Stabilizator cu soft-start pentru tensiunea de alimentare a filamentelor tuburilor electronice

Pentru a mari durata de functionare a filamente-lor tuburilor electronice, una dintre solutii este si incalzirea lenta a acestora. 

Pentru cei care doresc sa le alimenteze si in c.c., propun o varianta simpla de montaj care poate asigura soft-start-ul unui grup de tuburi ale caror filamente sa aiba nevoie per total de un curent de pana la 1A.

Se folosesc componente uzuale: o sursa LM7805, un tranzistor serie 2N3055 si un tranzistor comun, 2N2222 sau BD139, in configuratie de limitare de curent. Schema de mai jos a fost desenata si simulata folosind aplicatia LTSpice :

Din specificatiile circuitului LM7805, stim ca intre iesirea OUT si nodul de referinta ADJ (conectat direct la masa) vor fi exact 5V. In situatia alimentarii unui tub electronic care necesita 6.3V la filamente, se impune o solutie de crestere a tensiunii la pinul OUT a circuitului LM7805 (punctul B din schema). Pentru aceasta, a fost introdusa reteaua R3-R4.

Tensiunea la iesirea OUT este reprezentata de suma caderilor de tensiune pe cele doua rezistoare, R3 si R4 si trebuie sa fie de aprox. 7.5V, pentru a compensa caderile de tensiune care apar pe componentele care urmeaza. Din acest motiv, la executia practica, R4 a fost inlocuit cu un semireglabil de 100 ohmi inseriat cu un rezistor de 22 ohmi. Intrucat circuitul LM7805 ofera un curent de sarcina mic, iesirea acestuia trebuie conectata la tranzistorul serie 2N3055, montat in configuratie de repetor pe emitor. Deoarece atat pe jonctiunea BE a acestui tranzistor cat si pe R2 vor mai exista caderi de tensiune ce nu pot fi precis calculate, toate "nedeterminarile" amintite vor putea astfel fi "compensate" prin reglajul semireglabilului introdus.

Rezistorul R5 poate avea valori intre 22 si 33 ohmi, avand rolul de limitare a curentului debitat de circuitul 7805, la o valoare suportata de tranzistorul Q2, care altfel ar putea fi distrus. La pornire, cand stabilizatorul va fi practic in scurtcircuit (filamentele tuburilor sunt reci), tranzistorul Q2 va intra in limitare de curent, nepermitand consumuri mai mari de aprox. 2A, chiar daca filamentele reci ar solicita mai mult. Pe masura ce filamentele se vor incalzi, rezistenta acestora va creste proportional; desi curentul e constant, tensiunea de pe filamente va creste, apropiindu-se de valoarea ce se va prestabili prin semireglabilul amintit. Reglajul final se va face dupa aproximativ 5 min. de la pornirea consumatorului, in vederea stabilizarii termice a tuburilor acestuia. In aceasta situatie, constanta de timp termica a filamentelor determina efectul de incalzire lenta a acestora (soft-start).

Din rezistorul R2 se regleaza curentul de scurtcircuit. Teoretic, acesta se poate aproxima ca fiind 0.65V/R2. Practic, dupa incalzirea si stabilizarea regimului termic al tuburilor, se va masura U(R2) - caderea de tensiune pe R2 si se va deduce curentul real al sarcinii: I-real = U(R2)/R2. Daca U(R2) e prea mica, asta inseamna un curent mic de sarcina al filamentelor si deci se va mai mari valoarea lui R2. Ca regula generala, cu cat curentul debitat de montaj in scurtcircuit va fi mai mic, cu atat vor fi mai protejate filamentele.

Stabilizatorul prezentat poate alimenta cu succes un montaj cu tuburi electronice, ale caror filamente sa consume max. 1A. De exemplu, alimentarea a 3-4 filamente de tuburi de mica putere (EF80, EF89, ECC82, etc.) puse in paralel. Pentru alimentarea unui numar diferit de tuburi (a unei sarcini ce absoarbe un curent mai mic), va fi necesara redimensionarea rezistorilor R2, R3 si R4 . Valorile ptr R3 si R4 se pot calcula, dar pentru simplificare, aproximati doar R2, iar R4 se regleaza ptr. a obtine in final 6.3V. Schema nu este conceputa pentru consumuri de peste 1A, care presupun alte arhitecturi mai complexe.

Trebuie sa mai aproximam si disipatia termica a tranzistorului serie, pentru a ne face o idee despre dimensiunile radiatorului acestuia. Astfel, in cazul meu, am alimentat montajul stabilizator din 2 infasurari de 6.3V legate in serie, provenite din transformatorul utilizat (recuperat dintr-un batran televizor rusesc cu tuburi, TEMP 7).
Acest lucru duce la o putere disipata de aprox. 11W (ultimul grafic din imaginea care urmeaza), ceea ce arata ca tranzistorul 2N3055 se va incalzi destul de puternic, dar nu la limita bunei functionari. Un transformator cu tensiune mai mica in secundar, ar fi mai indicat ( 9V).

Grafice ale simularii regimului de functionare

- primul grafic arata caderea de tensiune pe jonctiunea B-E a tranzistorului serie si curentul de colector al tranzistorului Q2; se observa ca dupa ce filamentele s-au incalzit, Ic(Q2) scade spre 0mA.
- al doilea grafic, arata tensiunea in punctul B, la iesirea circuitului 7805.
- al treilea grafic, arata variatia (de la pornirea cu filamentele reci) a tensiunii si curentului la iesire;
- ultimul grafic arata puterea disipata pe tranzistorul serie; se observa ca dupa incalzirea filamentelor, aceasta scade la 11W.

Cateva poze se pot vedea mai jos; radiatorul cu 2N3055 si carcasa sursei, care include si alimentarea pentru anozii tuburilor. Stabilizatorul e in partea dreapta, fiind incadrat cu dreptunghi verde.

Celor care eventual vor construi acest stabilizator, le urez succes si sa le fie de folos!

73 de Cezar, YO3FHM{jcomments on}