Меню

Секвенсор для усилителя мощности

Релейный внутренний секвенсер транзисторного УМ

Очередная поделка и серии «Назад в будущее…» Отличие от других схем в отсутствии каких либо микросхем (аналоговых или микроконтроллеров)- только реле.

Для правильной работы усилителей мощности на транзисторах (модулях) как известно требуется определенная последовательность подачи сигналов управления для реле обхода УМ, питания паллеты, питания МШУ (если такой имеется в составе УМ). Более подробно об этом написано на сайте известного конструктора УМ W6PQL в разделе Amplifier Control Board где приведена схема внутреннего секвенсера УМ (On-board sequencer) и описана логика его работы.

Как правило, структурная схема УМ содержит:

1. Два реле обхода УМ

— входное маломощное быстрое реле (например РПВ 2/7)

— выходное антенное мощное медленное реле (например РЭВ-14)

2. Паллета с транзистором (модулем) на нее подаются напряжения:

— питания транзистора (30-50В) – «Высокое»

— смещение на транзистор (5-12В) –«Bias»

3. Блок защиты (например по известной схеме на BTS660, 50001)

на него может подаваться (сниматься) запирающее напряжение для коммутации напряжения «Высокое» для паллеты.

4. МШУ — необходимо снимать напряжение питания при ПРД (как правило 12В)

Соответственно логика работы внутреннего секвенсера УМ:

Событие 1 – поступление сигнала на вкл УМ (корпус) от внешнего секвенсера (например описанного мной ранее в статье «Релейный секвенсер» http://www.vhfdx.ru/apparatura/releynyiy-sekvenser-r3r

Событие 2 – снятие питания с МШУ, (Del 0) и подача минуса (корпуса) на вкл. медленного ант. реле (Del 1), происходит примерно через 10 мс после события 1.

Событие 3 — подача минуса (корпуса) на вкл. быстрого входного реле (Del 2), происходит примерно через 40 мс после события 1.

Событие 4 – снятие минуса (корпуса) на блок защиты на BTS — на вкл. «Высокого» (Del 3), происходит примерно через 50 мс после события 1.

Событие 5 — подача питания «Bias» на паллету (Del 4), происходит примерно через 55 мс после события 1.

Таким образом, общее время включения УМ примерно 55 мс. Что соответствует логике работы внешнего секвенсера которое составляет прим. 70-80 мс до подачи сигнала на вкл TRX на ПРД.

При выключении УМ (снятие сигнала вкл. УМ от внешнего секвенсера) события происходят в обратном порядке – первым снимается сигнал вкл. «Bias» и вкл. питание МШУ, прим. через 5 мс снимается сигнал «Высокое», прим. через 12 мс снимается сигнал вкл. быстрого входного реле, и последним прим. через 20 мс снимается сигнал вкл. медленного реле.

Т.е полное выключение УМ с учетом задержки медленного реле на отпускание контактов происходит примерно за 30 мс. Что соответствует логике работы внешнего секвенсера которое составляет прим. 45 мс до вкл. под антенного внешнего МШУ.

Как всегда прототипом послужила схема

В одном из известных симуляторов схем была разработана эквивалентная схема секвенсера и опробована ее работа. В эквивалентной схеме применены двойные или тройные реле на канал т.к в библиотеке просто не было реле с двойными контактами .

Временные графики задержек соответствуют требуемым.

Сигналы управления на графиках (удобно смотреть с 200 мс до 350 мс):

VF1 — сигнал ВКЛ/ВЫКЛ УМ от внешнего секвенсера

VF2 — сигнал ВКЛ/ВЫКЛ медленного антенного реле обхода УМ (Del 1)

VF3 — сигнал ВКЛ/ВЫКЛ быстрого входного реле обхода УМ (Del 2)

VF4 — сигнал ВКЛ/ВЫКЛ «Высокое» на паллету (Del 3)

VF5 — сигнал ВКЛ/ВЫКЛ «Bias» на паллету (Del 4)

Сигнал Del 0 –ВКЛ/ВЫКЛ питания МШУ не симулировался т.к его логика работы понятна

из принципиальной схемы приведенной ниже.

Временные задержки соответствуют требуемым.

Времязадающие резисторы R3, R5 –влияют на задержку вкл. реле.

Времязадающие конденсаторы С1, С2 –влияют на задержку выкл. реле.

Принципиальная схема секвенсора:

Напряжение питания реле должно быть стабилизировано т.к. влияет на временные задержки но не нарушает логики работы. Проверена работоспособность 23-25В. Ток потребления в реж ПРД 130 ма.

Читайте также:  Среднегодовая производственная мощность единицы оборудования

Необходим подбор времязадающих резисторов и конденсаторов в зависимости от характеристик применяемых реле , путем контроля задержек по осциллографу. При этом напряжения на реле К3 и К4 для надежного их срабатывания должны быть в пределах 13-14В и 7-8В соответственно.

Реальные временные графики задержек соответствуют требуемым:

Желтым – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ УМ от внешнего секвенсера (VF1 — на симуляторе)

Синим – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ медленного антенного реле обхода УМ (Del 1). (VF2 — на симуляторе)

Задержка – 5 мс на ВКЛ. и 30 мс на ВЫКЛ.

Желтым – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ УМ от внешнего секвенсера (VF1 — на симуляторе)

Синим – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ быстрого входного реле обхода УМ (Del 2) (VF3 — на симуляторе)

Задержка – 35 мс на ВКЛ. и 25 мс на ВЫКЛ

Желтым – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ УМ от внешнего секвенсера (VF1 — на симуляторе)

Синим – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ «Высокое» на паллету (Del 3) (VF4 — на симуляторе) .

Задержка вкл. – 45 мс. и 5 мс на ВЫКЛ.

Желтым – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ УМ от внешнего секвенсера (VF1 — на симуляторе)

Синим – сигнал ВКЛ/ВЫКЛ «Bias» на паллету (Del 4) (VF5 — на симуляторе) .

Задержка вкл. – 50 мс и 5 мс на ВЫКЛ.

Сигнал Del 0 –ВКЛ/ВЫКЛ питания МШУ его логика работы понятна

из принципиальной схемы. Задержка вкл/выкл – 5 мс относительно подачи сигнала ВКЛ/ВЫКЛ УМ от внешнего секвенсера.

Собран на 2-х сторонней плате заводского изготовления 5 на 10 см:

Влияние ВЧ полей на работу секвенсера не исследовано, возможно потребуется экранировка платы.

Успехов в конструировании!

RZ3RZ. Тамбов, 2020г

У Вас недостаточно прав для добавления комментариев.
Возможно, Вам необходимо зарегистрироваться на сайте.

Источник

Секвенсор для усилителя мощности

Сергей, RW3XA. Март 2008, август 2009. Добавлена схема доработки Band_Data

При использовании усилителей мощности, необходимо применять специальные устройства формирования временнОй последовательности — секвенсеры (time sequencer), обеспечивающие определенную последовательность срабатывания коммутационных реле для исключения передачи сигнала во время неустойчивого механического состояния реле при переключении, что может вызвать негативные последствия для аппаратуры. Т.к. на УКВ часто применяются предусилители (LNA) подключаемые c помощью реле в разрыве фидера антенны, то проблема корректной коммутации становится особенно актуальной. Эта тема не нова и в Интернете представлено достаточно много схем: DL4MEA OZ2M W6PQL G3SEK W5UN PC5M S55HH OK1VPZ VE2ZAZ DL4MUP OK1DFC DEMI W1GHZ KC0IYT W2DRZ EA1ABZ GW4DGU G4FRE IW1AU&IZ1BCH В данном случае, хочу предложить вашему вниманию свою реализацию трех-диапазонного секвенсера, надеюсь она пригодится или как вариант для повторения или как еще один материал для обсуждения по теме. Задача: требуется обеспечить корректную коммутацию многодиапазонного рабочего места с одним трансивером и несколькими PA и LNA, антенны расположены на одной мачте, т.е. обстановка команды UA3XAC в УКВ соревнованиях «Полевой День». Предлагаемая в Интернете схемотехника недостаточно функциональна для решения поставленной задачи или требует существенных модификаций для привязки к имеющейся схемотехнике PA, LNA и используемых реле. В общем, напрямую ничего подходящего не нашлось, а посему, если переделывать, так лучше все «с нуля», но при этом можно сделать именно то, что требуется, благо микроконтроллер AVR «под руками». Итак, что получилось. Ядро логики собрано на RISC-микроконтроллере Atmel AVR AT90S2313, который по определенному алгоритму и с заданными задержками управляет ключами, а ключи коммутируют три PA, три LNA и трансивер. Микроконтроллер управляется педалью, а также диапазонными сигналами от трансивера Yaesu FT-736R. Ключи работают по принципу «активного нуля», а управление LNA происходит через ключи коммутирующие напряжения +25VRX и -20VTX, т.е. источники питания антенных реле и LNA находятся здесь же, в севенсере. Обобщенная блок-схема коммутации и принципиальная схемы изображены на рис.1 и 2:

Читайте также:  Светильник для двора мощность

Рис. 3. Временная диаграмма.

отключается ключ LNA и в пределах задержки Δt отключаются реле LNA

включается ключ PA и в пределах задержки Δt включаются реле PA

включается ключ TRX PTT и трансивер включается в режим передачи

отключается ключ TRX PTT и трансивер включается в режим приема

отключается ключ PA и в пределах задержки Δt отключается реле PA

включается ключ LNA и в пределах задержки Δt включаются реле LNA

Источник



Секвенсор для усилителя мощности

В усилителях мощности (далее – УМ) применяют различные секвенсоры – формирователи временных задержек для переключения электромагнитных реле. Для чего это делается? Например, при переключении антенного реле, когда размыкаются контакты, и в этот момент через его контакты с выхода УМ в антенну передается немалая мощность, между ними каждый раз зажигается дуга, контакты при этом подгорают, сокращается срок службы реле. Поэтому переключать антенное реле необходимо без проходящей мощности через контакты. Задача секвенсора – задержать включение входного реле и реле смещения УМ при переходе на передачу, чтобы антенное реле успело переключиться.

В УМ на лампе ГУ-81М в качестве антенного использовано реле типа ТКЕ54ПД1, в котором четыре группы контактов запараллелены. В таком варианте использования, реле выдерживает 500…700 Вт, без проходящей мощности в момент переключения контактов. За основу секвенсора взята схема блока автоматики из [1], на микросхеме КМОП серии, где временные задержки сформированы на RC-цепях.

Также используя идеи из [2] к секвенсору добавлен «спящий» режим, для экономии электроэнергии в режиме приема. Когда УМ длительное время не используется на передачу, при этом лампа ГУ-81М потребляет по накалу 120…130 Вт при номинальном напряжении 12,6 В, а это не мало. Для снижения энергопотребления в [3] и [4] используется коммутация в цепях вторичной обмотки накального трансформатора. Коммутировать ток в 10 А не хотелось – для этого нужны реле с мощными контактами. Более привлекательной кажется идея из [2], где последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора используется включение мощного резистора, который закорачивается на передачу, но он тоже рассеивает некоторую мощность. Используя информацию из [5] вместо мощного резистора лучше применить конденсатор, который имеет реактивное сопротивление переменному току.

Принципиальная схема блока автоматики показана на (Рис. 1), и схема коммутации цепей накала лампы ГУ-81М на (Рис. 2).

Автоматика усилителя мощности. Секвенсор и таймер для накала лампы ГУ-81М

Автоматика усилителя мощности. Секвенсор и таймер для накала лампы ГУ-81М

Секвенсор (Рис. 1) собран на микросхемах КМОП серии, DD1 – типа К561ЛН2, таймер на DD2 – типа К561ЛА7. При включении питания УМ реле обхода К1, К2, смещения К3 и накала К4 – обесточены. Работает мультивибратор на элементах DD2.3 и DD2.4, светодиод VD4, своим миганием, индицирует о дежурном режиме в УМ. Контакты К4.1 разомкнуты (Рис. 2), последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора Т1 включена батарея конденсаторов С3, С4, с общей емкостью 6 мкФ. Такое включение цепи накала лампы ГУ-81М позволяет уменьшить токовые перегрузки самой нити накала при включении УМ в сеть, напряжение плавно возрастает от 0 до 6 В, примерно за 5 секунд. Значение емкости этих конденсаторов подобрано экспериментально, так, чтобы напряжение накала лампы составило примерно 6 В. Мощность, потребляемая накалом, снижается примерно до 40 Вт. При емкости конденсаторов 4 мкФ напряжение накала составляет примерно 3,5 В.

К разъему РТТ подключается «педаль» управления режимом прием-передача. При нажатии на «педаль», ее контакты замыкаются и на выводе 12 микросхемы DD1.1 появляется логическая единица, примерно + 11 В, через диод VD1 начинается зарядка RC цепей R2C2, R3C3, R5C4, с временной задержкой, определяемой номиналами этих элементов. В таком же порядке будут переключаться элементы DD1.2, DD1.3 и DD1.5. Сначала переключится антенное реле К1, потом входное реле К2, и последним реле смещения К3, которое откроет лампу УМ. Контакты К3.2 замкнутся и переведут трансивер в режим передачи. Так же, через цепь R14VD3 зарядится конденсатор C5, переключатся элементы DD2.1 и DD1.2, сработает реле К4, которое своими контактами К4.1 (Рис. 2) замкнет конденсаторы С3, С4, напряжение накала увеличится до 12,8 В. Светодиод VD4 светит непрерывно, индицируя о рабочем режиме УМ. Через контакты «педали» течет ток всего 0,8 мА.

Читайте также:  Паяльник с регулятором мощности 60вт

При отпускании «педали» ее контакты разомкнутся и на выводе 12 микросхемы DD1.1 появляется логический ноль, через диод VD2 начинается разряд RC цепей R4C4, R5C3, R3C2, также с временной задержкой. Сначала переключится реле смещения К3, которое закроет лампу УМ, контакты К3.2 разомкнутся и переведут трансивер в режим приема, потом переключится входное реле К2 и последним антенное реле К1. При этом конденсатор C5 начнет разряжаться через резистор R15. При указанных номиналах элементов R15С5 на схеме (Рис. 1) примерно через десять минут реле отключится К4, контакты К4.1 (Рис. 2) разомкнутся, конденсаторы С3, С4, окажутся подключены последовательно с первичной обмоткой трансформатора Т1, напряжение накала уменьшится до 6 В.

Доработки: в процессе модернизации УМ произошла одна неприятность, при подключении «педали» проскочила искра между штекером и гнездом РТТ. Впоследствии действия статического электричества, вышел из строя элемент DD1.1 микросхемы К561ЛН2. Стало понятно, что это наиболее уязвимое место блока автоматики УМ. Решено было отказаться от применения микросхем КМОП-серии по входу РТТ, и часть схемы секвенсора переделано на транзисторы VT9 и VT10 (Рис. 3). Схема работает аналогичным образом. В связи с тем, что входные сопротивления транзисторных ключей меньше микросхем КМОП-серии, поэтому пересмотрены номиналы времязадающих RC цепей.

Автоматика усилителя мощности. Секвенсор и таймер для накала лампы ГУ-81М

Теперь о деталях. Вместо микросхем серии К561 (Рис. 1), (Рис. 3) можно применить К176 и К564. Транзисторы VT1 – VT3, VT7, VT9, VT10 – КТ315, КТ312 КТ503, КТ3102, с любым буквенным индексом. VT4 – VT6, VT8 – КТ829, КТ819 с любым буквенным индексом. Диоды VD1 – VD3, VD5 – кремниевые рассчитанные на прямой ток не менее 30 мА, например КД522, КД510, КД521 с любым буквенным индексом. Диоды VD6 – VD9 на прямой ток не менее 1 А и обратным напряжением не менее 100 В, например КД212Б, КД208Б, КД226Б, 1N4007. Светодиод VD4 желтого цвета, установлен на передней панели УМ. Интегральный стабилизатор DA1 на напряжение 12 В типа L7812.

Конденсаторы С3 и С4 (Рис. 2) бумажные, на напряжение 400 В, например МБГЧ-1 или использовать К75-55, которые предназначены для работы в цепях переменного тока 50 Гц, на рабочее напряжение 315 В. Дроссель фильтра питания L1 использован от блока питания монитора, конденсаторы С1 и С2 на напряжение 630 В, или использовать конденсаторы, которые предназначены для работы в цепях переменного тока 50 Гц, на рабочее напряжение 275 В.

При использовании конденсаторов в качестве балластного сопротивления нужно учесть один момент, что испытывать схему без подключения лампы VL1 к трансформатору Т1 не желательно, так как ненагруженный трансформатор Т1 (Рис. 2) с конденсаторами С3 и С4 могут образовать паразитный резонансный контур, при этом измерить выходное напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1, без подключенной лампы, не удастся.
После сборки проверяем монтаж на наличие ошибок. Наладка таймера заключается в установке времени задержки на переключение реле К4 (Рис. 1) в дежурный режим после последнего нажатия РТТ изменением номиналов деталей R15C5.

Внешний вид собранного устройства показан на (Рис. 4), блок конденсаторов на (Рис. 5).

Источник