Gyakori kérdések

e-mail

www.elektroncso.hu » cikkek

 

Fűtés tápegység végcsövek számára.


Bozó Balázs

A régi időkben elegendő volt, egy fűtőtekercset alkalmazni az elektroncsövek fűtése számára, amely a megfelelő feszültséget szolgáltatta a megfelelő árammal. A mai helyzet kicsit más. Az egyik tényező, ami ezt a kényelmes megoldást feladni kényszerített az a villamos hálózati szabványok megváltozásából eredő hálózati feszültség ingadozás. A mai európai szabvány szerint a hálózati feszültség a konnektorban 230V 50Hz-es (ha lakossági egyfázisúról beszélünk). A szabvánnyal az európai unió szakemberei igyekeztek megszüntetni az Európán belüli hálózati káoszt. Ezt olyan ügyesen csinálták, hogy a szabvány megengedi gyakorlatilag mindegyik régi európai feszültség érték használatát, vagyis névlegesen 230V a feszültség, de az minden korábbi feszültségértéket felvehet immáron büntetlenül, mert a szabványban ezt megengedik neki. Ez ugyan segítette az egységesítést és az országok közötti áram kereskedelmet, csak éppen nem barátja a régebbi csöves berendezéseknek. A legtöbb berendezés (ami nem annyira antik) már ellátott feszültség választó kapcsolóval az mondjuk meg is engedi neki a 220V, vagy a 240-et, de a 230-at persze nem. És még ha meg is engedné, akkor is lenne egy probléma. A feszültség ugyan 230V-os, de a valódi konnektorban – ott a falon, ez lehet 230V -15% (195V) és 230V+10% (253V) is. Arra vonatkozólag, hogy ez mennyire változhat is jóval engedékenyebb a szabvány, mint korábban és ehhez még hozzá jönnek a közeli gyárak, háztartások, amelyek szintén rendes vagyis éppen rendetlen fogyasztókká léptek elő, hiszen tengernyi az energia takarékos lámpa, a légkondi, az 'ámítástechnikai berendezés. Mindezek rendszertelenül való le – felkapcsolgatása eléggé megszórja zavarral a hálózatot. Természetesen bejön a képbe az elektronikai szmog is, de az egy másik cikk témája. (itt) Belátható, hogy a hálózati feszültség választó kapcsoló nem teljesen gyógyír ezekre, nem ugrálhatunk fel zenehallgatás közben váltani. Ha a korábban általános megoldással fűtjük csöveinket és pusztán egy tekercsről tápláljuk őket, a hálózati transzformátorról, nem tudjuk elkerülni, a hálózattól függő hol alul fűtést, hol túlfűtést. Erre a korábbi (hőskorban gyártott) elektroncsövek is érzékenyek - jelentősen csökken az élettartamuk. A most fejlesztett elektroncsövek hatékonyabb katód bevonata, igen sérülékeny és a legtöbb gyártó a megadott névleges értéktől csak 5% eltérést enged meg, azt is már úgy, hogy ez már az élettartam csökkenésével jár együtt. Az egyik gyártó publikálta is, hogy a fűtés 1%-os eltérése a cső élettartamában 3%-os csökkenéssel jár. Az 5% feletti eltérést nem is lehet ilyen egyszerűen számíthatóvá tenni, hiszen az összefüggés négyzetes arányú, vagyis mondjuk a 10%-os eltérés valahol már a meredek szakaszán jár a fűtőfeszültség – élettartam görbének. Ilyen körülmények között a csövek ritkán bírják ki a garanciás fél évet is. Természetesen az így agyonfűtött csövek garanciát vesztenek, hiszen az üzemeltetésük során nem lett betartva a gyári specifikáció. A hálózatról -15% és +10%-os eltéréssel érkező hálózati feszültség pont ilyen eltérésű fűtőfeszültséget eredményez a másik oldalon, vagyis a cső fűtésén. Magától értetődően a cső fűtésbeli változása hatással van a hangra is, mégpedig igen kellemetlenül. Az alulfűtés magas hiányossá teszi a zenét, és persze a magassal oda a nagy tér is. A túlfűtés pedig nagyon fényes hangot, erőltetett – forszírozott magasakat eredményez. Igen sejthető a már megépített, gyári elektroncsöves berendezések, mint tikkadt szöcske nyájak szomjúhozzák a megfelelő fűtést, amit egy hálózati feszültség stabilizátor is orvosolni tud. A stabilizátor jól kezeli a hálózati zavarokat is. Ha az erősítőnk hangja estefelé jobban lesz akkor biztosan szükségünk van egy stabilizátorra, illetve azzal egybeépített zavar szűrőre is.

Amikor ez a hálózati probléma még nem volt ilyen égető, és hát a világ másik felén most sem annyira az. Már akkor sem találtam kielégítőnek az egyenáramú fűtésre akkor elterjed megoldásokat. Az biztos, hogy hangra a tiszta váltóáramú fűtésnél nem tudok jobbat. Az más kérdés, hogy tisztán váltóval fűtött végcsövek hangja mindamellett, hogy nagyon életszerű és nagy terek reprodukálását képes megvalósítani, megfelelően brummos is szokott lenni, és zajos is. Esetenként az is előfordul, hogy a zajossága miatt hinni nagy terűnek és részlet gazdagnak, pedig csak zajos. Az általánosan elterjedt megoldásokkal messze nem voltam elégedett. A kézenfekvő következő megoldás a fűtő áram egyenirányítása, ezt valami jó házból származó félvezető diódával meg is tehetjük, az így kapott egyent egy igen nagy elkóval szokás szűrni, majd egy ellenállás beiktatásával a kapott feszültséget pontosan beállítani az adott cső szükségletei szerint, illetve ismét egy elkó, hiszen így mindjárt egy RC szűrőhöz is jutottunk. Az utolsó elkónál nem is baj, ha legalább 10000uF-os, akkor már biztosan nem búg a hangszóró, még ha érzékeny is a kicsike. Ez a megoldás viszonylag jó hangú - nyilván számít, mit kötünk és hová, csak egy bibi van a dologban a bejövő többlet vagy kevesebb feszültség ugyanolyan mértékben többletként vagy kevesebbként jelenik meg a cső lábain, némi késéssel persze amit az elkók okoznak, de a több órán keresztüli alul vagy túlfűtés tisztán megvalósul.

Azt megkerülni, minden féleképpen aktív eszközre vagyunk utalva, az aktív eszköznek pedig van saját hangja. Illetve abból a saját hangjából többet hallat, mint a korábbi egyenirányítós megoldás. Másfelől a szabályozás módja sem hagyható figyelmen kívül (nem kizárt, hogy a mód az, ami a hangra nagy befolyással van nem maga a szilícium kristály a szabályozó belsejében). Korábban sokat játszottam ezekkel. A legkézenfekvőbb megoldást – amelyet gyakran még ma is látok az LM78XX-es sorozat tagjaira bízza ezt a feladatot. Sajnos tényleg ennek van a legrosszabb hangja, mind közül. Az LT108X-es sorozat tagjai már jobbak 1 fokkal, de tényleg csak annyival. Persze ilyenkor már felvetődnek elvi kérdések is. Mert ha szabályozó, akkor nem lenne mindegy, hogy a szabályozás miként valósul meg. A szabályozó mit is figyel és a beavatkozás miként is zajlik le. Alapvetően kétféle szabályozás lehetséges, az egyik áram generátoros jelleget ad, a fűtő tápegységnek, vagyis a beállított rajta folyó áramot igyekszik tartani. Ezt úgy próbálja, hogy a feszültséget növeli, vagy csökkenti a kimeneti ponton az áram állandósága érdekében. A másik természetesen a feszültség generátoros megoldás, ahol az áramot változtatják a feszültség állandósága érdekében. Sajnos a fűtőszál még véletlenül sem igazi ellenállás, és így nem is várható tőle az ellenálláskénti viselkedés. A fűtőszál egy fémszál, mint az izzólámpa izzószála, hidegen nyolcszor vagy kilencszer is kisebb ellenállásúnak mutatkozik, mint melegen. Ugyan akkor nincs annyira, csúcsra járatva, mint az izzólámpáknál, hiszen itt nem kell a fehérizzásig eljutnia, csak a megfelelő hőt kell a katód emissziósrétege számára szolgáltatni. Ez csak 800Co (700-1150Co katódtípus szerint) körüli hőmérsékletet jelent oxidkatód esetén. Ebből kifolyólag elég jól bírja a strapát - maga a fémszál. Nem is nagyon találkoztam még elégett szálú csővel, és a túl nagy feszültséget kapott elemes csövek vagy a soros fűtésű csövek kivételével ez igen ritka meghibásodási formája a csöveknek. Mert bár a rosszul kezelt és rosszul fűtött csövek izzító szála törékeny, magát a készüléket viszonylag ritkán mozgatják, és az nem törik így el. (Nem úgy, mint a zenekari erősítőket, talán ezért is lett általános, hogy a cső garanciális idők ahelyett, hogy növekedtek volna a technológiai fejlesztéseknek köszönhetően, lecsökkentek fél évre.) Ami könnyedén megsérül az sokkal inkább az emissziós réteg, ami a szálon van. Könnyedén belátható, hogy igazán és tisztán egyik megoldás sem tökéletes, a hideg szál és a meleg szál közötti jelentős különbség, minden szabályozónak megfelelő elfoglaltságot biztosít. Mégis a tisztán áramgenerátoros megoldás könnyedén szál szakadást okozhat, az ideális a feszültség generátoros megoldás úgy, hogy van benne áram korlát is. Amennyiben a cső közvetlen fűtésű további mókát eredményez, hogy a cső árama is bele játszik a fűtőkör szabályozási hurokjába és állandó munkára készteti a szabályozót, hiszen a szerencsétlen nem tudja, hogy a zenét nem kell kiszabályoznia. És még egy jelentős hátrány egy rendes végcsőhöz a fűtés szabályozása jelentős hőtermeléssel is együtt jár, a szabályozó áramköröket igen rendesen meg kell hűteni! Sajnos néhány szabályozó, amikor meghal, a félvezetők sajátosságai szerint teszi azt, vagyis drót lesz. Igen gyakran találkoztam javítás során meghalt 7805-el 300B fűtésénél - ami így meg halva keresztül engedte magán a bejövő feszültséget, ami akkor ott éppen 9V-al fűtötte a csövet 5V helyett.

Már több mint tíz éve használok az erősítőimbe kapcsoló üzemű tápegységeket. Mindenféleképpen sikeresen, több félét is kipróbáltam. A korai változatok pc-kben használt kapcsolóüzemű tápegységek voltak, amelyek közvetlenül a hálózatból állították elő a szükséges feszültségeket. Könnyű dolgom volt, mert ezek jól megtervezett, és kipróbált tápegységek lévén soha nem okoztak csalódást tették a dolgukat és teszik mind máig. Van amelyik már több mint tíz éve. Pár hátrányt azért meg kell említeni, ezek a korai szabályozók 40-50kHz-esek csak. A jobb változatokat használtam, amelyek még passzív szűrőket is használnak a kimenetükön, az oszcilloszkóp kivételével nem is vette eddig észre a kapcsoló freki kijutását a hangszóróra, senki. A hangjuk is nagyságrendekkel jobb és elég közeli a tiszta váltóhoz. A méreteik azonban nagyok, kell nekik a hűtés, és én személy szerint nem bánnám, ha lenne a szabályozó elem előtt egy transzformátor pusztán csak a leválasztás miatt. Vagyis jobbnak látnám a primer oldali szabályozás helyett a szekunder oldali szabályozást. Sajnos a mai pc-tápok ilyen felhasználásra már nem alkalmasak, csak az ipari tápok képviselnek megfelelő minőséget. Hol vannak már azok a csodálatos XT tápok, amik képesek voltak felpörgetni egy MFM winyát, a maga 8A-es áramfelvételével induláskor. Könnyedén meglehet, hogy a modern kapcsolóüzemű táp áramkörök (nem pc tápok) magasabb frekvenciáikkal elcsábítanak, és mégis csak készítek egy tisztán kapcsolóüzemű táppal működő csöves erősítőt. (Volt egy – két kísérletem erre nézve, de az akkori tápok nem váltak erre be.) De mindezek előtt olyan tápot kellett készítenem, amely megfelelt az új szerelmemnek is, vagyis kezelni tudta az öreg csövek 2,5V-os, vagy éppen 4V-os, esetleg 5V-os, de leginkább 6,3V-os, 10V-os fűtését, és persze ritkán, de a 12,6V-ost is. Úgy, hogy magához az áramkörhöz ne kelljen nyúlnom jumperes kialakítást használtam. Érdekes látvány is az erősítőben felragasztott kotta a fűtés jumpereléshez. A jumperes megoldást csak a korai változatoknál és azoknál a változatoknál használtam, ahol normális, hogy a csőcserélgetéskor behelyezett csövek csak fűtésükben térnek el.

Tehát megteremtődött az univerzális szekunder oldali kapcsolóüzemű tápom. Jó ideig eltartott mire megfelelőt integrált áramkört találtam erre a célra. Bár már jó néhány éve használom KIT-et mégis csak most készítettem belőle, mert több esetben is felmerült annak kérdése, hogy olyan készülékekbe, amelyek még nem rendelkeznek immunitással a hálózati feszültség ingadozásaira utólagosan is beépíthető legyen. (Ezért nem került rá a panelra a hűtőborda!) Az áramkör nagy integráltságú monolit áramkör az LM26XX családra épül. Nincs benne nagy trükk, mint tudjuk a trükkök nem oldanak meg semmit, csak látszatra. A fűtés esetén a látszatmegoldások éppen garanciavesztést és rossz hangot okoznak. A kapcsolás maga az IC alap kapcsolása. Kis csöveknél az LM2676-at használom, ami 3A szolgáltatására képes. A végcsövek számára az LM2679-et, ami 5A-re képes. A két áramkör láb kompatibilis, tehát ugyan abba a panelba egymás helyére betehetőek. (A családnak már létezik egy újabb változata is, ami 500kHz-es és picivel jobb, mint a jelenlegi, még sem ahhoz készítettem a KIT-et, mert kétszer annyiba kerül, nagyon nehezen beszerezhető és még nehezebben forrasztható fel otthon).
A KIT igyekszik messze menően figyelembe venni a csöves erősítőkben fellelhető igényeket és az alábbiakat tudja:

  • 260KHz-es kapcsolási frekvencia.
  • A 92%-os hatásfoka miatt alig kell hűteni.
  • Csúcsáram korlát 3A től 7Aig (a '76 2-5Aig), így a fűtőszálat nem terheli túl.
  • 8V-40V-os bemeneti feszültség. A bemeneti feszültség ingadozása a kimenetire 0,1% alatti.
  • 1,25V-tól beállítható kimeneti feszültség.
  • Kisebb, mint 25mV-os riple. (A kapcsolgatásból eredő feszültség tüske a kimeneten 0,005%)
  • A kimeneti feszültség +-2%-os garantált tartása terhelés változása mellett is. Nekem eddig 0,36%-on belül volt.
  • Működőképes -40Co - +125Co -ig. A teljes hőmérséklet spektrumban a kimeneti feszültség ingadozása maximum 0,25% körüli.
  • Hőmegfutás ellenivédelem, a tápegység belső kialakítása révén bármiféle hiba esetén a kimenetet a GND-re húzzan ami abszolút megvédi a fűtött csövet.
  • Lágyindítás. A lágyindítás különösen előnyös mivel a fűtőszál kezdetben még hideg, a lágyindítás hatására lassan melegszik fel, és azzal együtt lassan áll be a végleges ellenállása. A hideg szál nehezen viseli, ha nagy árammal és feszültséggel ostoroznánk. Az izzólámpák jelentős része is mindig a bekapcsolás pillanatában szakadt meg, amikor a még hideg szálat éri és terheli túl a hálózati feszültség. Az izzólámpáknál ezért használnak null átmenetnél kapcsoló eszközöket. Természetesen, ez csak egy megfelelő anódfeszültség késleltetésével együtt igazán eredményes. (Figyelem! Ha nem használunk anódfeszültség késleltetőt, csökkentsük le ennek a késleltetésnek az idejét minimálisra!)
  • A teljes panel csúcsáramra (8A) méretezve.
  • A panelen párhuzamosan kapcsolt kapacitások elhelyezésére van lehetőség, az ESR további csökkentésére és a fűtött csőnek megfelelő kapacitás kialakítására 3-3db kondenzátornak van hely. Akár SMD akár lábas jószágok számára is.
  • A szabályozó alkatrészek az alacsony impedancia és a káros induktivitás féken tartására SMD kivitelűek.
  • A panel képes a forrasztás nélküli ezüst drótos huzalozási technológiával is együtt működni.
  • A szabályozó IC állva (a panelra merőlegesen állítva), illetve fektetve (a panellel párhuzamosan) is szerelhető, így nagyobb teret biztosítva az utólagos beépítés számára.
  • A panel tartalmazza az egyenirányító diódák számára is a helyet. (TO tok és DIO tokos diódák számára is.)
  • A panelen helyet kapott egy feszültség ellenőrző LED is, megkönnyítve a hibakeresést.
  • Precíziós trimmerrel állítható kimeneti feszültség.
  • A panelen használhatók a fix feszültségű IC-k is (3,3V , 5V , 12V)
  • A panelen helyet kaptak a fűtés közepelését szolgáló teljesítmény ellenállások, akár SMD kivitelben is.

Fűtő tápegység KIT 1950.-től

A KIT több kiépítésben kapható. Sajnos egyik kiépítés sem olcsó, de mindenütt a minőség volt a döntő, hiszen a gyenge minőségű alkatrészek később a végcső gyorsabb cserélése miatt megdrágulnak. Az alapcsomagban csak a panel van. Tehát a KITA (csak panel) 1950.- Speciálisan vastagréteg panel. (A KITek 1db-ra vonatkoznak!) A KITB-ben minden alkatrész benne van, rendeléskor jelezni kell, ha fix feszültségű áramkörre van szükség illetve ha LM2676-ra. Ennek ára 7950.- A kész, összeszerelt, élesztett, bemért áramkör 9950.-