Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Обсуждение аппаратуры для радиосвязи.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0aog » 05 фев 2015, 10:54

По просьбе RU0AB создам отдельный топик.

Есть задумка к лету соорудить такой аппарат. Обязательно с трансформаторным питанием.
Эта тема уже многократно обсуждалась начиная с 80-ых годов, но живёт и поныне, что только подтверждает её актуальность :)
Попробую для себя собрать тут опыт предыдущих конструкций, разобраться в работе узлов и подтвердить расчёты практикой.

Почему на четырёх ГУ-50, а не на одной ГУ-81 или на какой-нибудь ГУ-43?
Лампы ГУ-50 весьма распространены и дёшевы.
Цена одной ГУ-50 сейчас около 40 рублей, четыре штуки = 160 руб. Одна ГУ-81 стоит 800 руб.
К тому же, лампы стеклянной серии (ГУ-50, ГУ-81, ГК-71) более долговечны и менее карпизны, чем лампы металлокерамической серии (ГУ-43Б, ГИ-7Б).
Заявленная долговечность ГУ-50 - 1750 часов. Для ГУ-81, ГК-71 ГУ-43Б - 1000 часов, что почти вдвое меньше.
Стеклянным лампам не требуется обязательный обдув. Металлокерамика же требует обдува с определённым давлением (а это шумный вентилятор-улитка).

Почему с трансформаторным питанием, ведь бестрансформаторный умножитель намного легче и дешевле?
Для безопасности и долговечности.
Источник анодного напряжения, собранный на умножителе, требует постоянства и равенства характеристик электролитических конденсаторов.
Но электролиты со временем (да ещё под воздействием температуры) сохнут и теряют свою ёмкость, что будет эквивалентно потере мощности. Разброс их параметров приведёт к перекосу распределения напряжений по умножителю - может не хватить запаса рабочего напряжения на некоторых компонентах.
Да и нехорошо напрямую соединяться с сетью... мало ли что... вдруг заземление плохое окажется...
Так что лучше применить трансформатор.

Почему именно на четырёх ГУ-50, а не на двух-трёх или даже шести?
По моему мнению, это наиболее оптимальная конструкция по соотношению затраченных усилий и полученного результата.
Две лампы дадут 100...150 ватт на выходе, а такую мощность легко получить с двухтактного транзисторного каскада на RD70HHF1 (и не надо возиться с высоким).
Ставить шесть ламп (где-то были и такие конструкции) смысла точно нет - будет лишком большой разброс параметров. В такой связке одна-две лампы могут вообще не работать.
Четыре лампы должны отдавать в нагрузку порядка 300...350 честных ватт.
Последний раз редактировалось ru0aog 05 фев 2015, 11:38, всего редактировалось 1 раз.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0aog » 05 фев 2015, 11:13

Попробую привести тут расчёты для четырёх ламп ГУ-50, включенных параллельно по схеме с общей сеткой.
За основу взят пример расчёта для двух ламп ГУ-50 с ОС в режиме В из книги "Бунин, Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика 1984", стр 115-117.
Возможно, тут будут допущены ошибки. Знающие люди меня поправят :)

Расчёт проведём для одной лампы, потом сложим токи.
Примем значение источника анодного напряжения Еа = 1000 В.

1. Выбор точки покоя.
Примем условие, чтобы рассеиваемая на аноде мощность в режиме покоя, находилась в промежутке от 1/3 до 1/2 от предельно допустимой.
По характеристикам лампы ГУ-50, предельная мощность, рассеиваемая анодом, равна 40 Вт.
Значит, в режиме покоя мы должны получить мощность в пределах от 40/3 = 13,3 Вт до 40/2 = 20 Вт.
При напряжении на аноде Еа = 1000 В, получаем токи анода:
13,3 Вт/1000 В = 13,3 мА
20 Вт/1000 В = 20 мА.
Выбираем ток покоя лампы Iп = 15 мА.
Мощность рассеиваемая на аноде в режиме покоя Еа*Iп = 1000В * 0,015А = 15 Вт.

Теперь смотрим на анодно-сеточную характеристику лампы ГУ-50:
12.JPG
Тут не очень хорошо видно...
Красные кривые - анодный ток. Нам нужна левая красная кривая, т.е. при напряжении экранной сетки Uэ = 250 В.
Шаг вертикальных клеток для Ia равен 62,5 мА (две клетки = 125 мА). Уровень 15 мА это примерно 1/4 клетки.
Кривая пересекает её примерно на значении Uc = - 60 В.
Значит, принимаем напряжение первой сетки в режиме покоя, Ес1 = -60 В.

2. Теперь примем подводимую к лампе мощность Ро = 120 Вт.
Постоянная составляющая анодного тока будет:
Iao = Ро / Еа = 120 Вт / 1000 В = 0,12 А.
Для режима В импульс анодного тока будет равен:
Ia макс = Пи * Iao = 3,14 * 0,12А = 0,378 А.

Опять смотрим на анодно-сеточную характеристику.
Эта же кривая достигает уровня в 375 мА при напряжении Uc = - 2 В. Примем с небольшим запасом Uc = 0 В.
Значит, принимаем напряжение первой сетки в режиме покоя, Ес1 макс = 0 В.

Коэффициент использования анодного напряжения, кси = 0,85...0,9.
Примем кси = 0,88.
Амплитуда переменного напряжения на аноде:
Uа = Еа * кси = 1000В * 0,88 = 880 В.
Амплитуда переменного напряжения возбуждения на катоде:
Uк макс = Ес1 макс - Ес1 = 0 - (-60) = 60 В.
Амплитуда первой гармоники анодного тока:
Ia1 = 0,5*Ia макс = 0,5 * 0,378А = 0,189 А.

3. Мощность, отдаваемая лампой:
Рг = 0,5*Uа*Ia1 = 0,5*880В*0,189А = 83 Вт.
Мощность, рассеиваемая на аноде:
Ра = Ро - Рг = 120 - 83 = 37 Вт < Рмакс = 40 Вт.
Мощность, проходящая из в нагрузку из входной цепи:
Рпр = 0,5*Uк макс*Ia1 = 0,5*60*0,189 = 5,6 Вт.

Сопротивление анодной нагрузки:
Rэ = (Ua+Uк макс)/Ia1 = (880+60)/0,189 = 4973 Ом.

4. Импульс тока второй сетки:
Iс2макс = (0,15...0,20)*Ia макс = 0,17*0,378 = 0,064 А.
Добавочная мощность, за счёт напряжения возбуждения, приложенного с экранной сетке:
Рвс2 = 0,25*Iс2макс*Uк макс = 0,25*0,064*60 = 0,96 Вт.
Мощность, рассеиваемая второй сеткой:
Рс2 = 0,7*Iс2макс*Ес2/Пи+Рвс2 = 0,7*0,064А*250В/3,14+0,96 = 4,5 Вт < Рс2макс = 5 Вт - предельная мощность, рассеиваемая второй сеткой.
Мощность возбуждения:
Рв = Рпр + Рвс2 = 5,6 + 0,96 = 6,6 Вт.

5. Для четырёх ламп сопротивление анодной нагрузки:
Rэ = 4973 / 4 = 1,25 кОм.
Для четырёх ламп мощность возбуждения:
Рв = 6,6 * 4 = 26,4 Вт.
Входное сопротивление:
Rвх = Uк макс^2/2*Рв = 60^2/(2*26,4) = 68 Ом.
Подводимая мощность на 4 лампы:
Ро = 120 * 4 = 480 Вт.
Ну и отдаваемая мощность:
Рг = 83 * 4 + 5,6*4 = 332 + 22 = 355 Вт.
22 ватта прошло в нагрузку из мощности возбуждения.
КПД = 332/480 = 0,69.

Кто лампы считал, посмотрите - верно ли?
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
R0AVD
Сообщения: 775
Зарегистрирован: 14 авг 2013, 17:17
позывной: R0AVD
CиБи позывной: Пилот
Имя: Алексей
Откуда: Красноярск NO66LA, КК-02(RDA) Временами NO65SX, KK-46
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение R0AVD » 05 фев 2015, 11:47

ru0aog писал(а):По просьбе RU0AB создам отдельный топик.
Почему с трансформаторным питанием, ведь бестрансформаторный умножитель намного легче и дешевле?
Для безопасности и долговечности.
Источник анодного напряжения, собранный на умножителе, требует постоянства и равенства характеристик электролитических конденсаторов.
Но электролиты со временем (да ещё под воздействием температуры) сохнут и теряют свою ёмкость, что будет эквивалентно потере мощности. Разброс их параметров приведёт к перекосу распределения напряжений по умножителю - может не хватить запаса рабочего напряжения на некоторых компонентах.
Да и нехорошо напрямую соединяться с сетью... мало ли что... вдруг заземление плохое окажется...
Так что лучше применить трансформатор.
Можно 5 коп вставлю :D
У кого из нас Компьютер заземлен? :) А там тоже контакт с сетью... это прекрасно описано тут http://dl2kq.de/pa/1-1.htm
Насчет конденсаторов. У многих на дачах работают телевизоры выпуска 90 лохматых годов. С дикими перепадами температур.... А там тоже импульсный источник питания с электролитами.
Я для усилителя брал конденсаторы от БП компьютеров 680 мкф 200в выпуска 2007 - 2012г отработавших в платежных терминалах. Так вот разброс по напряжению на них под нагрузкой (А следовательно и емкость) разнится не более чем на 5%. А у меня их 24 шт.
При этом из опыта эксплуатации дохнет в них все что угодно кроме этих кондеров.

это я к чему.... Ну собственно минусы немного другие.
1. Добавляется еще одна разделительная емкость.... нифига не дешёвая.
2. Усложняется монтаж - поскольку требуется большее количество узлов изолированных от корпуса.
3. чисто психологически сложно смирится с потерей трансформатора.

Я не против трансформатора... Раньше было просто. Пришел на барахолку заказал какой тебе надо тор, и через неделю его забрал.
Теперь сложнее если на 700 вт можно нарыть пару ТА то вот на 1600вт подводимой с трансформаторами сложнее, да и весят они очень прилично.
Потаскухи, Баофенг УЖ-5Р, Alinco DJ-S41.. Стационар КВ, KENWOOD TS-570,
В машине VHF Alinco DR-135F
http://www.rccontrol.ru
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0aog » 05 фев 2015, 12:12

R0AVD писал(а):3. чисто психологически сложно смирится с потерей трансформатора.
Вот это самое основное :D
В варианте с бестрансформаторным источником сам усил от сети не развязан и подключается к корпусу и к П-контуру через разделительные конденсаторы.
На корпус ничего не заземлишь, только на общую точку, отделённую кондёром.
Опять же, нужно по входу какое-то разделение предусматривать.

В комповском БП конечно же есть ёмкостная связь с корпусом, но только для переменки 220 В. На средней точке помехоподавительных кондёров всего ~110 В.
А тут - аж киловольты!
И выходные напряжения импульсного БП всё же отвязаны ВЧ-трансформатором.

Так что моё ИМХО:
Делать бестрансформаторные БП можно, но при двух условиях:
1. БП изготавливается из качественных компонентов.
2. Такой БП должен собирать и эксплуатировать специалист.

А блок питания, с подводимой мощностью в 3 кВт (3кВ*1А)... вот он, трансформаторный :D :
00.jpg
00.jpg (48.73 КБ) 12280 просмотров
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
R0AVD
Сообщения: 775
Зарегистрирован: 14 авг 2013, 17:17
позывной: R0AVD
CиБи позывной: Пилот
Имя: Алексей
Откуда: Красноярск NO66LA, КК-02(RDA) Временами NO65SX, KK-46
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение R0AVD » 05 фев 2015, 12:50

ru0aog писал(а): Так что моё ИМХО:
Делать бестрансформаторные БП можно, но при двух условиях:
1. БП изготавливается из качественных компонентов.
2. Такой БП должен собирать и эксплуатировать специалист.
Ну лезть в коробку где есть 1200 - 3000V по любому неуютно.
Делать такие вещи не имея головы и опыта не стоит.

Делай посмотрим. У меня была мысль сделать на 4х ГУ-50...... только цена стакана + лампа дороже чем ГИ-7Б потому на них выбор и пал. Тем более их у меня было 2шт плюс я купил еще 6 шт. Думаю хватит :D
Потаскухи, Баофенг УЖ-5Р, Alinco DJ-S41.. Стационар КВ, KENWOOD TS-570,
В машине VHF Alinco DR-135F
http://www.rccontrol.ru
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0aog » 05 фев 2015, 13:05

Стакан для ГУ-50 не заменяется, а входит в конструкцию усилителя.
Для ГИ-7Б требуется принудительное охлаждение и не просто обдув, а прокачка под давлением через радиатор. Цена улитки = цена 4-х стаканов.
К тому же стеклянные лампы хранятся лучше металлокерамических. Стык металл-стекло насасывает меньше воздуха, чем металл-керамика.
Всё же как ни крути, ГИ-7Б лампа экзотическая, а ГУ-50 полно под любым кустом :)
Да и у меня есть другие девайсы на ГУ-50, тут уже принцип взаимозаменяемости работает :)
Я уже выбрал ГУ-50, и на другую лампу не перейду (хотя в запасах давно лежит ГУ-81).
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0ab
Сообщения: 9805
Зарегистрирован: 15 ноя 2012, 17:21
позывной: RU0AB
CиБи позывной: Первый Граф Авенирыч
Имя: АвенирычЪ

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0ab » 05 фев 2015, 13:53

Если на даче нет постоянного эл. снабжения - можно так ...

[video]https://www.youtube.com/watch?v=2G5trUx ... 20993A2798[/video]

зы
уберу за собой.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0aog » 05 фев 2015, 14:05

RU0AB, пускай будет. Хорошее видео.

Результат расчёта более-менее совпадает с рекомендациями по включению ГУ-50 в схему с ОС:
Режим В с общими сетками (для одной лампы):
Напряжение анода: 1200 В
Напряжение экранной сетки: 0 В
Напряжение управляющей сетки: 0 В
Ток покоя анода: 15 мА
Ток анода (максим. сигнал): 125 мА
Амплитуда напряж. возбуждения: 62 В
Мощность возбуждения: 8,5 Вт
Сопротивление нагрузки 6000 Ом
Полезная мощность: 96 Вт
Тут подводимая мощность взята в 1200В*125мА = 150 ватт на лампу.

Прикинем, какой должен быть источник анодного напряжения.
150*4*1,1 = 660 Вт подводимой мощности.
На аукционе нашёл более-менее подходящий транс: ТА-283-127/220-50.
Но на эту мощность их нужно два. Продавец обещал поискать второй, но не факт, что найдёт.

В первом приближении схема мне видится вот такая:
BP_01-1.JPG
P.S.
Также предложили два кондёра МБГВ 200мкФ 1000В.
Вроде как должны нормально в блоке питания работать.

Хотя в документации написано:
Конденсаторы металло-бумажные герметизированные.
Предназначены для работы в импульсных режимах, обладают высокой энергоёмкостью.
Частота следования импульсов, не более - 1,5 Гц

а у нас после выпрямителя 100 Гц.

С другой стороны, этот кондёр у нас до конца разряжаться не будет (напряжение-то до нуля не падает, максимум волнушка на 10% от максимального напряжения).

Кто такие использовал?
Что скажете?
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение ru0aog » 05 фев 2015, 16:43

Попробую прикинуть выходной П-контур, чтобы определиться с КПЕ.
Rэ = 1250 Ом.
Проверим ещё раз: Rэ ≈ (0,9Ea)^2/(2*P) = (0,9*1000)^2/(2*332) = 1220 Ом. Примерно совпадает.
Если судить по рекомендуемым параметрам, то получается 6000 Ом / 4 = 1500 Ом.

Чтобы не считать, гляну сразу в табличку из "Радиолюбитель, КВ и УКВ", сентябрь 1995 года:
RL0995.JPG
Если скакать по всем диапазонам, то:
"Горячий" КПЕ получается от 19...27 пФ до 515...742 пФ.
Антенный - от 80...102 до 2224...2837 пФ.

Если же подключать дополнительные конденсаторы постоянной ёмкости, то будет примерно так:
"Горячий" - 20...480 пФ.
Антенный - 50...1500 пФ.

Теоретически, на "горячем" конце может напряжение может подниматься до удвоенного анодного. Это 1200*2 = 2,40 кВ.
Условно, 1 мм воздуха пробивается при 800 В. Значит, зазор между пластинами "горячего" КПЕ должен быть не менее 2400/800 = 3 мм.

Вот такие конденсаторы мне и надо искать :)
Последний раз редактировалось ru0aog 05 фев 2015, 16:51, всего редактировалось 2 раза.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
R0AVD
Сообщения: 775
Зарегистрирован: 14 авг 2013, 17:17
позывной: R0AVD
CиБи позывной: Пилот
Имя: Алексей
Откуда: Красноярск NO66LA, КК-02(RDA) Временами NO65SX, KK-46
Контактная информация:

Re: Усилитель на 4хГУ50 с ОС

Сообщение R0AVD » 05 фев 2015, 16:47

Я думаю что схему как минимум можно упростить. не вижу смысла в 3х выпрямителях. можно двумя обойтись. Диоды на 6А - 1000в с запасом. Кондеры бумажные это круто! только размер и вес... если не смущает то вперед. ну и простейшая схема "мягкого" включения анодного.
Последний раз редактировалось R0AVD 05 фев 2015, 17:06, всего редактировалось 1 раз.
Потаскухи, Баофенг УЖ-5Р, Alinco DJ-S41.. Стационар КВ, KENWOOD TS-570,
В машине VHF Alinco DR-135F
http://www.rccontrol.ru
Ответить