Přestože je obecně známo, že
chlazení polovodičového PA je klíčovým faktorem pro spolehlivý provoz
takového PA a narozdíl od elektronkových zesilovačů mu nevadí ani podchlazení
výkonových tranzistorů, je přesto vhodné regulovat otáčky chladicích ventilátorů v
závislosti na teplotě chladiče PA. Když pro nic jiného, tak minimálně z
důvodu omezení hluku, protože stálé hučení ventilátorů v PA na stole vedle
transceiveru
dokáže přítomného operátora nepříjemně rušit a zbytečně ho unavuje.
V minulosti jsem popsal
komparátor, který při dosažení určité teploty spínal chladicí ventilátor a hlídal překročení
maximální teploty PA, ale časem se ukázalo, že bych potřeboval obvod,
schopný řídit otáčky bentilátoru plynule. Experimentoval jsem s
jednoduchým obvodem
regulace otáček ventilátoru, využívající timer 555, ale nebylo to ono.
Potom jsem našel datasheet obvodu TC642. Protože
život je krátký a nemá proto smysl objevovat již dávno objevené, použil
jsem ho pro konstrukci požadovaného regulátoru. Zde je proto popsána praktická
realizace takového obvodu řídícího otáčky chladicího ventilátoru a
využívající pulsně šířkové modulace proudu, napájejícího stejnosměrný
motor ventilátoru.
Použil jsem doporučené
zapojení obvodu TC642, který je možno koupit
tady, případně
tady. Schema zapojení je mírně
modifikováno, abych dosáhnul požadované funkce:
Obvod regulátoru jsem umístil
na jednostranný plošný spoj velikosti 35 x 40mm. Níže najdete motiv
(čtyřnásobného) plošného spoje a osazovací schema desky PCB:
|
|
Konstrukce: klíčovou součástkou
regulátoru je vhodný termistor s negativním teplotním součinitelem (při vyšší
teplotě klesá keho odpor). Já používám
termistory dodávané firmou
EZK,
které jsou pro tento účel svou
konstrukcí plně vyhovující.
Pro tento obvod je použit termistor 10kOhm (hodnota při 25°C), jehož odpor
při dvojnásobné teplotě klesne na cca 5kOhm a naopak, při teplotě
těsně nad nulou bude jeho odpor cca 20kOhm. Tomu je přizpůsoben
navržený regulační obvod. Při teplotě blízko nuly se chladicí
ventilátor otáčí jen minimální rychlostí, aby byla zajištěna výměna
vzduchu v žebrech chladiče. Se zvyšující se teplotou chladiče roste
počet otáček ventilátoru a při pokojové teplotě dosahuje cca
polovinu maximální rychlosti. Maximální rychlosti otáčení dosáhne
ventilátor při teplotě cca 43°C. To stačí na spolehlivé chlazení
většiny polovodičových PA s křemíkovými LDMOS tranzistory, které
jsou obvykle konstruovány tak, že maximální teplota chladiče by
neměla být vyšší, než cca 50 až 55°C. Velikost chladiče a
výkon chladicího
ventilátoru (ventilátorů) tomuto účelu pochopitelně musíme přizpůsobit. Pokud je
mechanická konstrukce PA vyhovující, přináší tento regulátor výrazné snížení
hluku, protože otáčky chladicích ventilátorů jsou při pokojové
teplotě výrazně nižší, než při trvalém, nebo přerušovaném chlazení plným výkonem.
|
|
Nastavení obvodu: namísto NTC
termistoru zapojíme mezi svorky regulátoru odpor 22k. Nyní hodnotou R5 (ve
schematu je 10k). Na vývodu 3 integrovaného obvodu by mělo být napětí cca
1,2 až 1,3V a podobné napětí naměříme také na vývodu 1 IO. Při tomto
napětí nastavíme hodnotou R5 takové minimální otáčky ventilátoru, aby se
ventilátor nezastavoval. Obvykle bude ventilátor cyklovat (zrychlovat a zpomalovat) v
rytmu cca 2 vteřin. Vhodná hodnota R5 vychází mezi 10k až 18k. Nyní na svorky termistoru namísto odporu 22k připojíme
odpor 5k6 a trimrem R3 nastavte na vývodu 1 IO napětí 2,60V. Při tomto
napětí se
bude ventilátor točit svou maximální rychlostí. Nyní na svorky regulátor
připojte odpor 10k, který simuluje odpor termistoru při pokojové teplotě.
Na PINu 1 IO TC642 by mělo přitom být napětí cca 1,9V a otáčky ventilátoru
budou zhruba poloviční ve srovnání s odporem 5k6. Tím je nastavení
regulátoru ukončeno a můžeme jej instalovat do PA. Protože opakovací
kmitočet pulsně šířkového regulátoru otáček ventilátoru leží v oblasti
20Hz, neměl by tento regulátor nikterak rušit příjem na běžných
kmitočtovývh pásmech. Alespoň my jsme nějaký zvýšený šum pozorovali teprve
tehdy, pokud byl regulátor umístěn jen ve vzdálenosti několika cm od
zářiče antény pásma 70MHz, což je pásmo, které je podle našich zkušeností
zdaleka nejcitlivější na rušení od různých digitálních obvodů..K
regulátoru je možno najednou připojit až 4ks ventilátorů pro stejnosměrný
proud, jen bude možná zapotřebí snížit hodnotu odporu R8 v souladu s
požadavky výrobce obvodu.
Plošný spoj regulátoru (s označením A30)
je možno objednat tady:
http://www.ok2kkw.com/plosne_spoje.htm
|
Závěrem: při konstrukci a používání polovodičového PA nesmíme
zapomenout, že tento regulátor nehlídá překročení maximální povolené
teploty chladiče PA, což může při nepříznivých okolnostech vést až ke
zničení drahých VF tranzistorů PA! Nikdy proto nezapomeňte do PA
instalovat také ochranný obvod, který operátora varuje při přehřátí
chladiče a při dosažení kritické teploty zablokuje možnost vysílání, aby
nedošlo k destrukci výkonových prvků. Jeden ze způsobů možných řešení je
tady. Nicméně je - alespoň k upozornění
operátora, že chlazení nestačí a teplota chladiče překročila maximální
teplotu, kterou je ještě obvod schopen uchladit v rámci limitů své
regulační smyčky - možné využít i další funkci obvodu TC642, totiž detekci
chybového stavu chlazení, při kterém se na PINu 6 tohoto IO (kde je při
normálním provozu logická 1) objeví logická 0, což je indikace toho, že se
buď zadřel zadřel ventilátor, nebo že teplota chladiče přesáhla stanovenou
mez, což při výše uvedeném nastavení nastane při cca 45°C.
Hodně zdaru při provozu na
radioamatérských VKV pásmech.
OK1VPZ
|
|