Бестрансформаторный                                          

                                                                   ламповый усилитель мощности

Предисловие

Сразу оговорюсь, что насущной по­требности в бестрансформаторном усилителе мощности у меня не было. Дело в том, что у меня есть классный усилитель KENWOOD TL-922. Однако использовать его не всегда целесооб­разно. В этом усилителе установлены две лампы 3-500Z, каждая стоимостью около 200 USD, поэтому усилитель следует беречь.

Кроме того, многие используемые в настоящее время трансиверы имеют выходную мощность 100 Вт. Это прилич­ная мощность. Правда, выходной кас­кад трансивера должен быть нагружен на сопротивление 50 Ом, иначе срабо­тает система защиты (например, ALC). Следовательно, трансиверу требуется антенный тюнер. А тюнер, увы, "бессты­жий обманщик", да и трансивер не сле­дует "гонять" на предельной мощности. В нем только пара транзисторов оконеч­ного каскада стоит около 90 USD.

В общем, я пришел к выводу, что не­плохо было бы иметь "активный" тюнер. Вот так родилась идея использовать маломощный ламповый усилитель в качестве "активного" тюнера. П-контур в усилителе — это, фактически, тот же тюнер, который согласует выходной импеданс усилителя с антенной, а соб­ственно усилитель позволяет эксплуа­тировать трансивер в режиме понижен­ной мощности. Остается только выб­рать схему согласования трансивера и усилителя мощности. После небольших экспериментов широкополосный транс­форматор на ферритовом кольце на­шел свое место в схеме.

Рассуждаем дальше. Усилитель дол­жен быть малогабаритным, экономич­ным и простым в повторении (я всегда преследую такую цель при разработке конструкций). Как следует решать дан­ную задачу? Лампы —дал Бог: в тече­ние моей 48-летней радиолюбительс­кой практики в шкерке скопилось немало ГИ-7Б, ГУ-74Б, ГУ-43Б, ГУ-34Б, ГУ-ЗЗБ, ГК-71, ГУ-81М, т.е. почти вся номенкла­тура ламп советского производства. Но все эти лампы должны работать при вы­соком анодном напряжении, поэтому требуются высоковольтные конденса­торы и в анодной цепи, и в П-контуре. Кроме того, панельки для некоторых из перечисленных выше ламп стоят почти столько же, столько сами лампы. А для некоторых ламп требуется еще и обдув.

А что получится, если использовать ГУ-50? Лампа очень популярная, де­шевая и очень доступная (панельки — тоже). Три-четыре лампы дают мощ­ность, которая чаще всего требуется в повседневной работе в эфире. Этим лампам не нужен обдув. Анодное на­пряжение — около 1000 В.

А если такое низкое анодное напря­жение получить без громоздкого сило­вого трансформатора? Умножение переменного напряжения сети 220 В — это отличное решение! Но опыта работы с умножителями напряжения у меня не было, поэтому решил попро­бовать изготовить умножитель на че­тыре, состоящий из 6 электролитичес­ких конденсаторов 220 мкФ/385 В и 4 диодов 1N5408, и был приятно удив­лен полученным результатом. На холо­стом ходу выпрямитель давал 1200 В, под нагрузкой 50...600 мА напряжение почти не изменялось — 1100 В.

Эти результаты окончательно подтол­кнули меня к выбору бестрансформатор­ного анодного питания усилителя мощ­ности, но требовалось решить пробле­му безопасной эксплуатации усилителя с таким источником. Релейная схема на базе реле переменного тока дала воз­можность обеспечить требования техни­ки безопасности. Во избежание броска тока во время включения, предусмотре­на схема "мягкого" пуска. Маломощный трансформатор используется только для питания накалов ламп и реле.

Переходим к выбору схемы усилите­ля. Из своего опыта знаю, что ГУ-50 в схеме с общими (заземленными) сет­ками в режимах CW и SSB без проблем работает при напряжении 1200 В на аноде. Значит, 1100 В на выходе бес­трансформаторного выпрямителя — вполне допустимое анодное напряже­ние. Все сетки ламп — на "земле". Ав­томатическое смещение в цепи като­дов ламп в режиме STANDBY обеспе­чивает их полное запирание, а в режи­ме передачи — ток покоя около 45 мА на каждую лампу, обеспечивающий линейный режим усиления. Анодное питание — последовательное. В такой схеме уменьшается влияние реактив­ности анодного дросселя, а также тре­бования к его конструкции.

Сколько ламп ГУ-50 следует исполь­зовать в усилителе? Две — это явно мало (овчинка не стоит выделки), да и входный импеданс будет более 100 Ом. В то же время, ни объем, ни вес усили­теля с двумя лампами не уменьшаются по сравнению с устройством на трех или четырех лампах. Однако при четырех лампах эквивалентное выходное сопро­тивление усилителя довольно низкое, поэтому для П-контура требуются кон­денсаторы довольно большой емкости. Кроме того, при четырех лампах усили­тель имеет низкое входное сопротивле­ние. Также следует увеличить нагрузоч­ную способность высоковольтного вып­рямителя (учетверителя напряжения), применив в нем электролитические кон­денсаторы емкостью 470 мкФ.

Три лампы ГУ-50 — это, на мой взгляд, оптимальное решение. Рацио­нально используются все комплектую­щие, а разница в работе между усили­телями на 3-х и 4-х лампах ГУ-50 неза­метна для корреспондентов.

Возможно, все описанное выше хоро­шо знакомо некоторым читателям. Но, на мой взгляд, не следует слепо повто­рять любую конструкцию, не ответив для себя на вопросы: что, как и почему.

Описание схемы

Схема усилителя (рис.1) довольно проста. "Минусовый" вывод источника высокого напряжения, который подклю­чается контактами К4а реле Rel4 к из­мерительному прибору М1, измеряюще­му анодный ток, является общим про­водом схемы по постоянному току, а по переменному току этот провод через конденсаторы С5 и С20 соединен с шас­си. Все сетки ламп VL1 — VL3 включены параллельно и соеди­нены с общим проводом. Катоды ламп также со­единены параллельно, но к общему проводу подключены через вто­ричную обмотку входно­го трансформатора Тг2 и резистор R8, который обеспечивает автомати­ческое смещение. В ка­тодную цепь также вклю­чен резистор R7, который предохраня­ет лампы от прострелов. Аноды ламп соединены параллельно через антипа­разитные дроссели, предотвращающие самовозбуждение усилителя на УКВ.

Нагрузкой усилителя является П-контур. Анодное напряжение подается на "холодный" конец П-контура через дроссель Dr2, т.е. применена схема последовательного анодного питания. В такой схеме катушка П-контура на­ходится под напряжением, но зато сни­жаются требования к анодному дрос­селю Dr2. Несмотря на то что в оконча­тельном варианте усилителя применя­ется дроссель, рассчи­танный на установку в схему параллельного питания, я пробовал использовать самый простой дроссель ин­дуктивностью 16 мкГн, имеющий рядовую не- секционированную на­мотку, и эффект был один и тот же — усили­тель работал хорошо.

В моих конструкциях П-контур всегда тща­тельно рассчитывается на основе данных об анодном напря­жении и токе, рабочем режиме (в дан­ном случае, класс АВ) и нагруженной добротности катушки П-контура (Q=12). Раньше расчет проводился вручную, а сейчас компьютер делает такой расчет за секунды. Катушки, естественно, из­готавливаются согласно рассчитанным индуктивностям для П-контура с уче­том диаметра применяемого каркаса.

В П-контуре усилителя используют­ся обычные конденсаторы перемен­ной емкости от старых ламповых ра­диоприемников. В конденсаторе С1 пластины прореживают через одну, и из конденсатора емкостью 2x500 пФ получается КПЕ с максимальной ем­костью около 135 пФ (при паралельном включении секций).

Прореживать пластины в конденса­торе С2 не требуется. Здесь лучше всего использовать строенный КПЕ.

КПЕ С1 и С7 подключены к П-контуру через конденсаторы С2 и С6 и, сле­довательно, находятся только под ВЧ- напряжением. На низкочастотных ди­апазонах параллельно каждому КПЕ добавляется емкость (СЗ, С4, С8, С9).

Для переключения диапазонов при­меняется обычный керамический галетный переключатель (4 галеты, 11 поло­жений). Две галеты, соединенные па­раллельно, предназначены для пере­ключения отводов катушки индуктив­ности, а две другие — для подключе­ния добавочных конденсаторов.

Если фазовой провод включен пра­вильно, то при подаче на блок питания сетевого напряжения сразу включитсяреле Rel2, и переменное напряжение поступит на выпрямители. Если фазо­вый провод включен неправильно, сра­ботает реле Rel1, которое своими кон­тактами перекоммутирует "фазу" и "ноль", установив их в правильное (бе­зопасное для эксплуатации) положение.

Сетевое напряжение подается на выпрямители через резисторы R14 — R18, которые ограничивают пусковой ток, обеспечивая "мягкий" пуск. В тече­ние несколько секунд напряжение пос­ле этих резисторов возрастает до уров­ня, при котором включается реле Rel3, которое блокирует цепь "мягкого" пус­ка. После цепи "мягкого" пуска установ­лен дроссель Dr1, который препятству­ет попаданию ВЧ-напряжения из уси­лителя в сеть переменного тока.

Накал лампы и напряжение для низковольтного выпрямителя (D7 — D11 и С37) снимается с трансформа­тора Тг1. Напряжение на выходе низ­ковольтного выпрямителя — 24 В.

Высоковольтный выпрямитель вы­полнен по симметричной схеме учетверения напряжения. Он включается сра­зу после подачи сетевого напряжения, и после "мягкого" пуска на его выходе появляется напряжение 1200 В.

Двухконтактный двухпозиционный тумблер SW2a,b служит для переклю­чения режима STANDBY. При включен­ном режиме STANDBY усилитель со­храняет готовность к работе, но не под­ключен к выходу трансивера, поэтому сигнал "раскачки" через нормально замкнутые контакты Rel5 и Rel6 посту­пает прямо в антенну.

При выключении режима STANDBY срабатывает реле Rel4, и высокое на­пряжение подключается к общему про­воду и к анодной цепи. Одновременно подается напряжение на цепи питания реле Rel5 и Rel6. Переход "прием/пере­дача" осуществляется при замыкании контактов К7 реле Rel7. Для управления этим реле применяется транзисторный ключ Q1. Напряжение для ключа и для репе Rel7 берется от интегрального ста­билизатора IS1. Это напряжение долж­но быть не более 12 В, потому что во всех современных трансиверах линия РТТ имеет потенциал +12 В в режиме приема и 0 В — в режиме передачи.

    К.Драндаров LZ2ZK  г.В.Тырново                                                                                                                                                                                                                     (Окончание следует)