Отсутствие силового трансформатора позволяет сделать конструкцию усилителя мощности легкой, компактной, с хорошими энергетическими характеристиками. Описанная ниже конструкция практически не имеет дефицитных деталей, а необходимый минимум, заложенный в конструкцию, можно менять в широком диапазоне.
На рис.1 показан усилитель мощности коротковолновой радиостанции, с полным бестрансформаторным питанием с независимым включенном в сеть 220 В ( не имеет значение "полярность" включения вилки питания в сеть 220В). Гарантия защиты от поражения электротоком за счет оригинального схемотехнического решения.
В основу питания УМ положено свойство конденсатора ограничивать переменный ток. Если через конденсатор подавать переменное напряжете на нагрузку, а реактивное сопротивление конденсатора намного больше сопротивления нагрузки, то величина тока будет ограничена конденсатором.
Если емкость очень маленькая, то и ток мал. Это свойство малой емкости используется для обеспечения безопасности работы, а свойство конденсатора ограничивать ток через нагрузку используется для сигнализации о включении и для питания накалов ламп. Для обеспечения безопасности емкость С9 должна быть не более 2200 пФ. Катоды используемых ламп не должны иметь соединения с накалом (это ГУ-50 , 6П45С и им подобные).
Собственно УМ выполнен но схеме с заземленными сетками с последовательным питанием (для повышения КПД в диапазоне 28 МГц).
В принципиальной схеме можно выделить несколько участков:
- участок I — защитная и коммутационная аппаратура по сети 220 В. В нее входят F1, F2 и S1. Так как включение в сеть 220 В — независимое (не играет роли , где "фаза", а где "ноль"), то "фаза" (представляющая основную опасность) из сети 220 В может быть на любом из проводов 1 или 2, поэтому необходимо применение двух предохранителей. По тем же причинам S1 коммутирует оба провода;
- участок , 2 — сетевой фильтр и сигнализация о включении, предназначены для предотвращения помех телевидению н визуальному контролю состояния усилителя. Состоит из С1, L1, С2, L2, С3, НL1. В качестве НL1 может применяться как светодиод, так и слаботочные лампы накаливания (например от фонарика 6,3 В);
С3=0,022 мкФ —для светодиодов АЛ402, 3Л102, АЛ102; С3=1 мкФ х 400 В —для ламп накаливания.
Для других типов источников света С3 подбирается по достаточному свечению.
С1, С2 — любые от 1000 пФ до 6800 пФ на напряжение не ниже 400 В.
Особенность сетевого фильтра С1, L1, С2, L2 — он не имеет соединении с корпусом усилителя, что значительно повышает безопасность при эксплуатации, т.к. фаза из ceти через них не попадает на корпус (как в обычных схемах с сетевыми конденсаторами) и при отсутствии заземления корпуса УМ не ощущается действие электрического тока;
- участок N 3 — источник питания накальных и анодных цепей ламп. В него входят VI ...V4, С4, С5, Сб. Его особенности: он изолирован по постоянному току от корпуса усилителя и собран по схеме удвоения напряжения. Для радиолампы неважно, есть соединение ее с корпусом или нет, главное — чтобы на анод подавался "+", а на катод — "-". Тогда лампа начинает работать. А вот для того чтобы сигналы, с которыми лампа работает, приходили на нее и уходили в нагрузку, служат конденсаторы С14, С9, С8, С16, С12, С11, С13 н катушки L5, L6, L7, L4 (L3, L8 — дроссели ВЧ). С4 и С5 сглаживают пульсации и ограничивают анодный ток ламп. С4 и С5 должны быть равны по емкости и иметь по 20 мкф на каждые 400 мА анодного тока. Увеличивать значительно их емкость нет смысла (если этого не требуют применяемые радиолампы, у которых большой суммарный анодный ток). Если все же возникла необходимость применить конденсаторы большой емкости, нужно принять меры по предотвращению броска тока в первый момент включения в сеть 220 В.
Конденсатор С6 ограничивает ток накала до номинальной величины. Если применяются другие радиолампы, С6 подбирается по номинальному току установленных радиоламп. С6 можно рассчитать по закону Ома для электрических цепей, содержащих реактивные элементы. Схема удвоения напряжения обеспечивает достаточное анодное напряжение для питания радиоламп типа ГУ-50, 6П45С и им подобных;
- участок N 4 — непосредственно усилитель. Он изолирован по постоянному току от корпуса, а но переменному току соединен с корпусом через С9, С10, С11, С12,С13.
Так как емкости этих конденсаторов относительно малы, для частоты сети 220 В равной 50 Гц они (С9, С10, С11, С12, С13) являются очень большим сопротивлением, и 50 Гц на корпус проходит в очень малой степени, а вот для радиочастоты они (С9,С10,С11,С12, С13) имеют низкое сопротивление и схема сохраняет работоспособность.
Конденсаторы С8, С9 являются блокировочными и замыкают высокочастотную составляющую, проходящую по цепям питания на общее заземление через корпус усилителя.
Распайка С8 должна быть только такой как на схеме рис. 1. Конденсатор С8 1000 (6800 пФ) — любой на напряжение не ниже 1000 В, может быть набран из двух или трех последовательно соединенных. R1 — для снижения тока через лампы в режиме приема, R2 —для компенсации паразитных резонансов в дросселе L8.
Реле Р1, Р2, Р3 служат для коммутации усилителя и антенны с приема на передачу. L3 — анодный дроссель, необходим для того, чтобы высокочастотная составляющая не проходила в цепи питания, а выделялась на элементах П-контура, т.е. на L4, L5, L6, L7, С10, С12, C11, С13. Высокочастотный сигнал подается через вход X1 усилителя.
Управление приема-передачи — через Х2, антенна подключается через Х3, а общее заземление — через Х4. S2 - для переключения диапазонов.
Усилитель мощности собран в корпусе размером 320 х 230 х 70 мм из дюраля. Лампы V5, V6, V7 расположены горизонтально. Между ними должно быть небольшое расстояние для конвекции воздуха. Верхняя н нижняя крышки должны иметь возможно большее количество вентиляционных отверстий над лампами и подними, а также — в районе расположения электролитических конденсаторов С5 и С4. Усилитель должен быть на ножках, чтобы нижняя крышка не стояла плотно на столе. Это дает свободный проход воздуха для охлаждения ламп.
Расположение деталей показано на рис. 2.
Остальные детали установлены навесным монтажом или на промежуточных изоляционных стойках. Лампы от выпрямителя в С4, С5, С6 должны быть огорожены перегородкой.
Элементы П-контура, S2, L4, L5, L6. L7 смонтированы непосредственно па галете S2 за счет удлиненных винтов.
Катушки L5, L6, L7 —бескаркасные, они намотаны на оправке диаметром 15 мм н содержат 6 витков провода ПЭВ-1 диаметром 1,5 мм, длина намотки — 25 мм.
Катушка L4 размещена на тороидальном сердечнике из текстолита, гетинакса, фторопласта или другого изоляционного материала. Если ничего подобного не оказалось под рукой — не огорчайтесь, можно использовать две керамические основы от старых галет, собранные с зазором. Вместо тороидального каркаса также можно использовать кусок пластмассовой трубы. L4 содержит 60 витков, отводы — от 2, 4, 18, 32, намотка — виток к витку. Провод ПЭВ-1 — 0,6 мм, первые 4 витка — проводом диаметром 1 мм.
Дроссель L3 намотан на любом изоляционном материале, содержит 160 витков, провод — ПЭВ-1 диаметром 0,25 мм. L3 в изготовлении не критичен, т.к. стоит после элементов П-контура, и основная мощность ВЧ напряжения выделяется на элементах П-контура, а не на нем.
Дроссель L8 намотан на феррите 400НН, 600НН от магнитной! антенны радиоприемников или на сердечнике от контуров диаметром не менее 5 мм, содержит 25...30 витков, провод — ПЭВ-1 — 0,27, намотка — рядовая.
Дроссели L1 и L2 также намотаны на феррите или сердечнике от контуров и содержат по 25 витков того же провода, намотка — рядовая или внавал.
Конденсаторы С12 и С13 — от бытовых радиовещательных приемников 2 х 12/495 пФ; секции включены параллельно.
С12 — ротор и статор прорежены через одну пластину.
С7 — МБГО-2 — 10 мкФ на напряжение не менее 400 В. Конденсаторы С8, С9, C10, С11, С14 -- слюдяные (например КСО-5, КСО-9) на рабочее напряжение не менее 1000 В. Могут быть также набраны из нескольких последовательно соединенных конденсаторов. Конденсатор С15 -- КТК; С1, С2 -0,05...0,01 КБГИ на рабочее напряжение не ниже 400 В, могут применяться КС0; МБМ — любые от 1000 пФ - 0.05 мкФ х 400 Н - не менее; С4, С5 - К50-2Э; К50-7 и т.д., 30 ...40 мкФ на рабочее напряжение не менее 350 В (например малогабаритные от телевизоров).
VI...V4 —-Д246Б или им подобные.
V8 - - Д9Б. Д2В, Д18, Д20, КД503 и т.д.
Реле Р1, Р2, Р3 могут быть любые и включаться как последовательно, так и параллельно, это зависит от величины Uупр.
Ручки и переключатели закреплены на передней панели и не требуют переходных втулок.
С12, С13 закреплены на нижней крышке.
Налаживание
Налаживание усилителя при исправных элементах сводится, в основном к подбору индуктивностей катушек L5, L6, L7 на диапазоне 28 МГц и отводов L4 на остальных диапазонах.
Сдвигая или раздвигая витки катушек L5, L6, L7, нужно добиться максимальной мощности на выходе усилителя в диапазоне 28 МГц, при этом не нужно забывать выключать его из сети, т.к. элементы П-контура находятся под напряжением.
Затем переходят на низкочастотные диапазоны н подбирают отводы у катушки L4. При настройке к выходу усилителя должен быть подключен эквивалент 75 Ом (в кранном случае — лампа накаливания, либо заведомо настроенные антенны).
При настроенном П-контуре и мощности на входе — 30 Вт суммарный анодный ток ламп составляет 400...450 мА, при напряжении анод-катод — 620 В.
Техника безопасности
Первый пункт техники безопасности — "Инструкция об эксплуатации приемопередающих радиостанций" — запрещает эксплуатацию передающих устройств без надежного заземления.
Работающий УМ обеспечивает безопасность оператора даже при отсутствии заземления, хотя схема и не имеет релейных или электронных схем защиты на отсутствие заземления. В случае, когда "фаза" из сети 220 В приходит но проводу N 2, напряжение на корпусе усилителя (при отсутствии заземления) не способно создать ток, поражающий организм человека, т.к. попадает на корпус усилителя в основном через С9, имеющий очень большое сопротивление на частоте 50 Гц. Конденсатор С9 является "изюминкой" в этой схемотехнике и его емкость не должна быть более 2200 пФ. В этом случае ток между корпусом и общим заземлением составляет не более 300 мкА, что безопасно для человека н практически не ощущается. Конденсатор С9 должен иметь "запас" по рабочему напряжению. С1, С2, С8 не должны иметь соединения с корпусом (в противном случае безопасность не обеспечена). Емкость этих конденсаторов может быть любой от 1000 пФ до 6800 пФ. Если же "фаза" из сети 220 В приходит по проводу N1, на корпусе усилителя практически нет потенциала. Это включение можно назвать желаемым, но совершенно не обязательным. Желаемое (но не обязательное) включение в сеть 220 В можно определить с помощью вольтметра, включенного между корпусом усилителя и общим заземлением.
Меняя "полярность" включения штепсельной вилки в розетку 220 В, находят положение, при котором вольтметр не показывает напряжения между корпусом УМ и заземлением.
Делают метки на штепсельной вилке и розетке 220 В — это и будет желаемое включение. Но безопасность гарантирована при любой "полярности" включения в 220 В.
