KB усилитель мощности на лампе ГК71

                                                                 ---------В.Федорченко , RZ3TL , г. Дзержинск .--------

Усилитель мощности выполнен на лампе ГК71 — проверенной временем, надежной, с графито­выми анодами, не требующей при­нудительного охлаждения. Схема усилителя — классическая, с об­щей сеткой. Напряжение анода — 3 кВ, экранной сетки — 50 В, на­кала — 22 В (в "спящем" режиме — 11 В), ток покоя — 60 мА. При мощности возбуждения 50—80 Вт усилитель обеспечивает на 50-омной нагрузке выходную мощность 500—600 Вт.

Особенностями схемы усилите­ля являются защита от перегрузок по току и от короткого замыкания, а также "спящий" режим. Для луч­шего согласования с импортными трансиверами во входной части усилителя применяется резонанс­ный контур, а для достижения по­стоянной выходной мощности на всех диапазонах —оригинальная схема П-контура.

Питание усилителя осуществля­ется от одного мощного силового трансформатора, выполненного на тороидальном сердечнике. Высокое анодное напряжение (2,5—3,0 кВ) получается после выпрямления-уд­воения напряжения, снимаемого с повышающей обмотки силового трансформатора.

При включении усилителя напря­жение сети 220 В проходит через сетевой фильтр С43-Др5-С44, ав­томат защиты SF1 и подается на первичную обмотку силового трансформатора через галогенную лампу VL3, что обеспечивает "мяг­кое" включение усилителя, продле­вая жизнь лампе ГК71 и другим элементам схемы. После заряда конденсаторов часть высокого на­пряжения, снимаемого с делителя R8—R13 и потенциометра R14, по­дается на схему автоматики на транзисторе VT3. Если в цепи вы­сокого напряжения нет короткого замыкания, и напряжение в норме, то транзистор VT3 открывается, срабатывает реле К4, замыкая сво­ими контактами лампу VL3 и обес­печивая подачу полного перемен­ного напряжения на первичную об­мотку трансформатора.

Особенностью данной схемы ав­томатики является малый гистере­зис срабатывания и отпускания реле К4, что обеспечивает надеж­ную защиту усилителя от различ­ных перегрузок — по анодному току, при коротких замыканиях во вторичных цепях, пробое и корот­ком замыкании в обмотках сило­вого трансформатора. В случае возникновения указанных неисп­равностей транзистор VT3 закры­вается, реле К4 обесточивается, и сетевая обмотка силового транс­форматора подключается к сети переменного тока через лампу VL3, что предотвращает выход из строя элементов усилителя.

В режиме ожидания на лампу ГК-71 подается неполное напряже­ние накала (11 В). Это обеспечива­ет малый нагрев лампы и усилите­ля в целом, т.е. "спящий режим". При переходе в режим передачи (ТХ) на катод ГК71 подается полное напряжение накала (22 В), и уже через 0,2—0,25 с усилитель готов к работе на полной мощности. В этом состоит несомненное преимуще­ство ламп прямого накала ГК71, ГУ 13, ГУ81 и других.

Для более полного согласования усилителя с импортными трансиве­рами применяется "катодный" кон­тур, настроенный в резонанс в диа­пазонах 7—28 МГц. При работе в диапазоне 28 МГц контур образуют катушка L3, выполненная из медной трубки (ее конструктивное исполне­ние описано ниже), и конденсатор С22, а для получения резонанса на более низкочастотных диапазонах 7—24 МГц к этому контуру подклю­чаются конденсаторы С11—С16.

На НЧ диапазонах 1,8 и 3,5 МГц "катодный" контур довольно узкополосен, поэтому для более полного согласования трансивера с усили­телем вместо контура использует­ся широкополосный трансформа­тор Т1, на который входной сигнал подается через контакты реле К9. При этом, для исключения влияния по ВЧ, катушка L3 "закорачивается" через конденсатор С17 и через кон­такты К11.1.

На всех диапазонах КСВ по вхо­ду усилителя не превышает 1,5, что обеспечивает отличное(или) согла­сование усилителя с любым им­портным трансивером, даже не имеющим встроенного антенного тюнера.

Выходной П-контур усилителя коммутируется трехгалетным пере­ключателем: галета SA4.1 переклю­чает отводы катушки L2 и подключа­ет дополнительные конденсаторы С6 и С9 к "антенному" КПЕ в диапа­зонах 1,8 и 3,5 МГц, SA4.2 закорачи­вает катушку L1 диапазона 1,8 МГц (или 3,5 МГц, если диапазон 1,8 МГц не используется), SA4.3 подключа­ет диапазонные реле К8—К13, че­рез контакты которых к "катодному" контуру подключаются конденсато­ры С11—С16 и вспомогательные реле Кб и К7.

При работе в диапазоне 28 МГц используется катушка L4, которая установлена непосредственно в цепи анода лампы ГК71. Такая реа­лизация П-контура позволила полу­чить в этом диапазоне выходную мощность не менее 500 Вт (как на НЧ диапазонах!). Дроссель Др1 не­обходим для защиты выходных це­пей усилителя.

Управление приемом/передачей (RX/TX) осуществляет схема на транзисторе VT1, которая питает­ся напряжением +24 В. При замы­кании входа "ТХ" на общий провод (ток в этой цепи — 3—5 мА) откры­вается транзистор VT1, срабаты­вают реле К1 (коммутация вход­ных ВЧ цепей усилителя), К2 (ком­мутация выходных цепей усилите­ля) и К5 (подача полного напряже­ния накала на катод ГК71). Если переключатель SA2 установлен в нижнее (по схеме) положение, то полное напряжение накала пода­ется на лампу ГК71 постоянно, что бывает необходимо при работе в соревнованиях.

После заряда конденсатора С45 (через 0,15—0,2 с) срабатывает реле КЗ и своими контактами К3.1 замыкает цепь первой сетки лам­пы VL1 на общий провод. Лампа открывается и переходит в усили­тельный режим. Такое схемотех­ническое решение обеспечивает корректную работу усилителя и отсутствие подгорания контактов реле К1 и К2.

Для облегчения теплового режи­ма усилителя установлен компью­терный вентилятор (12 В/0,15 А), который, в основном, работает при пониженном (7—8 В) напряжении, обеспечивая бесшумный наддув воздуха. Схема управления венти­лятором выполнена на транзисто­ре VT4. При переходе усилителя в режим передачи через открытый транзистор VT1 и резистор R39 на­чинает заряжаться конденсатор С49. Спустя 4—5 с открывается транзистор VT4, и вентилятор на­чинает работать на повышенных оборотах, т.к. на него подается на­пряжение около 12 В, которое ус­танавливается подбором сопротив­лений резисторов R41 и R42 и за­висит от типа вентилятора. После перехода в режим приема благода­ря медленному разряду конденса­тора С49 усиленный обдув сохра­няется еще в течение 40—50 с, обеспечивая интенсивное охлаж­дение усилителя.

При коротких включениях в ре­жим передачи вентилятор работа­ет при пониженном напряжении питания, не создавая лишнего аку­стического шума. Если применяет­ся другой вентилятор, то можно в цепь коллектора VT4 поставить 24-вольтовое реле, контакты кото­рого будут переключать режим работы вентилятора.

В режиме "Обход" с помощью пе­реключателя SA1 снимается напря­жение питания со схемы на транзи­сторе VT1, что исключает переход усилителя в режим передачи при поступлении сигнала управления на разъем "ТХ".

На транзисторе VT2 выполнен ре­гулируемый стабилизатор напряже­ния экранной сетки. С помощью переменного резистора R18 уста­навливают ток покоя лампы VL1 в пределах 50—60 мА.

Источник напряжения +24 В на базе интегрального стабилизатора DA1 используется для питания реле и схемы автоматики. При перегруз­ках и коротком замыкании по цепи +24 В интегральный стабилизатор автоматически выключается, что повышает надежность работы уси­лителя в целом.

В усилителе применен силовой трансформатор, изготовленный на железе от 9-амперного ЛАТРа. Га­бариты железа — 130x75x75мм. Первичная (сетевая) обмотка содер­жит 230 витков провода 01,5 мм, но если УМ будет эксплуатироваться в повседневном, а не в контестовом режиме, то можно оставить "род­ную" первичную обмотку ЛАТРа. По- вышающая обмотка должна со­держать 1200 витков провода 00,65—0,7 мм (переменное напря­жение — 1,1—1,2 кВ), накальная обмотка — 11+11 витков провода 01,5 мм (напряжение — 11+11 В), остальные обмотки —14+35 витков провода 00,5—0,65 мм (напряже­ние — 22 и 50 В).

Широкополосный трансформатор Т1 намотан проводом 01,2—1,5 мм в два провода на ферритовом коль­це К45х27х15 мм проницаемостью 2000НН и содержит 12 витков, ка­тушка связи — 7 витков провода МГТФ-0,2, равномерно распреде­ленных между витками основной обмотки.

Катушка L1 намотана на каркасе 040—45 мм и содержит 15+12 вит­ков провода 01,5—2,0 мм. Первые 15 витков намотаны виток к витку (для диапазона 1,8 МГц), а осталь­ные 12 — с шагом 2,5 мм.

Катушка L2 намотана медной труб­кой 04—5 мм и содержит 15—17 вит­ков, внешний диаметр — 50—55 мм.

Катушка L3 катодного" контура вы­полнена из медной трубки диаметром 4— 5 мм, внутри которой протянут провод в теплостойкой изоляции (МГТФ, БПВЛ и т.д.) сечением не ме­нее 0,7 мм². Внешний диаметр катуш­ки — 27—30 мм, зазор между витка­ми — 0,3 мм, число витков — 8, от­вод — от середины.

Катушка L4 выполнена из медного обмоточного провода 02,0—2,5 мм и содержит 5—6 витков, внешний диа­метр катушки — 25 мм.

Дроссель Др1 (намотка "Универсаль") намотан проводом 00,2— 0,3 мм и состоит из 2—4 секций по 80—100 витков в каждой; анод­ный дроссель Др2 — проводом ПЭЛШО-0,35 на фторопластовом каркасе диаметром 18—20 мм и длиной 180 мм. Намотка — виток к витку, секциями по 41, 34,32,29,27, 20, 17 и 11 витков, а последние 10 витков — вразрядку, с шагом 2 мм.

Антипаразитный дроссель ДрЗ на­мотан на резисторе МЛТ-2 сопротив­лением 75—100 Ом и содержит 7 витков провода 00,8 мм, Др4—стан­дартный, ДОЗ, 50 мкГн. Дроссель Др5 намотан на кольце К45х27х15 мм про­ницаемостью 2000НН в два провода 01 мм каждый с хорошей изоляцией (например, МГТФ), намотка — виток к витку, до заполнения.

Анодный конденсатор перемен­ной емкости С18 — от УВЧ-66 (ис­пользуется одна секция), зазор меж­ду пластинами — 2,5—2,7 мм, ем­кость — 15—100 пФ. Левый (по схе­ме) вывод конденсатора подключен к 1-2-му витку катушки L2.

Антенный конденсатор переменной емкости С7 — 2—3-секционный, от старых радиоприемников, зазор меж­ду пластинами—0,3-0,4 мм, емкость — 30—1200 пФ.

Реле К1 — РЭН-33, К2 — РЭН-34; КЗ—К5—импортные, малогабарит­ные (15x15x20 мм, в пластмассовых корпусах) на рабочее напряжение 12 В, ток коммутации — 6—8 А на напряжение 125—220 В; Кб—К13 — РЭС-10. Реле подключения допол­нительных конденсаторов к анодно­му конденсатору 220 пФ (1,8 МГц) и 150 пФ (3,5 МГц) — типа ТОРН.

Галогеновая лампа VL3 — 150 Вт/ 220 В. Транзистор VT1 — КТ835 (КТ837), VT2— VT4 — КТ829А. Микросхема DA1 — КР142ЕН9И (78L24).

Конструкция

Усилитель мощности выполнен в компьютерном корпусе (желательно старом, выпуска 80-х годов, из тол­стой стали). Габаритные размеры — 175 мм (ширина), 325 мм (высота) и 400 мм (глубина). Вертикальная пе­регородка и горизонтальные полки:— стальные, толщиной 1,5—2 мм. По­средине (по осевой линии) в отсеке П-контура и под панелью ГК71 про­ложена медная полоска шириной 10—12 и толщиной 0,2—0,3 мм, ко­торая подсоединяется к клемме "Кор­пус" на задней панели.

Сетевой фильтр выполнен на от­дельной плате, установленной око­ло автомата ВА-47 и разъема "Сеть". Между силовым трансфор­матором и вертикальной перегород­кой вертикально установлена пла­та высоковольтных выпрямителей, стабилизаторов и автоматики, кото­рая крепится к дну корпуса на алю­миниевом уголке, который одновре­менно служит радиатором для ста­билизатора DA1, VT1 и VT2.

На передней панели с внутрен­ней стороны закреплены: плата ин­дикации напряжений управляющей и экранной сеток, высокого напря­жения и галогеновая лампа, при­чем ее свечение должно быть вид­но через отверстие (проложен красный фильтр 03 мм), находяще­еся около тумблера "Анод".

У переключателя диапазонов крайняя плата, коммутирующая от­воды катушки, для повышения на­дежности дополнительно изолиро­вана от винтов крепления фтороп­ластовыми втулками.

На измерительном приборе, пря­мо на его клеммах, закреплена пла­та узла измерения выходного ВЧ напряжения.

Настройка

Сначала, не подавая напряжение с повышающей обмотки на высоко­вольтный выпрямитель, проверяют наличие напряжения накала, пита­ния реле (+24 В), запирания лампы ГК71 (-60—70 В) и питания экран­ной сетки (+1—55 В); режимы рабо­ты вентилятора (RX — 7—8 В, ТХ — 10—12 В), а также работу узла переключения "RX/TX".

Далее подключают высоковольт­ную обмотку к выпрямителю. На хо­лостом ходу постоянное анодное напряжение должно быть 2,8—3 кВ. Регулировкой сопротивления рези­стора R14 устанавливают четкое срабатывания реле К4 при сетевом напряжении 200 В.

Затем регулировкой сопротивле­ния резистора R18 в режиме ТХ ус­танавливают ток покоя лампы ГК71 в пределах 50—60 мА.

Настройку усилителя по ВЧ начи­нают с "катодного" контура. В режи­ме передачи с трансивера (при от­ключенном антенном тюнере) пода­ют сигнал мощностью 5—10 Вт и настраивают по минимуму КСВ, ори­ентируясь на показания КСВ-метра трансивера. В диапазоне 28 МГц "ка­тодный" контур подстраивают регу­лировкой емкости конденсатора С22. Затем регулировкой емкостей конденсаторов С13—С16 и подбо­ром емкости конденсаторов С11 и С12 настраивают этот контур на более низкочастотных диапазонах 7—24 МГц.

Настройку выходного П-контура также начинают с диапазона 28 МГц. Для этого, соблюдая меры предос­торожности, сдвигают или раздви­гают витки катушки L4, а также под­страивают емкости конденсаторов С7 и С18. После настройки, подав на вход усилителя полную входную мощность 60—80 Вт, снова подстра­ивают "катодный", а затем П-контур. Максимальный ток анода может достигать 0,45—0,5 А.

Следует отметить, что без изме­нения схемы в усилителе можно ус­тановить две лампы ГК71, соответ­ственно увеличив мощность транс­форматора Тр1 и габариты самого устройства.