Uruchamianie układów wzmacniacza lampowego mocy w.cz. powinno odbywać się w ścisłej kolejności. Na początku powinno zostać załączone żarzenie lampy, a dopiero po jej rozgrzaniu może zostać załączone napięcie anodowe. Napięcia siatkowe, o ile są, mogą być załączone od razu z żarzeniem. W prostych wzmacniaczach małej mocy załączanie napięć można rozwiązać poprzez zastosowanie odpowiedniego przełącznika, a operator urządzenia musi pamiętać o odczekaniu odpowiedniego czasu, aż lampa się rozgrzeje.
Przy uruchamianiu wzmacniaczy większej mocy sprawa się komplikuje. Ponieważ rezystancja zimnej katody jest bardzo mała, bezpośrednie załączenie pełnego napięcia żarzenia do lampy spowoduje przez pierwszy moment przepływ dużego prądu uderzeniowego, co powoduje przyspieszone zużycie lampy.
Podobny problem powstaje przy załączeniu anodowego transformatora mocy. U autora tego artykułu załączenie “gołego”, nie obciążonego niczym toroidalnego transformatora 3kW/2400V spowodowało bezproblemowe wyrzucenie bezpieczników 16A. Tak duży prąd uderzeniowy płynie aż do momentu nasycenia polem magnetycznym rdzenia transformatora, co trwa kilkadziesiąt milisekund. Należy jeszcze pamiętać, że w gotowym układzie do transformatora podłączone jest jeszcze dodatkowe obciążenie w postaci płytki filtra z dużą ilością pojemnych kondensatorów elektrolitycznych. Bezpośrednie podanie napięcia anodowego do tych kondensatorów może spowodować uszkodzenie przeciążonych uderzeniowym prądem diod prostowniczych.
Problem prądów uderzeniowych, zarówno przy załączaniu napięcia żarzenia, jak i napięcia anodowego można rozwiązać poprzez dołączenie na pierwsze kilka sekund pracy w obwód uzwojenia pierwotnego transformatorów żarzenia i anodowego oporników rzędu odpowiednio: 100 omów/5W i 20omów/20W. Wartości oporników w przypadku innych transformatorów można dobrać doświadczalnie lub “intuicyjnie” 🙂 Po upływie kilku sekund od załączenia napięć na poszczególnych transformatorach oporniki mogą zostać zwarte przez przekaźniki, co spowoduje podawanie na układy urządzenia odpowiednich, pełnych napięć zasilających.
Autor nie wyobraża sobie jednak komfortowego uruchamiania wzmacniacza bez zastosowania odpowiedniego układu sterującego załączaniem napięć i przekaźników.
W uruchamianym urządzeniu (lampa Q1P, odp. GU 43) zastosowano następujące rozwiązanie:
>Zwykły włącznik sieciowy podaje napięcie 220V do
* transformatorka zasilającego płytkę napięć 5/12/24V. Napięcia te służą do zasilania elektroniki i przekaźników,
* transformatora żarzeniowego przez opornik ograniczający rzędu 100omów/5W
- Po upływie ok. 8 sek. powyższy opornik, po zadziałaniu pierwszego układu czasowego, zostaje zwarty przez przekaźnik
- Po upływie dwóch minut (około) drugi układ czasowy załącza drugi przekaźnik, który poprzez opornik 20omów/20W podaje napięcie 220V do transformatora anodowego.
- Fakt wyzwolenia drugiego układu czasowego powoduje odblokowanie zliczania czasu – ok. 8 sek. – dla trzeciego układu czasowego, który włącza przekaźnik trzeci zwierający opornik ograniczający prąd w uzwojeniu pierwotnym transformatora anodowego. Ze względu na starzenie się elementów i zmiany warunków pracy układu RC nie projektowano trzeciego układu czasowego jako układu zliczającego od 0 do 2 min 8 sek, ponieważ przy niesprzyjających warunkach mogłoby dojść do sytuacji, gdy zostałby zwarty najpierw opornik ograniczający prąd, a dopiero później załączone napięcie anodowe lampy. Trzeci układ czasowy, jak wspomniano wcześniej, rozpoczyna odliczanie dopiero po załączeniu ograniczonego napięcia anodowego, czyli po wyzwoleniu drugiego układu czasowego.
schemat układu:
schemat montażowy (rozmieszczenie elementów):
rysunek płytki drukowanej (widok od strony miedzi):
Opis działania układu:
Wszystkie trzy układy czasowe są identyczne, za wyjątkiem stałych czasowych RC oraz połączenia pomiędzy drugim, a trzecim układem czasowym.
Jeśli układ czasowy jest na etapie zliczania czasu, układ RC powoduje, że na nóżce 2 US (oraz 6, zwarta do n. 2) zwiększa się stopniowo napięcie. Po przekroczeniu progu zadziałania układu czasowego, napięcie na nóżce nr 3 zmienia się z bliskiego Ucc (+12V), do bliskiego 0V. Dioda czerwona D2 gaśnie, a zapala się dioda zielona D1. Jeśli ktoś chce, diody świecące wraz z opornikami ograniczającymi ich prąd (R3, R4) można w układzie pominąć. Ich celem jest jedynie sygnalizacja stanu pracy. Za czas zadziałania układów czasowych odpowiada układ: R1, C1 i R14, C3 (100kOm/47uF – 8 sek) oraz R7, C2 (160kOm/470uF – 2 min.). Trzeci układ czasowy może rozpocząć odliczanie dopiero wtedy, gdy na nóżce nr 3 US2 pojawi się napięcie bliskie 0V, wtedy tranzystor T5 przestanie zwierać do masy napięcie na nóżce nr 2 US3 i rozpocznie się narastanie napięcia za pośrednictwem układu R14, C3, co w konsekwencji po ok. 8 sek. spowoduje uruchomienie przekaźnika P3.
Powstanie napięcia bliskiego 0V na 3-ciej nóżce US1 spowoduje, że tranzystor T1 przestanie zwierać do masy bazę T2, a ten z kolei przejdzie w stan nasycenia i spowoduje załączenie przekaźnika P1. Diody D3 i D4 wstawione zostały dla pewności, że napięcie bliskie 0V z 3-ciej nóżki US nie spowoduje jednak załączania tranzystorów (tranzystor nasyca się przy 0.6V !). Teoretycznie można je pominąć, ale zastosować nie zaszkodzi. Dioda D5 ma za zadanie zwierać wysokie napięcie powstające przy wyłączaniu cewki przekaźnika (teoria rozłączania obwodów indukcyjnych, SEM), co zapobiega zniszczeniu tranzystora kluczującego przekaźnik.
Elementy:
- R1, R7, R14 – opis w tekście,
- R2, R8, R15 – 1M,
- R3, R4, R9, R10, R16, R17 – 1k,
- R5, R6, R11, R12, R13, R18, R19 – 10k,
- C1, C2, C3 – opis w tekście,
- D1, D6, D11, – dioda świecąca LED zielona,
- D2, D7, D12 – dioda świecąca LED czerwona,
- D3, D4, D8, D9, D13, D14 – 1N4148,
- D5, D10, D15 – 1N4007 (lub inne na nap. 1kV),
- T1, T2, T3, T4, T5, T6 – BC 238 (lub inny NPN małej mocy),
- US1, US2, US3 – NE555,
- P1 – obojętnie jaki, na nap. 220V, prąd 5A
- P2, P3 – przekaźnik typu R15* (lub inny na 220V i 3*10A)
* W przekaźnikach tych połączono równolegle trzy pary zestyków, co dało łącznie maksymalny prąd przeniesienia 3*10A=30A. Pozwoli to na pomijalny spadek napięcia na zasilaniu transformatora anodowego. Należy mianowicie zwrócić uwagę, że w czasie pracy wzmacniacza prąd zasilający transformator anodowy przechodzić będzie przez dwa przekaźniki – załączający trafo do sieci i zwierający opornik ograniczający prąd.
Autor tekstu oraz układu: Paweł F. Rożenek