|
В замечательных паспортных характеристиках лампы типа 6528 обязательно должна быть своя «ахиллесова пята». Для предотвращения
разрушения поверхностного слоя катода производители специально оговорили в документации, что катоду требуется предварительное
время прогрева в течение 30 с, перед тем как может быть подано высокое напряжение. Такие требования встречаются довольно
часто при использовании более-менее мощных ламп. Для такого положения дел могло бы оказаться превосходным использование
лампового выпрямителя. В рассматриваемой схеме необходим ток силой 120 мА (с небольшим запасом для предусилительного каскада,
возможно, около 10 мА) и высоковольтное напряжение, не превышающее 300 В, поэтому наиболее подходящим для выпрямителя кажется
использование лампы-кенотрона EZ81.
Однако на практике обычные ламповые выпрямители начинают пропускать ток спустя примерно 10 с после подачи напряжения,
следовательно, необходима дополнительная задержка, которая может быть обеспечена тепловым реле задержки. Тепловое реле задержки
похоже на обычную лампу и состоит из подогревателя и биметаллической пластины, размещенных в стеклянном вакуумном баллоне.
Биметаллическая пластина состоит из двух скрепленных вместе полосок разнородных металлов, имеющих различные коэффициенты
температурного расширения. При нагревании полосы начинают изгибаться, на подвижном конце пластины имеется контакт, замыкающий
электрическую цепь. В вакуумированной колбе потери на образование электрической дуги при замыкании-размыкании контактов
отсутствуют, поэтому потери на работу такого реле определяются, в основном, удельной теплоемкостью материалов биметаллической
пластины и ее массой. Время задержки срабатывания теплового реле может быть увеличено почти до трехкратного значения, указанного
в паспорте, снижением напряжения подогревателя биметаллической пластины.
Если контакты реле задержки включены в цепь источника питания подогревателя лампового выпрямительного кенотрона, то время
задержки теплового реле прибавляется ко времени задержки начала работы самого кенотрона и высоковольтное напряжение начнет
постепенно повышаться спустя примерно 5 с после истечения времени задержки, которое необходимо для нормальной работы выходной
лампы. В других вариантах используется способность многих реле задержки переключать сетевое напряжение питания или высоковольтное
напряжение, но для таких реле должна существовать незначительная разница между напряжением подогревателя биметаллической
пластины и напряжением на подвижном контакте переключателя. К сожалению, автор не смог найти паспортные данные для теплового
реле типа 6N045T, обнаруженного в своих старых запасах, однако по маркировке он установил, что напряжение подогревателя реле
составляет 6,3 В, а реле способно обеспечить задержку в 45 с. Реле имело стеклянный корпус, выполненный на основе колбы для
лампы с пуговичными выводами В9А, что позволяло без труда визуально определить назначение контактных выводов и затем произвести
тестирование на основе сделанных ранее умозаключений. При напряжении питания 6,3 В подогреватель потреблял ток 300 мА, а
контакты замыкались через 41 с.
При включении сетевого питания с силового трансформатора на ламповый выпрямитель одновременно подается как высоковольтное
напряжение так и напряжение питания подогревателя, но так как подогреватель катода еще холодный, то катод подвергается вредному
воздействию сильного поля, создаваемого анодным напряжением, что уменьшает его срок службы. Хотя размещение реле задержки
в цепи подогревателя выпрямительной лампы обеспечивает ситуацию, при которой высоковольтное напряжение в цепях звукового
канала медленно возрастает с нулевого значения, но это также означает, что всякий раз при включении усилителя выпрямительная
лампа испытывает аналогичное вредное воздействие в течение дополнительных 45 с, что сокращает срок ее службы. Это является
инженерным компромиссом: кенотрон типа EZ81 является менее дорогим жертвоприношением, чтобы обеспечить больший срок службы
более дорогой лампы выходного каскада.
Высоковольтный силовой трансформатор
Чтобы обеспечить подачу высоковольтного напряжения 300 В в начало обмотки выходного трансформатора, был выбран ламповый
выпрямитель, дополненный сглаживающим фильтром, содержащим дроссель. Следовательно, необходимо знать падение напряжение
на резистивной составляющей сопротивления дросселя RDC В запасниках автора (а это большая часть целой
комнаты) удалось обнаружить пару дросселей Pameko, имеющих индуктивность 15 Гн и рассчитанных на токи до 250 мА, значение
сопротивления RDC которых составляло 136 Ом. Следовательно, падение напряжения на каждом дросселе
при прохождении тока 130 мА составило бы 17 В. Это
значение напряжения должно быть прибавлено к необходимому напряжению 300 В, что в сумме составит 317 В.
Вместо того, чтобы заниматься расчетами «с нуля», для определения необходимого значения напряжения на трансформаторе
можно воспользоваться характеристиками изменения напряжения стабилизации на дросселе, приводимыми производителями выпрямителей.
Интерполяция зависимостей, приводимых для выпрямителя Milliard на кенотроне EZ81, дает примерную величину среднеквадратического
значения напряжения 375 В, которое соответствует требуемому значению постоянного напряжения 317 В.
Тщательный поиск в запасниках позволил обнаружить большой трансформатор с U-образным сердечником, имеющий пару обмоток
на напряжения 375 В с выводом от средней точки и рассчитанных на токи 250 мА, а также многочисленные накальные обмотки на
напряжения 6,3 В. Находка показалась идеальной, позволяющей осуществить сдвоенный вариант конструкции.
Применимость высоковольтного дросселя и проблемы сглаживания пульсаций
Так как номинальный ток дросселя составляет 250 мА, то он легко поддержит рассчитанное значение тока. Минимально необходимое
значение тока составляет:
В итоге, всегда необходимо иметь достоверную информацию, оказался ли выбор имеющегося в наличии высоковольтного дросселя
(например, как в данном примере с индуктивностью 15 Гн и рассчитанного на ток до 250 мА) оправданным и удовлетворяющим всем
требованиям. Используя соотношения и считая, что используется напряжение промышленной частоты 50 Гц,
можно рассчитать, величины протекающих через дроссель переменных составляющих тока:
Так как выходной каскад потребляет ток 120 мА, то это значение гораздо выше рассчитанного нижнего предельного значения.
Зная емкость сглаживающего конденсатора, можно оценить величину фона переменного тока, создаваемого высоковольтным выпрямителем.
Автор проверил несколько полипропиленовых конденсаторов с емкостью 120 мкФ и рабочим напряжением 400 В из имеющихся в наличии.
Расчет уровня фон дал следующее:
где величина индуктивности приведен в генри, а величина емкости — в микрофарадах.
Анодная нагрузка и эквивалентное сопротивление лампы rа образуют делитель напряжения,
следовательно, напряжение пульсации на аноде составит:
Выходной трансформатор реагирует на переменное напряжение, приложенное к нему, в том числе и на напряжение пульсаций
(фона) переменного тока. Следовательно, расчет дает величину напряжения фона, приложенного к выводам первичной обмотки выходного
трансформатора: 56 мВ — 9,3 мВ = 47 мВ. При максимальной выходной мощности размах амплитуд выходного напряжения составляет
115 В среднеквадратического значения. Таким образом, 47 мВ соответствует уровню отношения сигнал/фон 68 дБ, что явно мало
для громкоговорителя с высокой чувствительностью. Следовательно, необходима еще одна ступень (звено) фильтрования пульсаций.
Второе звено сглаживающего LC-фильтра, имеющего ослабление на частоте 100 Гц только 32 дБ, улучшит значение соотношения
сигнал/фон до величины 100 дБ. 32 дБ соответствует сорокакратному отношению напряжений, поэтому делитель напряжений, образованный
вторым LC фильтром, должен был бы иметь соотношение реактивных сопротивлений XL/XC ≈ 40.
Если бы в наличии был еще один конденсатор с емкостью 120 мкФ, то с лихвой хватило бы дросселя с индуктивностью всего 1 Гн,
рассчитанного на ток 130 мА.
Однако у автора не оказалось второй подходящей пары дросселей, и он понял, что конструкция усилителя становится все больше
и тяжелее (даже по меркам ламповых усилителей). Хотя дополнительное увеличение массы вовсе не является привлекательной чертой
любой разработки. Решить эту дилемму могло бы применение стабилизатора высоковольтного напряжения.
|
