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Dienstag, 22. August 2017 ..::  Autocostruzione » Alimentatore L-4B ::..   anmelden
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Nuovo alimentatore HV per Drake L-4B

 

 

Amplificatore Lineare HF 

 

 

DRAKE L-4B

 

 

 

 

Nuovo alimentatore HV

 

 


Il Drake L-4B è un classico amplificatore HF stile anni ‘60, equipaggiato da due tubi 3-500Z e in grado di erogare potenze superiori a 1 kW. Benchè oggi siano di moda amplificatori "intelligenti", a stato solido, gestiti da microprocessori e in grado di accordare in una frazione di secondo sulla stazione DX (!), personalmente preferisco tenermi un amplificatore valvolare, semplice, da usarsi in modalità manuale, lento, pesante, ingombrante MA che possa sempre essere messo in condizioni di funzionare da me senza essere obligato a rivolgersi al centro assistenza specializzato. Essendo un Radioamatore e non un utente della radio, non amo i prodotti a "scatola chiusa", anche se affascinanti e molto attraenti, specie quando vincolano chi li usa ad avere sempre a portata di mano il numero dell'assistenza tecnica. Oggi giorno il mio è ormai un punto di vista antiquato e fuori dai tempi, ma è pur sempre il mio e non lo cambio con nessun altro.

Caratteristica costruttiva molto interessante di questo vecchio amplificatore è lo stadio alimentatore separato dal box RF, il che lo rende molto pratico da installare in stazione, facile da manutenere e ben disposto alle modifiche. I tubi 3-500Z poi sono molto robusti e affidabili, reperibili ancora oggi a un prezzo tutto sommato accettabile, anche se una coppia di queste valvole, se usate ma da mani esperte, possano durare una vita intera..

Il Drake L-4B era nato in un periodo nel quale gli OM americani avevano un limite di potenza di 1000 W p.e.p. e per questo motivo l’alimentazione anodica era stata limitata in fase progettuale a 2.500VDC. In queste condizioni questo amplificatore raggiungeva 1kW max. se pilotato con 100W circa. Ma, come noto, le potenzialità dei due tubi 3-500Z vanno ben oltre questa potenza; basti osservare come altri amplificatori dotati delle stesse valvole, es. il Kenwood TL-922, eroghino ben più di 1 kW.

Personalmente non sono un amante delle grosse potenze e conosco abbastanza bene le misure elettroniche al punto di comprendere che andare oltre 1kW di poche centinaia di W non porta a nessun vantaggio pratico. Ma le cose sono andate in modo diverso.

Il mio Drake L-4B risale ai primi anni ‘70 l’alimentatore iniziava a presentare evidenti segni di vecchiaia, come i condensatori in fase di apertura e il trasformatore HV ormai logoro nell’isolamento dei cavi. Inoltre il sistema di bias delle valvole e soprattutto del cut-off era qualcosa di pericoloso. Infatti i progettisti della Drake avevano creato un partitore sulla HV per ricavare +120V che servivano a interdire le valvole quando il lineare era in stand-by. Semplice comprendere che un eventuale apertura della resistenza di riferimento a massa avrebbe portato 2500V sui catAmplificatore HF  odi delle 3-500Z!! Inoltre non c’era nessuna protezione degli strumenti di misura da eventuali contatti accidentali della HV sullo chassis. Sulla parte 220V non c’era altro che due circuit breakers, cosa adatta per l’epoca ma non oggi. A questo punto si doveva procedere a una revisione generale dell’alimentatore soprattutto per ragioni di sicurezza. Preso dalla voglia di sperimentare ho deciso di rifare completamente di sana pianta l’alimentatore HV con lo scopo principale di creare un alimentatore sicuro e aggiornato. Già che c’ero avrei fatto anche uno "step up" come potenza erogata per restiutire alle 3-500Z una nuova giovinezza. Con l’occasione avrei anche rivisto il circuito di Bias, cut off e il soft starting.

 Ho quindi progettato l’alimentatore dei miei sogni, dotato di protezione magnetotermica, protezione con lo spunto (inrush current), fault resistor in serie all’anodica, diodi di by-pass, ventola temporizzata, filtraggio ottimale.

Cuore dell’alimentatore è ovviamente il trasformatore HV che ho fatto costruire su specifica da una ditta laziale. Eroga quasi 1200VAC a 2.5A per oltre 3000VA continui, 5000VA (5kW!) max. La tensione finale a vuoto è di 3300VDC e oltre 1A a disposizione. In effetti è una potenza esagerata per una coppia di 3-500Z ma ho voluto questi parametri per un eventuale impiego futuro dell’alimentatore per un amplificatore di classe superiore.

 

 Amplificatore HF 

Vista interna a lavori ultimati

 

Lo schema ricalca il classico alimentatore HV con duplicatore di tensione di stampo americano, con l’aggiunta di alcune personalizzazioni (Clikkare sull'immagine per ingrandire lo schema).

 

 

 

Descrizione ciruitale:


Azionando l’interruttore magnetotermico si alimenta il sistema di predisposizione e si accende la lampada 1 (ON). Questo interruttore protegge anche da sovracorrenti (25A). Quando si accende il Drake L-4B si manda in operazione l’alimentatore HV tramite il relè entrocontenuto (RL1) che riceve la fase di ritorno. Questi manda alimentazione al circuito di misura, al trasformatore HV tramite NTC di spunto e al relè temporizzato (RL2) di post-ventilazione che pone in movimento le ventole ausiliarie delle valvole. Si accendono anche le lampade 2 (Operate) e 3 (Cooling). Quando si spegne il Drake L-4B viene spento l'alimentatore (cade RL1), si spegne la lampada Operate ma il relè RL2 di post-ventilazione rimane eccitato, aspetta 3 minuti e poi spegne le ventole ausiliarie dell'amplificatore e con esse la lampada 3 (Cooling). Questo sistema permette un adeguato raffreddamento dei tubi a fine operazioni. La NTC da 5 Ohm / 32A è in grado di contenere lo spunto di accensione del trasformatore. La resistenza R25 frena la scarica di enorme energia dei condensatori elettrolitici in caso di contatto accidentare tra HV e massa, oppure per corto interno delle valvole. Il duplicatore fa uso di ottimi diodi 1N5408 e tutti sono dotati di resistenze bleeders e condensatori ceramici 10nF contro il white noise. I condensatori elettrolitici sono 10 X 330uF / 450V dotati di resistenze bleeders. I diodi D15 e D16 proteggono gli strumenti del Drake L-4B in caso la tensione HV si scarichi per qualche motivo sullo chassis. Il collegamento HV con il Drake L-4B avviene tramite cavo, connettori e prese specifici per alta tensione BNC. Anche sul RF deck del Drake L-4B è stato installato un connettore da pannello HV adatto. Il cavo è in grado di lavorare fino a 5 kV.

 

Cavo HV

 

 

Presa HV da pannello

 

3200V di placca letti sul Drake (verificati con Fluke 27/FM)



 

Circuito duplicatore di tensione con particolare dell'uscita HV

 

 

Pannello anteriore

 

Date le dimensioni del trasformatore, anche il contenitore non poteva essere che generoso. Non trovando in giro nulla di pronto, mi sono rimboccato le maniche e ho costruito in casa uno chassis in alluminio piegando a mano fogli da 2mm e rinforzandoli con barre filettate in ferro, realizzando così un telaio molto robusto 48 X 30 X 30 cm, in grado di sostenere il peso di tutto il sistema alimentatore. Dalle varie foto si vede come lateralmente ho installato una rete in alluminio per garantire sicurezza e ventilazione.

 

 

Chassis prima del montaggio interno



Il montaggio è piuttosto razionale, “da elettricisti”, niente di eccezionale. Da notare gli strumenti d’epoca Simpson americani che ho trovato su Ebay e che ho voluto piazzare sul pannello frontale per indicare tensione e corrente assorbita dalla rete.

 

 I due strumenti Simpson

 

Per quanto riguarda il Drake L-4B nel suo interno, ho reperito con un forte sconto una scheda della Harbach Electronic americana. Questa scheda, appositamente pensata per questo amplificatore, integra tre circuiti:

 

1) Soft start per limitare la corrente di filamento all’accensione delle 3-500Z

2) Bias a diodi regolabile (150mA).

3) Soft Key che riduce a 12V la tensione di keying


Questa scheda trova alloggiamento nella parte inferiore del Drake L-4B e costituisce un fondamentale aggiornamento dell’amplificatore,  garantendo una lunga vita ai costosi tubi.

 

 

Scheda Harbach

 

Dato che la potenza in uscita sarebbe aumentata di certo, ho modificato l'amplificatore nella parte di raffreddamento. Sostanzialmente ho installato due ventole assiali PAPST nel coperchio superiore sulla verticale delle due valvole 3-500Z. Questo permette una veloce evacuazione verso l'alto dell'aria calda. Ovviamente ho dovuto rimuovere parte della lamiera del coperchio per poter favorire al massimo il passaggio dell'aria. Per ragioni di sicurezza (tre centimetri sotto le ventole ci sono le placche a 3400 VDC...) e di schermatura RF, al posto della lamiera rimossa ho installato una rete in alluminio. Inoltre ho sostituito il blower originale, che immette aria fresca nella parte inferiore dell'amplificatore, con un altro più potente prodotto in Italia e che funziona a 220V. Adesso il flusso d'aria è notevolmente aumentato ed è sufficiente per una ventilazione efficace dei tubi, anche in tempi di trasmissione medio-lunghi alla massima potenza.

 

Il nuovo blower a 220V

 

Con il nuovo alimentatore HV e l’aggiornamento interno, il Drake L-4B è tornato a nuova vita. Ora con tubi nuovi e la tensione anodica superiore eroga tranquillamente 1.5 kW p.e.p. e in tutta sicurezza grazie al nuovo alimentatore. Misure effettuate con wattmetro BIRD 43P (Peak) su carico BIRD DA-75/U, Bird element 2500H.

 

 

Potenza di uscita SSB p.e.p. con Bird 43P: 1500W

 

73 Fabio, IK0IXI

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