Джерело живлення для експериментів з ламповими схемами.

Сергій Комаров (UA3ALW)

Лампова аналогова схемотехніка, як здавалося ще вчора, відійшла в небуття, і поступилася місце транзисторів, інтегральних мікросхем і мікроконтролерів, за фактом, продовжує жити і бути здоровими. Мало того, у всьому світі трепетно зберігають, нарощують виробництво і навіть ведуть нові розробки радіоламп, і лампові прилади (наприклад, студійної обробки звуку) займають найвищі цінові категорії. В області радіопередавальних пристроїв лампи відчувають себе настільки впевнено, що взагалі «не звертають уваги» на марні потуги напівпровідників. І не тільки там, де потрібні мегаватні потужності. В областях радіотехніки, де для апаратури важлива тривала збереженість, стійкість до радіації, високих і низьких температур, атмосферних електричних розрядів; де апаратура повинна працювати зрідка, на протязі багатьох десятиліть без будь-якого обслуговування, - радіолампи незамінні. У багатьох областях техніки, інженери-розробники і радіоаматори, що прийшли до тями після тривалого сп'яніння напівпровідниками, знову звертають свій погляд до радіолампах. Але чим їх живити на лабораторному столі? На жаль, зараз складно придбати лабораторні джерела живлення УИП-1 і УИП-2, з повним набором «лампових» напруг.

Альтернатива реальному макетування, численні програми комп'ютерного моделювання, прекрасно справляються з пасивними RLC ланцюгами, не завжди адекватні навіть при використанні фірмових моделей від виробників інтегральних схем і транзисторів, не кажучи вже про радіолампах. А з трансформаторами або багатовідвідні котушками з взаимоиндукцией, і зовсім безпорадні. При комп'ютерному моделюванні підсилювачів звукових частот Ви не почуєте відтінки звучання тієї чи іншої радіолампи, а при моделюванні лампових передавачів, які не врахуєте паразитні взаємозв'язку і наведення. У моєму уявленні, віртуальні моделіровщік чимось схожі на гумових жінок: функціональні? - Так! Чи реальні? - Ні! Тому, якщо ми хочемо щось спробувати або перевірити з реальним, а не з «гумовим», «натягнутим» результатом, - макетуємо!

Отже, Ви вирішили отмакетіровать пристрій на радіолампах і, можливо, у Вашій схемі будуть також присутні транзистори з мікросхемами. Не будемо замахуватися на всеосяжну універсальність, обмежимося приймально-підсилювальними октальной і пальчиковими радиолампами 6-й вольтової серії. Перелічимо найбільш поширений набір необхідних живлячих напруг і струмів:

Напруження. Змінна напруга 6, 3 вольта. Краще, якщо будуть дві обмотки по 6,3 вольта, які можна з'єднати послідовно для отримання напруги 12,6 вольта, при струмі кожної обмотки до півтора ампер (ну, ми ж не будемо заради експерименту збирати величезні схеми на десятках радіоламп, макетуємо лише невеликі схеми по кілька каскадів).

Анод. Плюс 250 ... 300 вольт. Рідко до 400 ... 450 вольт. Струм навантаження 50 ... 80 мА. Цілком достатньо для домашнього макетування схеми на 4 ... 6 приймально-підсилювальних радіолампах.

Зсув. Мінус 50 ... 80 вольт. Надлишки завжди можна погасити резистивним дільником напруги. Струм навантаження тут великий не потрібно. 3 ... 5 міліампер буде, і добре.

Звертаю увагу молодого покоління інженерів і радіоаматорів, чиє вивчення радіотехніки почалося відразу з транзисторів: для лампових схем не потрібні стабілізатори напруги. Протягом більш, ніж 100-річного досвіду розвитку лампової схемотехніки, розроблені схеми включення радіоламп, практично нечутливі до зміни живлячої напруги в межах допустимих коливань напруги електромережі ± 10%. При номіналі 220 вольт такий розкид складе 198 ... 242 вольта.

Супутнє напруга для харчування напівпровідникових схем. Зазвичай в ходу два напруги: + 5 і + 12 вольт. Хоча можливі й інші варіанти. Тому, пам'ятаючи, що трехвиводние інтегральні стабілізатори серії К142 (аналоги 7805, 7812 та ін.) Зараз поширені і доступні, і їх часто ставлять безпосередньо на плату транзисторного пристрої, забезпечимо вихідне випрямлена і згладжене напруга + 15 ... 18 вольт, а подальше формування надамо користувачеві. Вважаю, що 150 ... 200 мА буде цілком достатньо для живлення невеликого числа супутніх напівпровідникових каскадів.

Таким чином, загальна потужність джерела живлення не перевищує 50 Вт. За своїми параметрами для даного завдання підходять шість типономиналов стандартних трансформаторів ТАН, з вихідною потужністю 60 Вт. Їх параметри в номінальному режимі наведені в таблиці:

Трохи теорії. Оскільки трансформатори розраховані для роботи з напругою 220 В ± 10%, то при номінальній напрузі вони допускають тривалу 10% -ву перевантаження по струму. До того ж, зверніть увагу, що їх первинна обмотка при харчуванні від мережі 220 вольт може забезпечити потужність (110 + 110) х 0,35 = 77 Вт. При ККД трансформатора 0,9 (реально, набагато краще) на вторинну обмотку залишиться потужність 77 х 0,9 = 69 Вт. Так, що наш трансформатор не вийде з ладу навіть при тривалій 15% -ної перевантаження. Грітися, правда, буде сильно.

Значення випрямленої напруги під навантаженням, для двонапівперіодною і бруківці схем, коли відомо ефективне значення змінної напруги на обмотці, можна визначити з хорошою точністю за емпіричною формулою: U випрямися = 1,24 U зм. Далі, з цього значення необхідно відняти падіння напруги на активному опорі фільтра, що згладжує. У дроселя Д40 активний опір обмоток Rдр = 211Ω. Згідно із законом Ома для ділянки кола, падіння напруги на ньому при струмі 80 мА складе 16,9 В. Виходячи із закону збереження енергії, максимальний струм навантаження випрямляча буде в 1,24 рази менше, ніж ефективне значення номінального струму навантаження відповідних обмоток трансформатора.

Схема одного з таких пристроїв наведена на малюнку 1:

При заміні трансформатора ТАН31 на ТАН30 анодна напруга знизиться до 250 вольт. У разі використання трансформатора ТАН29 анодна напруга стане 195 вольт, а ось для збереження напруги живлення транзисторних схем, двонапівперіодний випрямляч на обмотках 15-16, 17-18 треба буде замінити на бруківці. Для зручності роботи з пристроєм висновки вихідних напруг слід виконати різнокольоровими. Рекомендовані кольори вказані на схемі і в таблиці в кінці статті. Перетин проводів для накальних ланцюгів бажано брати не менше 0,5 кв. мм, для інших, 0,2 ... 0,35 кв. мм.

У другому варіанті пристрою немає негативного напруги зсуву. Він призначений для харчування лампових схем з автоматичним зміщенням на пентодах і променевих тетродах. Зате в нього доданий джерело для харчування екранних сіток, з напругою, рівним приблизно половині анодного і з максимальним струмом 25 ... 30% від анодного джерела.

Анодна напруга випрямляється бруківці схемою. Випрямляч екранної напруги + 150 вольт використовує два «нижніх» діода бруківці збірки, що утворюють з двома половинами анодної обмотки двухполуперіодним схему випрямлення, мінус якої заземлений, а з середньою точки обмотки знімається позитивне напруга, рівне в точності половині напруги мостового випрямляча. Через різних падінь напруг на згладжують фільтрах, напруги на виході джерела під навантаженням виходять не зовсім кратні: 330 і 150 вольт.

Третій варіант схеми розроблений для використання, як штатний, в схемі 10-й ватного средневолнового АМ передавача, але може бути використаний і як лабораторний джерело. Високовольтна частина випрямляча побудована за тією ж схемою, що і на рис. 2, однак його мінус не заземлюють, а підключається до позитивного виходу низьковольтного випрямляча. Таким чином, для отримання високого анодного напруги в цій схемі складаються напруги з усіх випрямлячів.

Мостовий випрямляч напруги низьковольтних обмоток, завдяки наявності середньої точки обмотки забезпечує на своєму виході два напруги: «зелене» + 18 вольт для подальшого підключення інтегральних стабілізаторів і харчування транзисторних схем і «жовте» + 50 вольт для живлення вихідних транзисторів синтезатора радіочастот С9-1449- 1800, яке забезпечує замикання ламп вихідного каскаду передавача при «підйомі» потенціалу катода щодо нульового потенціалу керуючої сітки. Детальніше про це я напишу в статті про передавач. Вважаю, для проведення експериментів з радиолампами і ламповими схемами напруга +50 вольт знадобиться.

Заміна трансформатора ТАН30 на ТАН31 підніме анодна напруга до 430 вольт.

Використання в джерелі живлення трансформатора ТАН32 дозволить побудувати схему, з великим набором напруг (Рис. 4).

Якщо два резистора в низьковольтному фільтрі замінити одним МЛТ-2-36 Ω ± 5%, то замість 18 вольт можна отримати 27 вольт. Якраз, напруга для харчування поширених Релея.

Трансформатори ТАН33 і ТАН34 дозволяють побудувати блок живлення з ще більшим набором напружень. Анодні, екранні напруги і негативне напруга зсуву з обмоток 7-8, 9-10, 11-12, 13-14 виходять також, як в схемі 4, а підключення до обмоток 15-16, 17-18 мостового випрямляча з середньою точкою обмотки , як на схемі 3 дозволить отримати крім «зеленого» напруги +18 вольт, ще й «жовте» +40 вольт. Оскільки всі варіанти включення обмоток і побудови схем випрямлячів вже приведені на малюнках 1 ... 4, намалювати схему блоку живлення для трансформаторів ТАН33 і ТАН34 я надаю самим читачам. Обговорити різні лампові схеми і поспілкуватися з однодумцями можна на форумі автора цієї статті «Улюблені лампи»: http://www.radiostation.ru/home/forum.html

Деталі. Трансформатори ТАНхх-127 / 220-50 можна замінити на ТАНхх-220-50 при цьому запобіжник ВП-1б на ток 1 ампер доведеться не безпосередньо запаяти на жорсткі висновки 2 і 4 трансформатора, а встановити окремо. Дросель Д40-5-0,18 можна замінити на Д31-5-0,14 (Rдр = 223,5 Ω) або на Д49-5-0,28 (Rдр = 143 Ω). Резистори МЛТ, конденсатори фірми Jamicon або вітчизняні К50-35. Вітчизняні мостові збірки КЦ405 можна замінити на КЦ402, на подвійні КЦ403, або на імпортні KBP310, з зворотною напругою для анодних ланцюгів не менше 600 вольт і струм не менше 3А (трапляється, що по недбалості ми закорачивается висновки джерела і необхідно, щоб, після іскри на висновках випрямляча, діоди не виходили з ладу; вітчизняні радіодеталі робляться з хорошим запасом, а ось при використанні імпортних, необхідно цей запас враховувати самому). Вимикач - ТВ1-2 або ТВ1-4, втім, в рекомендовану конструкцію підійде будь-який інший тумблер, наприклад, ТП1-2.

Конструкція. Один з варіантів конструкції показаний на малюнку 5 і 6. Як шасі використані два алюмінієвих куточка (з будівельного ринку) зі сплаву АД31, розміром 30х30х2 і довжиною 140 мм. Друкована плата, з одностороннього фольгованого склотекстоліти відповідна першій схемі, показана на малюнку 7. Розмір плати 114 х 25 х 1,5 мм.

Потужні гасять резистори МЛТ-2,0, для забезпечення вільної конвекції, розміщені на двоконтактний (чотирипелюсткових) монтажних стійках (Рис. 6).

Важливе додавання. Кожне напруга виходить з блоку живлення двома перевиті між собою проводами (крім накальних, вони перевиті втричі): «гарячий» кольоровий дріт і до нього в пару чорний провід нульового потенціалу. Це необхідно для того, щоб при випадковому від'єднанні проводу «землі» не відбулося б перерозподілу напруг живлення в настроюється конструкції, що може привести до виходу з ладу її радіоелементів. У разі ж, коли кожному вихідній напрузі супроводжує своя «земля», такого не станеться.

На закінчення, наведу таблицю кольорів монтажних проводів, якої я намагаюся дотримуватися при монтажі лампових і лампово-напівпровідникових конструкцій. Дотримуватися її, звичайно, не обов'язково, але вона допомагає значно полегшити процес монтажу, зменшити ймовірність помилок, та й розбиратися з конструкціями колишніх часів значно простіше.

Приємних експериментів!

Стаття в форматі PDF