ-моделі 88. Цей перемикач розрахований на напругу 13 кВ і струм 30 А. Навіть 5 кВт передавач не зможе "запалити дугу" на цьому перемикачі. Для П-або L- контурів в цьому перемикачі потрібно, принаймні, два набору контактів, але три - краще. Група контактів повинна бути передбачена на кожен діапазон з використовуваних. Спеціальний перехідник повинен бути використаний, щоб з'єднати вісь перемикача в П-контурі з віссю перемикача вхідних контурів ( т. е., при перемиканні діапазонів РА однією ручкою). Якщо на вході РА використовуються резистори (ненастраіваемий вхід), тоді, природно, потреба в переходнике відпадає. Є ще можливість застосування окремих перемикачів на вході і виході підсилювача, але, щоб виключити установку перемикачів в невірне невідповідне становище, необхідно застосувати будь-яку блокування: механічну або електронну.
На Рис. 17 показана конфігурація перемикача, яка допоможе починаючому конструктору зрозуміти вимоги, що пред'являються до П-контуру на діапазони 160 ... 10 метрів. Поохоттесь за подібними перемикачами і на ярмарках, ринках, а також пошукайте в Інтернеті, підуть і справні б / у.
Накальную дроселі: Дросель в ланцюзі напруження лампи з катодом прямого напруження абсолютно необхідний, при подогревним катодах, як у ламп типу 8877, без такого дроселя можна і обійтися. Катод прямого напруження можна знайти майже у всіх старих потужних лампах зі скляним балоном, як нитки напруження і катода там використовується торійований вольфрам. На такому катоді присутні як великий струм, так і велике ВЧ напруга, які повинні бути розв'язані від проникнення в інші ланцюги, так що, тут і встановлюють потужні дроселі. Такий дросель зазвичай громіздкий, його намотування проводиться подвійним проводом, виток до витка на феритових стержні і містить кількість витків, достатню для повного видалення ВЧ після дроселя. Розв'язують конденсатори, зазвичай ставлять відразу після дроселя з боку підведення напруги напруження від блоку живлення, на корпус. У цього типу дроселя - дуже велика величина індуктивності, при цьому, він забезпечує проходження через себе великих струмів, Я випробував також використання тороїдального дроселя і залишився ним задоволений, тим більше, що цей дросель мав і невеликі габарити.
У лампах з подогревним катодами, такий катод являє собою оксидований "рукав", одягнений на нитку розжарення, яка його підігріває для отримання електронної емісії. Катоди такого типу вимагають менших струмів напруження, ніж перші, розглянуті вище, і не допускають поширення ВЧ, так як катодний "рукав" надає сталий розвиток екранує, (зовнішня сторона, згідно зі скін-ефектом випромінює і втягнута в схему функціонування ВЧ струмів, нижня РЧ струмів не схильна до і служить замкнутим екраном, тут можна ще згадати і про струми Фуко - UA9LAQ). Проте, дроселі в ланцюг напруження включати потрібно, щоб виключити потрапляння, нехай навіть випадкового викиду ВЧ в живильний комплекс. Дросель напруження в схемах з лампами, що мають подогревним катоди, вже не повинен бути більшим, громіздким, мати велику індуктивність, оскільки діючі в ланцюзі напруження ВЧ струми малі. Дросель має невеликі габарити, намотаний подвійним проводом достатнього перетину для пропускання струму розжарення в гумовій або тефлоновим ізоляції, намотування проводиться на невеликому кільцевому або стержневом ферритовом осерді. Індуктивність дроселя для роботи на діапазонах 160 ... 10 метрів повинна складати 30 ... 300 мкГн. Розв'язують конденсатори включають з обох проводів напруження на корпус підсилювача в точці підключення до дроселя з боку блоку живлення. Ставте також конденсатори між проводами напруження з боку цоколя лампи і катодом. Зв'язок нитки напруження по ВЧ з катодом буде сприяти вирівнюванню ВЧ потенціалів на обох. Це буде перешкоджати різного роду неоднорідностей в сигналах: спалахів, прострілу, хрускіт, пробоїв на нитку розжарення, зрівняє обидва краї нитки напруження по ВЧ, що усуне коливання накального напруги.

Мал. 18
На Рис. 18 приведена типова схема включення лампи з подогревним катодом зі звичайним накальную дроселем.
ALC:Цю схему необхідно робити обов'язково. Обійтися без неї можна тільки в разі, якщо Ви використовуєте лампу, яка може розгойдуватися повної потужністю наявного збудника. Прикладом може являтся лампа 3CX1200A7, яка може розгойдуватися потужністю до 120 Вт, включно. Проте, незалежно від того, використовуєте Ви лампу 8877 або 3CX800A7, потужності в 120 Вт цілком вистачить, щоб систематично виводити з ладу сітки. Система ALC перешкоджає цьому, але якщо Вам "подобається" міняти лампи частіше, ніж це потрібно, не робіть ніякої ALC. Кращою точкою прив'язки збудника до підсилювача є точка між реле прийом / передача на вході і вхідним налаштованим пристроєм.
Схема ALC детектирует в підсилювачі невелику частину вхідного ВЧ сигналу збудника. Цей випрямленний сигнал - негативної полярності і може змінюватися в межах від -1 до -12 В. Змінюється в негативну сторону сигнал подається назад в збудник, який зміщує підсилювач потужності в збудника, а той в свою чергу зменшує вихідну потужність збудника і цим запобігає перекачування кінцевого РА.
Процедура установки порога ALC полягає в наступному:
1. Налаштувати підсилювач на повну вихідну потужність.
2. Підлаштувати потенціометром установки порога ALC такий рівень, щоб у вихідному сигналі з'явилося ледь помітне зменшення його потужності.
3. Все. Установка закінчена.
Після установки порога ALC, рівень ВЧ розгойдування може бути збільшений або зменшений, але максимальна вихідна потужність підсилювача, встановлена \u200b\u200bза допомогою регулятора ALC, вже не буде перевищена.
Розташування регулювального органу системи ALC може бути як на задній, так і на передній панелі управління, але, в будь-якому випадку, добре позначено. Установча регулювання виправдовує себе на практиці, так як така не може бути випадково збитої (для регулювання потрібно взяти викрутку та ще залізти під кришку, знявши можливий фіксатор). Одного разу встановлена, регулювання порога ALC рідко змінюється.
На Рис. 19 показана типова схема системи ALC, проста і ефективна.

Мал. 19
Регулірокі: Найбільш помітна частина підсилювача - панель регуляторів, вона ж і найскладніша. Є багато способів розташування і управління апаратом. Наскільки проста буде панель управління залежить від розробника і виробника.
Існують готові плати, які можна придбати і встановити в підсилювач, але це трохи не те, адже самому створити підсилювач з нуля - набагато цікавіше, тим не менш, для початківця - це вихід з положення. Пам'ятайте, чим складніше апарат, тим важче з ним управлятися і ремонтувати. Простота і надійність, - ось з чого потрібно виходити при розробці підсилювача. Якщо конструктор хоче створити повністю автоматизований підсилювач і відчуває, що може впоратися із завданням, то прапор йому в руки ... Важкувато буде, та й проблем буде, проблем ... Для початківців раджу, будувати найпростіші, надійні, без наворотів підсилювачі. Після того, як побудуєте простіше, будуть і більш складні апарати, більш витончені.
Ось так подивіться на проблему: "Ти - інженер-розробник, ти вирішив, що зробиш апарат, скільки б часу і сил це не вимагало!"
Післямова:В наш час, коли легко купити і експлуатувати аматорське обладнання, яке хочеш, легко забути про те задоволенні, яке приносить самостійне його виготовлення. Той, хто купує і потім грає дорогою іграшкою, ніколи не зазнає цього почуття. Тим, хто, все-таки, хоче випробувати його, докласти власні руки і голову і зробити свій ВЧ підсилювач, як їх робили свого часу наші колеги попередники і присвячена ця стаття. Неможливо описати словами те почуття завершеності, виконаного обов'язку, задоволення від отриманого досвіду. А ще й придбаєте чогось новенького в процесі ...
Якщо у Вас є питання, я із задоволенням поділюся знаннями і досвідом з Вами, якщо Ви цього щиро бажаєте.
73 de Matt Erickson, KK5DR
Вільний переклад з англійської: Віктор Бесєдін (UA9LAQ) [Email protected]
м Тюмень листопад, 2003 р

З вищесказаного видно, якими особливостями повинен володіти лише один з елементів підсилювача потужності - анодний дросель.
Перш за все, щоб задовольнити всім перерахованим характеристикам, треба зрозуміти яке важливе значення має довжина проводу, яким намотується дросель. Ні в якому разі не можна використовувати навіть перевірені дані по числу витків і застосовувати їх з каркасом іншого діаметру. Основний підхід при виборі довжини проводу - вона не повинна бути кратною полуволне на будь-якому з використовуваних робочих діапазонів. Існує кілька варіантів виготовлення анодного дроселя. Наведемо два з них, найбільш часто зустрічаються в радіоаматорського практиці.

Перший варіант:
Зрозуміло, що, працюючи з високочастотними напруженнями, буде потрібно каркас для намотування анодного дроселя з відповідного матеріалу - радіофарфора, фторопласта і т.п. Маючи в своєму розпорядженні відповідний каркас, можна скористатися даними анодного дроселя від будь-якої відомої і перевіреної конструкції і обов'язково, знаючи діаметр його каркаса і число витків, визначити довжину проводу. Потім перевірити отримане значення на відповідність нерівності довжини проводу ln / 2 для кожного діапазону. Якщо все в порядку і довжина проводу підходить, слід перерахувати кількість витків за такою формулою
Wd2 \u003d Wd1 d1 / d2, дe
Wd1 - число витків дроселя діаметром d1;
Wd2 - число витків дроселя діаметром d2;
d1 [мм] - діаметр каркаса дроселя з опису;
d2 [мм] - діаметр наявного каркаса.
Не менш важливо знати діаметр проводу для намотування. Його можна визначити з співвідношення
D \u003d 0,46 sqrt (Ia) [мм], де
la [A] - максимальний струм анода (постійна складова).

Тут розглянуто, так званий, Секціонірованние тонкий анодний дросель. До них відносяться дроселі, намотані на каркасах діаметром 16 ... 20 мм. Але існують ще й "товсті" дроселі, каркаси яких мають діаметр від 25 до 30 мм і більше. Ці дроселі мають власні особливості і використовують їх, як правило, в промисловій апаратурі великої потужності.

Призначення і конструкція дроселів

Що таке дросель?

Електричний дросель - пристрій, що представляє собою котушку індуктивності і призначене для обмеження змінної складової електричного струму. Іншими словами, якщо струм в електричному ланцюзі містить постійну і змінну складові то дросель, послідовно включений в цю електричний ланцюг, За рахунок своєї індуктивності і великого опору для змінного струму, Значно його знижує, а на постійну складову струму, впливає мінімально, за рахунок низького опору постійному струму.

Мал. 1

Дроселі дозволяють запасати електричну енергію в магнітному полі. Типове їх застосування - згладжують фільтри і різні селективні ланцюги. Їх електричні характеристики визначаються конструкцією, властивостями матеріалу муздрамтеатру, його конфігурацією і числом витків котушки.
При виборі дроселя слід враховувати наступні характеристики:

необхідне значення індуктивності (Гн, мГн, мкГн, нГн);
максимальний струм котушки;
допуск (величину відхилення від початкового значення) індуктивності;
температурний коефіцієнт індуктивності (ТКИ);
активний опір проводу котушки дроселя;
добротність дроселя, яка визначається на робочій частоті як відношення індуктивного і активного опорів;
частотний діапазон котушки.

Залежно від діапазону частот технічно розрізняються високочастотні і низькочастотні дроселі

високочастотні дроселі підрозділяються на два типи:

з постійним значенням індуктивності;
зі змінним значенням індуктивності, за рахунок подстраиваемой феромагнітного сердечника.

Перший тип застосовується, як правило, у вхідних ланцюгах телефонних апаратів, в згладжують фільтрах, в ланцюгах харчування ВЧ апаратури. Другий тип котушок використовується в резонансних ланцюгах - ВЧ, трактах прийомних і передавальних пристроїв.

У лампових підсилювачах звукової частоти високочастотні дроселі, застосовуються вкрай рідко. Як правило їх використання може бути зумовлено схемотехнікою вихідних каскадів, побудованих на високочастотних пентодах великої потужності, схильних до самозбудження на радіочастотах.

Конструктивно дроселі високої частоти виконуються у вигляді одношарових або багатошарових котушок. Конструкції дроселів високої частоти показані на рис. 2. Для дроселів довгих ( а, б) І середніх ( б, в) Хвиль застосовується секціонірованная багатошарове намотування. Дроселі для коротких ( г) Хвиль і для метрових ( д) Хвиль зазвичай мають одношарову намотування - суцільну або з примусовим кроком. Як каркас часто використовуються керамічні стрижні від опорів ВС-0,5 і ВС-1,0.

Мал. 2

Високочастотний дросель можна виготовити самостійно, намотавши необхідну кількість витків, для отримання потрібної індуктивності на керамічний або фторопластовий сердечник. Розрахувати необхідну кількість витків можна за формулами, наведеними в розділі

Краще використовувати, що випускаються промисловістю ВЧ дроселі. Вони мають зрозумілу яскраву колірну маркування і відрізняються високою добротністю.

Мал. 2

Призначені для придушення низькочастотної складової змінного струму мережі живлення і його гармонік. На малюнку 3, представлений низькочастотний дросель, індуктивністю 3 Гн при струмі підмагнічування 120 ma.

Мал. 3Низькочастотний дросель промислового виробництва

Дроселі краще, і найпростіше використовувати заводські, краще від старих лампових телевізорів Темп-6, Темп-6М, Темп-7, Рубін-102, Авангард, Білорусь, або інших аналогічних за характеристиками старих телевізорів. Але якщо стоїть завдання виготовити ламповий підсилювач високої якості і надійності своїми руками, то дросель доведеться розрахувати, по наведеній нижче методиці, і виготовити його самостійно. Принципово новим підходом в сучасній лампової схемотехніки, може виявитися вимога обов'язкової настройки дроселів фільтра харчування в резонанс на частоту 100 Гц. Це необхідно для підвищення ефективності фільтрації випрямленої напруги.

Розрахунок низькочастотного дроселя для анодного джерела живлення

Дросель - це важливий елемент блоку живлення лампового підсилювача. Спільно з електролітичними конденсаторами, він входить до складу П - образного фільтра низьких частот і стає незамінним елементом в ланцюгу анодного живлення підсилювача класу Hi-End. Залежно від потужних характеристик підсилювача і його якісних показників, розміри дроселя можуть сильно варіювати і доходити до половини розмірів силового трансформатора.

деякі параметри, Що зустрічаються в розрахункових формулах:
F- частота, Гц;
Sc - площа перетину сердечника, кв. см;
Доз - коефіцієнт заповнення сердечника сталлю;
Sok - площа перерізу вікна, кв. см;
Доок - коефіцієнт заповнення вікна міддю;
Вт - максимальна індукція в осерді, Тл;
J - щільність струму в проводах, А / кв. мм.
I - постійний струм в проводі обмотки дроселя, А.

Головний параметр дроселя - його постійна часу, ставлення індуктивності до опору обмотки L / R. Чим вище потрібно ця величина, тим більше повинні бути габарити муздрамтеатру, щоб провід потрібного діаметру і довжини помістився в вікні сердечника.

Розраховується за вже відомою формулою:

При незмінній ступеня постійного підмагнічування Індуктори тивность виходить максимальної при певній довжині немагу-нітних зазору lz . Від величини цього зазору залежить еквівалентна магнітна проникність сердечника:

У присутності постійного підмагнічування lz вже не є незалежною змінною. Ключовий величиною в розрахунку дроселів і трансформаторів є ступінь подмагничивания або кількість погонних ампер витків ( aw0 ).

Формула зв'язку напруженості магнітного поля з інженерної величиною aw0 , приведена нижче:

Пропонований алгоритм розрахунку заснований на експериментальному графіку залежності магнітної проникності від aw0 малюнок 4.

Мал. 4Експериментальний графік залежності початкової магнітної проникності від aw0

Ці графіки відповідають масовим маркам сталей. Високоякісна сталь має в кілька разів більшу магнітну проникність, проте в більшості випадків розраховувати на це не доводиться. На графіку показана залежність початкової (т. Е. В Відсутність змінного магнітного поля) магнітної проникності від напруженості магнітного поля, вираженого в Ампервіткі на сантиметр. В системі СІ напруженість вимірюється в амперах на метр. Слід пам'ятати, що точки на графіку відповідають різним зазорам. Більш високі напруженості вимагають більшого зазору. На початку розрахунку величини aw0 і відповідно, μ z не відомі. Кількість витків в обмотках може бути отримано методом послідовних наближень за формулою:

Для цього в формулу підставляються параметри трансформатора, необхідна індуктивність і пробна величина μ проб, за отриманим кількістю витків обчислюється ступінь подмагничивания aw0 . Згідно з графіком μ (aw0 ) знаходиться μ z , Замість графіків при машинних розрахунках можна використовувати аппроксимирующие рівняння:

Для гарячекатаної сталі

Для холоднокатаної сталі

пробна μ проб коригується і знову прораховується кількість витків. Ця процедура проробляється кілька разів до тих пір, поки зміна кількості витків від прорахунку до прорахунку не буде незначним (кілька відсотків). У більшості випадків достатньо двох-трьох проходів. Якщо нове значення більше старої μ проб, то μ проб слід збільшити так, щоб вона стала трохи більше μ z і навпаки. В кінці розрахунку необхідно переконатися, що отримані L, N задовольняють вимогу конструктивної реалізованості. Для цього обчислюється максимальне перетин дроту S, Яке можна розмістити у вікні

Щільність струму в мідному провіднику обмотки дроселя, розраховується за формулою:

Якщо щільність струму J не перевищує звичайних 1,5-2 А / кв. мм, то розрахунок можна вважати закінченим, так як не потрібно точної відповідності опору оболонки заданому. Кількість витків не повинно перевищувати 3500-4000. При необхідності слід вибрати інший типорозмір магнітопровода і повторити розрахунок. При складанні намотанного дроселя необхідно укласти в зазор немагнітну прокладку потрібної товщини. Точне дотримання і підбір величини зазору необхідно тільки для вихідних трансформаторів. Для дроселів цілком достатньо точності емпіричної формули, наведеної нижче. Величина зазору розраховується в мм:

Намотування котушок дроселів не має особливостей. У більшості випадків (для дроселів блоків живлення) немає необхідності навіть в межслоевой ізоляції. Обмотка зазвичай знаходиться під високим потенціалом, тому вона повинна бути добре ізольована від сердечника. Просочення дроселів, як правило, необхідна, щоб уникнути гудіння. Результати розрахунку дроселя на дуже поширеному і дешевому осерді від вихідного трансформатора лампового телевізора Ш 16x25 з розміром вікна 16 х 40 мм, наведені в таблиці №1:

Таблиця №1

Sc	4 kb. cm
Sok	3,84 kb. cm
Lc	10,6 cm
L0	12,84 cm
Kok	0,34
I0	120 mA
aw	29,4
μz	171,8
N	2600 віт
L	5,51 Гн
D	0,25 мм
R	116,3 0м
P	1,67 Вт
lz	0,25 мм