Obvod pro pl
ynulé řízení otáček chladicího ventilátoru

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