форум Радиолюбительского ДВ портала > Технический раздел
Мощный мостовой УМ с сетевым бестрансформаторным питанием на 2-3 кВт (RN3AUS)
rn3aus:
Катушка резонансного контура намотана без использования магнитного сердечника на платиковой трубке 30 мм. Катушка получилась довольно громоздкой. Расчет необходимой индуктивности можно найти в статье G4JNT, нужно получить добротность около 6.
Отдельно нужно сказать про обмоточный провод. Чтобы избежать скин-эффекта и как следствие значительно нагрева катушки и трансформатора, пришлось изготовить самодельный литцендрат из 21 жилы эмалированного провода 0,4 мм. Три пряди по семь проводников в каждой заплетены в длинные косички длиной по 5 метров (больше не позволяла комната). Затем косичка обматывалась по всей длине хлопчатобумажной изолентой внахлест. Такой тип изоляции выбран для того, чтобы при сильном нагреве она не плавилась. Это меня научили специалисты-энергетики. У них в силовых агрегатах идет именно такая "дедовская" изолента на х\б основе.
Такая методика изготовления обмоток описана и в книге по сварочным аппаратам. Возможно, это несколько избыточно, но лучше всегда заложить запас прочности. Хуже оно всегда и само получится.
Поверх резонансной катушки намотана обмотка для системы защиты от перегрузки. Она также из трех секций 20, 10 и 5 витков, коммунтируемых бвумя переключателями. Это позволяет подбирать необходимую степень защиты, но не отключать ее совсем. Зачем это нужно и как защита работает - описано в отличной статье G4JNT OverloadProtection.pdf
В двух словах, когда сопротивление нагрузки слишком мало, в контуре увеличивается ток, кроме того возрастает добротность контура. На защитной обмотке увеличивается напряжение, и когда оно становится больше напряжения питания УМ, эта обмотка начинает отбирать мощность, возвращая ее в шины пиатния, что эквивалентно увеличению нагрузочного сопротвиления в контуре. Такая система защиты работает мгновенно, в ней ничего не может "зависнуть", она очень надежна.
rn3aus:
Емкость контура, на которой может быть напряжение в несколько раз выше напряжения питания, набрана из нескольких последовательно-параллельно включенных конденсаторов с рабочим напряжением 2 кВ, то есть контур может выдержать до 6 кВ. Кроме того, параллельно включены еще несколько маленьких конденсаторов по два последовательно 300, 150 и 47 пФ (3 кВ) для достижения резонансна.
rn3aus:
Питание на УМ подается через вакуумный контактор В-1В (10А 3кВ). Однако оказалось, что коммутировать его нужно на холостом ходу, без тока, иначе контакты несколько залипают.
Блок питания УМ - выпрямитель на мощной диодной сборке 50А 800 В и батарее высоковольтных электролитов 470 мкф х 450 В. Чтобы при включении не было большого броска тока, введен мощный балластный резистор из 9 сопротивлений 47 Ом 10 Вт. Вначале подают питание одним выключателем и ток идет через балластный резистор, затем его (резистор) закорачивают вторым тумблером. Так оказалось удобнее, чем ставить термистор или пусковое реле - можно во время настройки антенны в резонанс и подборе связи с выходным трансформатором включить ненадолго этот резистор, что гарантирует нам отсуствие неприятностей, так как усилитель будет работать в щадящем режиме.
rn3aus:
Ответственный узел - блок управления мостовым УМ. Он должен обеспечивать такие импульсы управления усилительными модулям, чтобы не могла возникнуть ситуация сквозных токов. Между импульсами должен быть зазор "deadtime", когда все модули закрыты. Есть конечно разные специализированные микросхемы, но я решил обойтись дедовскими способами.
Сигнал от внешнего возбудителя, работающего на номинальной частоте (137 кГц), через разъем и ФНЧ подается на простой диодный удвоитель частоты и затем на формирователь импульсов (два элемента К561ЛА7). На выходе формирователя идут несимметричные прямоугольные импульсы удвоенной частоты. Эти импульсы подаются на триггер, который формирует два парафазных и строго симметричных меандра на своих выходах. Так обеспечивается правильная работа драйвера даже на любом самом неправильном и кривом входном сигнале, можно использовать любой возбудитель какой пожелаете.
rn3aus:
Теперь между каналами нужно ввести зазор deadtime. Для этого использованы еще два элемента ЛА7. На первый вход элемента И сигнал поступает непосредственно, на второй - через интегрирующую RC-цепочку. От ее постоянной времени зависит задержка срабатывания И. При налаживании очень удобно и наглядно поставить подстроечные резисторы и смотреть на двухлучевом осциллографе как меняется задержка между импульсами. Я проверил, не будет ли плыть эта задержка с изменением теплового режима. Грел схему монтажным феном градусов до ста - изменений как-то не заметил.
Дальше импульсы обоих каналов усиливаются по мощности и подаются на трансформаторы гальванической развязки. Их надо делать с большой внимательностью, хорошо изолируя обмотки друг от друга, так как разность напряжения между ними будет более 300 В. Расчет обмоток по методике из книжки дал количество витков примерно 40-50 в каждой обмотке. Индуктивность (1-1,5 мГн) получилась несколько, кажется, великовата, но ведь умные люди так пишут делать, да и на практике это заработало нормально... Ключевые транзисторы лучше поставить быстрые, как у меня - IRF510. С IRF540 (у них мощность выше, но емкость намного больше) форма импульсов на затворах была уже не такая прямоугольная, а с заметным затягиванием фронтов.
Навигация
Перейти к полной версии