Ian White, G3SEK Руководство пользователя “Triode Board” Набор (конструктор) “Triode Board” разработан только для схем с “заземлённой” сеткой.

Измерение токов анода и сетки производится обычным способом, путём включения измерителей между шасси, катодом и “минусом” источника высокого напряжения. На Fig. 1 показано как это работает.

Отметьте, что только ток сетки протекает через измеритель тока сетки и только анодный ток протекает через измеритель анодного тока. Не все это осознают.

Каждый РА нуждается в нескольких уровнях защиты: защите ламп, измерителей, высоковольтных трансформаторов и, прежде всего, защите человека.

Никто не знает, отчего “случаются” эти разрушительной силы (“стихийные”, “случайные”, “прострельные”, “дуговые”, “блуждающие”, “хирургические”... – каких только эпитетов нет! ) - токи. Они быстро проходят! Кончаются, но, как правило, “кончают” и аппаратуру, в частности, - усилитель мощности. Можно только гадать о причинах их возникновения: то ли, это - остатки разреженного газа и металлическая пыль - внутри ламп, волоски, ворсинки и насекомые (например, тараканы) - вне их, паразитные случайные фотоэлектроны, перегрузки питающей сети, паразитная генерация в самих лампах, плохие контакты в антенных соединителях, космические лучи... Важно лишь то, что такие токи “случаются” и многие хорошо знают, чем заканчивается их действие, какие разрушения они несут аппаратуре. Всего этого можно избежать!

Самыми худшими проявлениями резкого увеличения анодного тока являются, так называемые, “дуги” и “прострелы”, которые могут происходить как внутри ламп, так и снаружи и ведут к закорачиванию источника высокого анодного напряжения, по силе тока близкому к к. з.

Как показано на Fig. 2 , обратный ток “дуги” протекает через измерители сеточного и анодного тока и может их повредить, несмотря на то, что они защищены.

В арсенале борьбы с “этими нехорошими” токами есть три средства:

• используйте токоограничительный резистор в плюсовой шине высокого анодного напряжения питания, чтобы ограничить максимальный анодный ток. Для полной ясности, смотрите раздел о дополнительных схемах, ухищрениях и стыковке;
• используйте защитные диоды у измерителей, чтобы защитить их и обеспечить на минусовой шине высокого напряжения потенциал шасси (уравнять их). – в “Triode Board” такая возможность имеется (см. ниже);
• отключайте высоковольтный трансформатор, чтобы снизить энергию “дуги” - “Triode Board” содержит эту возможность (см. прилагаемые схемы).

Учтя и использовав выше- (и ниже-) изложенное, Вы, скорее всего, вновь включите высокое напряжение, щёлкнув кнопкой “Сброс” и будете продолжать работу в эфире, как будто ничего и не случилось!

Измерители токов анода и сеток различаются сильно в смысле измеряемой величины тока в различных усилителях, в зависимости от типов применяемых в РА ламп и их количества, но меры защиты измерителей остаются одними и теми же.

На Fig. 3 показаны два способа измерения анодного тока в 500 мА: на Fig. 3a - измеряется ток с низкоомным шунтом, а на Fig. 3b - измеряется падение напряжения на более высокоомном измерительном резисторе.

При измерении тока первым методом (Fig. 3a):

• сопротивление шунтирующего резистора зависит от необходимого тока полного отклонения стрелки и от внутреннего сопротивления измерительной головки;
• шунтирующий резистор всегда имеет нестандартную малую величину сопротивления и выполняется из провода с высоким сопротивлением (можно и из медного обмоточного, работать с которым удобнее ( и отрезать и паять), но его в шунте бывает “много” и его нужно на что-то “намотать” (например, на корпус резистора) да и ещё, желательно, бифилярно);
• подбор сопротивления шунта довольно трудоёмок и занимает много времени;
• защитные диоды неэффективны с низкоомными измерительными головками и шунтами, потому, что падение напряжения на них очень мало. Диоды не будут работать, пока напряжение на них не достигнет 0,6 В, которого окажется достаточно, чтобы вывести измерительную головку из строя.

• сопротивление шунтирующего резистора зависит только от тока полного отклонения стрелки головки;
• могут быть использованы постоянные резисторы с сопротивлениями стандартного ряда номиналов;
• применённый подстроечный резистор позволяет электрически юстировать и корректировать показания головки;
• если падение напряжения на шунтирующем резисторе при полном отклонении стрелки головки будет близко к 0,5 В, то защитная функция диода будет весьма сильной, так как диоды при 0,6 В начинают сильно проводить ток (открываются).

На рисунке показаны измерительные схемы анодного и сеточного тока в “Triode Board”. Прилагаемая к нему инструкция показывает как подобрать подходящий измеритель и резисторы для конкретного усилителя мощности. На схеме также показано, как работает защита измерителей в “Triode Board”. Диоды D1 и D2 благополучно “обводят” большие токи вокруг измерителей и способствуют уменьшению разности потенциалов между “минусовой” шиной высокого анодного напряжения питания и шасси. “Дуга” полностью прекращается, когда высокое напряжение прерывается специальной схемой (см. ниже) или сгоревшим плавким предохранителем.

D1 и D2 должны быть рассчитаны на большой ток, одноамперные выпрямительные диоды здесь явно слабоваты, в конструкции использованы большие мощные 6-ти амперные диоды, выдерживающие одиночные импульсы тока до 400 А и более. Анодный ток, в случае “дуги” или “прострела”, протекает в противоположном нормальному току сетки направлении, так что, включенные диоды D3 и D4 защищают измеритель М1 от больших прямых токов сетки.

Экстремально большой ток управляющей сетки триода может вывести лампу из строя почти мгновенно. Это может произойти при любом сочетании большой мощности “раскачки”, подаваемой на вход триода, рассогласовании с нагрузкой и(или) низком анодном напряжении. “Triode Board” отслеживает как большой ток сетки, так и низкое анодное напряжение. Если будет обнаружено то или другое, переключатель “приём - передача” (РТТ) просто не будет работать и “загорится” “тревожный” светодиод с надписью GRID / HV (“сетка / высокое (анодное) напряжение”).

Ток сетки контролируется с помощью резистора R1, падение напряжения на котором для работы схемы контроля (подробности - ниже) должно составлять максимум 0,8 В. Исходя из этого, для защиты от перегрузки измерителя М1 нужно два кремниевых диода, соединённых последовательно, D3 и D4, чтобы предотвратить неправильные показания измерителя при измерении токов, близких к максимальным (в правой части шкалы М1). Напряжение, пропорциональное току сетки снимается с движка RV3 и управляет КМОП-триггером. Это блокирует переключатель “приём-передача” (PTT), заставляет отпустить якорь реле К1, “зажигает” “аварийный” светодиод GRID / HV и выключает зелёный светодиод готовности РА (READY).

Режим аварии GRID / HV автоматически сбрасывается по отпусканию РТТ или по окончанию времени выдержки голосового управления (VOX). Это позволяет продолжать работу в эфире, если увеличение сеточного тока было случайным. Если сеточный ток продолжает оставаться большим при переходе на передачу, защитная схема снова сработает, чтобы уберечь лампу.

На входе HV-OK измеряется напряжение пропорциональное высоковольтному анодному - см. схему (высоковольтный делитель напряжения не входит в набор “Triode Board”, по соображениям безопасности. Он должен быть смонтирован в РА непосредственно у лампы [2]).

При нормальной величине высокого анодного напряжения, с делителя на вход HV-OK подаётся + 8...12 В. Если анодное напряжение упадёт до такой величины, что напряжение на делителе составит примерно + 6 В, это переключит КМОП-триггер. А это отключит РТТ, “отпустит” якорь реле К1, “зажжёт” красный “аварийный” светодиод GRID / HV и выключит зелёный светодиод READY ( “готов”).

GRID / HV защита автоматически сбросится, если Вы отпустите РТТ или закончится время выдержки VOXа, это позволит Вам продолжить работу в эфире, если понижение напряжения на аноде ламп(ы) РА было случайным, например, из-за понижения напряжения (кратковременного) в питающей сети. Если анодное напряжение остаётся низким, защита снова сработает, сохраняя лампу.

У современных мощных полупроводниковых стабилитронов имеются существенные недостатки: стабилизируемое напряжение на них не подстраивается (фиксировано), имеет тенденцию к изменению (растёт с увеличением анодного тока) и... довольно мощные стабилитроны, способные выдержать "прострелы” стоят не дёшево. Другие решения проблемы, такие как применение выпрямительных диодов с прямым смещением, дают даже худшие результаты по стабилизации.

Варистор VDR1 (V24ZA50) обеспечивает дальнейшую защиту схемы. Напряжение смещения в схеме “Triode Board” устанавливается в диапазоне от 3 до 27 В, что подходит для многих ламп, таких как: 3-500Z, 3СХ800, 8877. Для ламп ГС35Б и ГС31Б, которым нужно смещение до 30 В, можно установить внешний (навесной) резистор сопротивлением 1,5 кОм, как показано на схеме.

“Triode Board” упрощает взаимные соединения в РА, Вам останется только подцепить провода сети и цепь управления высоким напряжением.

Руководство пользователя “Triode Board” содержит ещё несколько полезных схем для Вашего усилителя.

Схема управления включением сетевого напряжения, описываемая ниже, показана на “сборной” (общей) схеме 1. ( Позиционные номера деталей начинаются с 101, чтобы их не спутать с таковыми в “Triode Board”.

С выхода HV CTRL в “Triode Board” выдаётся + 12 В постоянного напряжения для питания реле включения сети высоковольтного (анодного) трансформатора (или + 24 В, если для этой цели предусмотрено 24-х вольтовое реле). Это напряжение появится только после того, как закончит работу схема задержки (таймер), исключающая подачу высокого напряжения на анод при неразогретом катоде лампы РА.

Если сработает защита по току в анодной цепи, то напряжение, управляющее высоковольтным анодным будет отключено за время не превышающее 5 миллисекунд. Чтобы использовать эту возможность, нужно установить 12-вольтовое (или 24-вольтовое) реле постоянного тока К101 для прерывания подачи напряжения сети в первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Убедитесь, что применяемое реле способно прерывать максимальные перегрузочные токи в трансформаторе и с большим запасом. Поворотное реле с мощными контактами или пускатель (мощный контактор) – вот что нужно здесь применять. Очень эффективно работает здесь реле Omron G7L-1A-T SPNO 30A , которое выпускается в обеих модификациях (на 12 и 24 В) и может быть приобретено как в Европе, так и в США. Существует и много других хороших мощных 24-вольтовых реле и контакторов.

Чтобы продлить “жизнь” ламп, необходимо их обдувать значительное время после работы на передачу. На “общей” схеме 1 показан способ продления работы вентилятора на несколько минут после отключения РА от сети. SW102 - термовыключатель, приклеенный к R101, который включен в сеть 220...240 В, от которой питается нить накала и высоковольтный трансформатор. R101 нагревается и SW102 срабатывает, как только температура достигает 60 градусов Цельсия, что происходит после нескольких минут нормальной работы. Если Вы выключите РА, используя SW101, то SW2 останется включенным до тех пор, пока не остынет (вместе с резистором), позволяя вентилятору ещё несколько минут поработать.

(Спасибо за идею G3NWS).

Для дополнительной безопасности “минусовая” шина высокого напряжения должна быть соединена с “общим” шасси с помощью мощного надёжного резистора сопротивлением 1 кОм рядом с корпусом конденсатора. Этот резистор показан на “общей ” схеме 2 как R105. Внимание: если сопротивление этого резистора меньше 200 Ом, то он будет влиять на точность показаний измерителя тока анода.

В схеме “Triode Board” уже есть диоды защиты “минусовой” шины высокого напряжения, не подключайте дополнительных между шиной и шасси, - они не нужны, тем более, что они будут способствовать неверным показаниям измерителей.

На схеме 2 резистор R104 ограничивает максимальный анодный ток в случае аварии. Фирма Eimac рекомендует ограничивать этот ток величиной в 40 А и менее для ламп передатчиков с мощностью рассеивания на аноде до 1500 Вт. А это означает, что сопротивление ограничивающего ток резистора должно быть 25 Ом на киловольт анодного напряжения. На практике, обычная величина этого резистора 50 Ом. В некоторых РА применяются резисторы в 10...20 Ом, по-моему, этого “маловато будет” для анодных напряжений в 3 кВ и более. Резистор R104 должен иметь большой и длинный корпус, чтобы, во-первых, иметь большую поверхность для интенсивного рассеяния “приличной” мощности; во-вторых, чтобы его не “прошило” во время действия “дуг” и “прострелов”. 50-омный резистор будет рассеивать 50 Вт при непрерывном токе через него в 1 А, так что, это - минимальное приемлемое значение мощности рассеивания для R104. Чтобы избежать “перекрытий” резистора высоковольным напряжением, в подобных цепях следует применять резисторы с удлинённым корпусом.

На схеме 2 также показан плавкий предохранитель FS105. Предохранители для работы в цепях с напряжением до 5 кВ можно легко найти, так как они применяются в микроволновых печах и есть в продаже. К сожалению, такие предохранители выпускаются на токи только до 1 А, что явно недостаточно для РА в 1500 Вт и более.

Внимание: соединение с шасси и “заземление” жизненно необходимо для безопасности. Не надейтесь на металлические штыри - это ненадёжное заземление. Соединяйте выход CHASSIS GROUND на “Triod Board” толстым проводом, это понадобится, чтобы проводить токи до 40 А и более при “прострелах” в анодной цепи. Соедините провод с большим надёжным лепестком, привёрнутым к шасси.

“Triode Board” содержит действенные меры защиты от обоих типов наводок, приходящих по проводам и через излучение, включая:

Стремление к увеличению поверхности шасси РА: экраны.

• Эффективную РЧ развязку.
• РЧ дроссели в местах внешних соединений.
• Применение высокоуровневой КМОП-логики.

Прототипы “Triode Board” интенсивно проверялись в условиях сильных наводок и многие пользователи не испытывали никаких проблем - остались довольны. Тем не менее, нет стопроцентной гарантии от РЧ наводок и помех и у любой электронной аппаратуры, какую бы мы ни применяли. На схеме 2 показаны средства подавления РЧ наводок и помех, которые, возможно, потребуется включить вне “Triode Board”. Конденсаторы С102 и С103 могут быть присоединены непосредственно к измерителям, если это необходимо.

Если, всё-таки, наводки Вам докучают, рассмотрите возможность лучшей экранировки (может быть, даже, возможность установки двойного или тройного экрана без отверстий с хорошими контактами в стыках с минимумом выходящих развязанных и экранированных проводов. Имеет смысл и поэкспериментировать с применяемыми материалами: отсутствие в соединениях экранов и шасси материалов с большой электрохимической разностью потенциалов, применение материалов с хорошей проводимостью (серебрённая медь), применение магнитных экранов (сталь с покрытием), устранение коррозии, сварка экранов с шасси как альтернатива креплению экранов на винтах, толщина материалов экранов, однородность материала шасси и экранов.

Для измерительных цепей следует применять экранированный провод. Все соединительные провода следует прижимать к шасси и располагать их подальше от цепей несущих токи РЧ, от ламп(ы) РА, входных и выходных РЧ цепей. Желательно, вообще осуществлять проводку в РА согласно правилу: каждый провод находится в своём индивидуальном экране – экранирующем чулке, провода укладываются в общий жгут, экраны проводов спаиваются между собой, жгут прижимается к шасси РА с помощью скоб по всей его длине.

Не следует использовать экраны в качестве земляных проводников, земляные же выводы деталей следует соединять с шасси в одной точке, чтобы не допустить протекания общих токов разных цепей по одному и тому же участку земляной шины, шасси и т. п., что ведёт к завязкам, самовозбуждениям, наводкам и другим неприятностям при эксплуатации РА.

1.Непосредственное гальваническое соединение управляющей сетки с шасси РА обязательно в усилителях, работающих на частотах выше 30 МГц, но это же справедливо и на КВ. “Triode Board” будет работать с триодами, у которых сетка приподнята над шасси, но это обстоятельство не следует использовать для подключения измерителя тока управляющей сетки. См. выше.

2.Если высоковольтный делитель смонтирован в блоке питания, то он будет показывать HV – OK даже тогда, когда источник питания будет полностью отключен от лампы! См. выше.

Содержание этих страниц взято из “Back to G3SEK’s Amateur Radio Technical Notebook”, размещенного на сайте http://www.ifwtech.com/g3sek .