Содержание

Особенности источников смещения подогревателей ламп, находящихся под повышенным потенциалом относительно корпуса

Низковольтный источник питания с повышенным потенциалом относительно корпуса необходим для применения в любых цепях, в которых напряжение катода значительно отличается от нулевого значения. Источник питания с повышенным потенциалом необходим потому, что токи утечки генерируют напряжение шума на сопротивлении между катодом и подогревателем ламп R_hk(hot) Для уменьшения величины напряжения шумов существует два способа:

• следует избегать применения ламп, характеризующихся низким значением сопротивления R_hk(hot). В ряде случаев это труднодостижимо, однако, необходимо использовать измеритель характеристик ламп, или специально изготовленный тестер для отбраковки негодных экземпляров. Так как наиболее частой причиной низкого значения R_hk(hot) является пылевидные или иные частички, образующиеся в колбе в процессе изготовления ламп, то они часто могут выжигаться при увеличении напряжения накала ламп примерно на одну треть и контролем за изменением величины R_hk(hot) без пропускания через лампу анодного тока. Сопротивление начнет падать и в момент, когда изменение сопротивления прекратится, необходимо будет выключить подогрев катодов, после чего нить подогревателя должна остыть. Если повезет, то при повторном измерении R_hk(hot) окажется, что его величина значительно улучшится. Следует помнить, что увеличение напряжения питания подогревателей катодов может легко повредить катод с оксидным покрытием, однако, если у лампы были плохие характеристики, то терять особо нечего;

* если величина постоянного напряжения, приложенного к изоляции катод-подогреватель, который имеет высокие токи утечки, будет минимальной, то и токи утечки станут минимальными, а с ними уменьшатся и шумы.

Например, возможен случай, когда необходимо применение двух низковольтных источников питания для цепей подогревателей: один предназначен для катодов, напряжение на котором равно приблизительно нулевому значению, а второй источник предназначен для ламп, напряжение на катодах которых составляет примерно 130 В.

В одном из таких усилителей, разработанном Американской радиокорпорацией RCA, требуется подавать на подогреватели разных ламп (на оба вывода) дополнительное постоянное смещение относительно корпуса на +40 В и +170 В (рис. 6.45). Так как от этих источников смещения практически не будет потребляться никакой ток, для них необходим первичный источник переменного тока с низким сопротивлением и соответствующей фильтрацией.

Рис. 6.45 Схема THINGY, обеспечивающая наложение сглаженного постоянного напряжения на цепи подогревателей ламп

Схема, приведенная на рис. 6.45 подключается параллельно выходу высоковольтного источника питания и представляет собой два эмиттерных повторителя, выходные напряжения которых задаются делителем напряжения с отводами. Схема очень некритична к величинам используемых компонентов, очень легко рассчитывается и видоизменяется. Так как приходится иметь дело с относительно высокими напряжениями, то можно пренебречь падением напряжения между базой и эмиттером V_he открытых транзисторов и считать, что выходные напряжения совпадают с напряжениями в точках отводов делителя напряжения. Если пренебречь величиной базового тока и приблизительно считать, что ток протекающий по цепи делителя напряжения будет равен 1 мА, то на каждые 1 кОм сопротивления резисторов будет приходиться падение напряжения, равное 1 В. Таким образом, если необходимо значение напряжения 40 В на нижнем выходе схемы, то для величины нижнего резистора окажется вполне достаточным величина сопротивления 39 кОм. Если напряжение на верхнем выходе схемы должно составлять 170 В, то падение напряжения на среднем резисторе составит: (170 В — 40 В) = 130 В и величина сопротивления 130 кОм окажется вполне достаточным. Если высоковольтное напряжение составляет, например, 390 В, то на верхнем резисторе падение напряжения должно составлять: (390 В — 170 В) = 220 В, что потребует использования резистора с сопротивлением 220 кОм.

Несмотря на то, что схема фактически только задает требуемый положительный потенциал на внешней цепи и эта внешняя цепь совершенно не потребляет из нее ток, в каждом транзисторе должен протекать незначительный по величине коллекторный ток. Однако величина этого тока будет очень мала, поэтому значения, находящиеся между 1 — 2 мА окажутся вполне приемлемыми. Если установить значение коллекторного тока 1_с = 2 мА, то величина сопротивления эмиттерного резистора нижнего транзистора должна будет равняться частному отделения напряжения 40 В на ток 2 мA, то есть 20 кОм.

Можно было бы соединить коллектор этого транзистора непосредственно с эмиттером верхнего транзистора, однако, введение резистора коллекторной нагрузки улучшит подавление шума в цепи и уменьшит выделяемую в транзисторе мощность. Величина сопротивления не грает совершенно никакой роли, но если для нижнего транзистора задать значение напряжения между коллектором и эмиттером V_ce, равным 15 В, то напряжение на его коллекторе составит (40 В + 15 В) = 55 В. Напряжение на эмиттере верхнего транзистора составляет 170 В, поэтому напряжение на резисторе коллекторной нагрузки должно составлять: (170 В — 55В)= 115 В. Так как ток через транзистор равен 2 мА, то его сопротивление составит (115 В: 2 мА) = 57,5 кОм. Ближайшее стандартное значение сопротивления 56 кОм окажется вполне подходящим для этой цели. Преимущество от введения в схему резистора коллекторной нагрузки состоит в том, что он снижает напряжение V_ce (что также приводит к снижению выделяющейся мощности на транзисторе), и улучшает фильтрацию.

Для верхнего транзистора также необходим резистор коллекторной нагрузки. Если опять принять значение V_ce равным 15 В, то напряжение на коллекторе верхнего транзистора должно составить (170 В + 15 В) = 185 В. Высоковольтное напряжение составляет 390 В, следовательно падение напряжения на верхнем резисторе коллекторной нагрузки составит (390 В — 185 В) = 205 В. Ток через резистор составляет 2 мА, поэтому величина его сопротивления составит: (205 В : 2 мА) = 202,5 кОм. То есть резистор с сопротивлением 100 кОм вполне подойдет. Падение напряжения 206 В на сопротивлении 100 кОм приведет к значению мощности 0,42 Вт, рассеиваемой на этом резисторе, поэтому потребуется использовать резистор, рассчитанный на мощность рассеяния 2 Вт.

Фильтрация осуществляется за счет использования фильтрующего конденсатора, но установленного не между базой и землей что потребовало бы применения компонента, рассчитанного на высокое рабочее напряжение, а между базой и коллектором транзистора. Для нижнего по схеме транзистора усиление в цепи коллектора составляет: A_v = —R_C/R_E = — (56 кОм: 20 кОм) = — 2,8. То есть эффект Миллера приводит к увеличению величины емкости конденсатора в 2,8 раза, поэтому эффективное значение емкости конденсатора составит 3,8 мкФ. Входное сопротивление со стороны базовой цепи транзистора примерно равняется выходному сопротивлению эквивалентной схемы Тевенина для резисторной цепи, поэтому частота среза фильтра составит 1,5 Гц. Для нижнего эмитерного повторителя два фильтра с частотами среза 1,5 Гц оказываются включенными каскадно, что приводит к еще большему ослаблению уровня шума. Величина емкости конденсатора совершенно не является критичной.

Если в этом есть необходимость, можно не ограничиваться двумя рассмотренными выходами, поскольку дополнительные выходные напряжения могут быть легко образованы путем последовательного включения еще нескольких аналогичных секций. Каждая из добавляемых секций вносит свою долю в общую фильтрацию схемы, поэтому можно просто увеличить количество секций для увеличения коэффициента ослабления шума. Выходное сопротивление схемы составляет менее 2 кОм, хотя дополнение одного транзистора другим, с образованием составного транзистора, могло бы еще сильнее снизить выходное сопротивление рассмотренной схемы.

Автор некоторое время пребывал в замешательстве, размышляя, как бы ему подобрать поточнее название для этой схемы, однако, по здравому размышлению, он вскоре решил, что она представляет собой Транзисторную Разветвленную схему питания Подогревателей с Защитой от Шумов. Аббревиатура названия в английской оригинальной транскрипции будет выглядеть просто устрашающе: THINGY, но она отражает именно то, что означает.

Составление окончательной схемы блока питания

После того, как были рассчитаны отдельные блоки низковольтного и высоковольтного источников питания, наступил момент их объединения в единую схему с использованием нескольких реле и трансформаторов. Для высоковольтного блока питания понадобится трансформатор с напряжением вторичной обмотки 240 В, а для низковольтных блоков понадобится понижающий трансформатор с двумя вторичными обмотками на напряжения по 9 В каждая. В зависимости от возможностей использовать различные модификации силовых трансформаторов конкретная схема источника питания может быть различной. Пример схемы блока питания (рис. 6.46).

На входе силовых трансформаторов (то есть со стороны сети) следует добавить фильтр радиопомех, который образован металло-оксидным варистором (нелинейным резистором) на 130 Дж, двух ВЧ дросселей, намотанных на одном ферритовом сердечнике, и двух конденсаторов класса Х2. Конденсаторы класса Х2 являются единственными типами конденсаторов, которые могут официально использоваться для включения между фазным проводом и проводом нейтрали в сетях питания (основной причиной этого является особая конструкция конденсаторов, обеспечивающая абсолютную электробезопасность их применения). Если используются силовые трансформаторы, имеющие электростатические экраны, то выводы экранов должны быть подключены непосредственно к шасси аппаратуры.

Рис. 6.46 Объединенная схема высоковольтного и низковольтного источников питания, включающая режим пониженного энергопотребления и переключение сетевого питания

Переключающее реле одновременно подает напряжение сетевого питания на высоковольтный трансформатор и вспомогательное оборудование. Второе, вспомогательное, реле служит для переключения низковольтных стабилизаторов напряжения из режима пониженного энергопотребления в основной рабочий режим. Было бы совсем неплохо использовать для этих целей четырехполюсное реле, даже в том случае, когда в наличии имеются всего два низковольтных источника питания, так как, если в обозримом будущем возникнет необходимость добавить в схему еще один источник питания, то контакты реле для него будут уже наготове. Переключение источников питания из режима пониженного энергопотребления в стандартный режим энергоснабжения осуществляется подключением к земле нижнего плеча катушки каждого реле (хотя многие переключающее реле являются в действительности полупроводниковыми приборами, которые не имеют катушек). Это означает, что несглаженное низковольтное напряжение не поступает в составной кабель, который соединяет предусилитель с его источником питания и исключает наводку шумов.

Информация

Продолжение