Стабилизатор тока накала мощных ламп

Цепи накала ламп являются одним из наиболее частых источников неисправности ламповых конструкций. Дело в том, что сопротивление нитей накала ламп (особенно мощных) в холодном и нагретом состоянии очень сильно различаются (по собственным измерениям, сопротивления нити накала, к примеру, триода 6С33С в холодном и горячем состоянии различаются в 8 раз). Результатом этого оказывается чрезвычайно высокий пусковой ток (почти в 10 раз более номинала), что зачастую приводит к перегоранию нити накала в момент пуска, а также вынуждает проектировать источники питания ламповых конструкций с солидным запасом по мощности. Наиболее рациональный способ решения этой проблемы – стабилизация тока накала, по крайней мере, мощных ламп. Затраты на стабилизацию с лихвой окупаются продлением срока службы ламп и более стабильной их работой, а также снижением мощности источника питания.

Схема стабилизатора приведена на рисунке. Стабилизатор рассчитан на питание нитей накала ламп, работающих от напряжения 6.3 В. Входное напряжение стабилизатора – не менее 12 В, выходной ток может достигать 4 А, что достаточно для работы большинства популярных ламп. Одно устройство обеспечивает питание нити накала одной лампы. Устройство представляет собой ключевой стабилизатор тока, собранный на микросхеме TPS40200 по схеме, близкой к типовой. Величина выходного тока устанавливается подбором резистора R*, которую можно рассчитать по формуле:

R* = 0.7/Iнак

Частота работы стабилизатора тока – 60 кГц. Для предотвращения проникновения этой частоты в катодные цепи выходных ламп на выходе стабилизатора установлен фильтр ЭМП на элементах L2, C8, С10..С14.

Стабилизатор собран на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 57.5х30 мм. Разводка стабилизатора выполнена только с одной стороны платы, вторая сторона служит экраном. Разводка печатной платы (в зеркальном изображении) приведена на рис.1, а схема расположения деталей - на рис.2 в конце страницы. Файл разводки в формате *.dxf (в зеркальном изображении) можно скачать здесь. Намоточные данные элементов приведены в таблице:

Перед намоткой магнитопроводы дросселей (особенно L1) желательно покрыть цапон-лаком или лаком ISOTEMP в один слой. Обмотка дросселя L1 состоит из двух слоев. Первый слой мотается секциями по 3 витка так, чтобы по внутреннему диаметру кольца витки плотно ложились друг к другу. В первом слое обычно получается 28..30 витков. Второй слой мотается поверх первого, при этом по внутреннему диаметру кольца витки должны плотно ложиться друг к другу, а по внешнему располагаться в промежутках между секциями первого слоя. После намотки второго слоя кольцо должно быть полностью закрыто проводом. Для предотвращения разматывания обмотки торцы кольца необходимо смазать клеем «Момент». Дроссель фильтра L2 также состоит из двух слоев. Первый слой мотается сложенным вдвое проводом секциями по 2 витка так, чтобы по внутреннему диаметру кольца витки плотно ложились друг к другу, а провода не перекручивались между собой. В первом слое обычно получается 15..17 витков. Второй слой мотается поверх первого, при этом по внутреннему диаметру кольца витки должны плотно ложиться друг к другу, а по внешнему располагаться в промежутках между секциями первого слоя. После намотки второго слоя кольцо должно быть полностью закрыть проводом. Для предотвращения разматывания обмотки торцы кольца необходимо смазать клеем «Момент». Дроссели крепятся к плате клеем «Момент».

Типы компонент и критерии замены приведены в таблице:

Пайку устройства рекомендую проводить методом, который я описал здесь. Собранное устройство необходимо покрыть цапон-лаком или лаком ISOTEMP в два слоя. Устройство устанавливают в непосредственной близости от выходной лампы. Крепление устройства к корпусу выполняется парой токопроводящих ножек. Питание к устройству желательно подводить витой парой проводов. Если нить накала лампы питается напряжением 12.6 В, входное напряжение стабилизатора следует повысить до 16 В, заменив при этом конденсаторы С8 и С14 на другие, с рабочим напряжением не менее 16 В. Правильно собранное устройство налаживания не требует.

При использовании устройства следует иметь в виду, что время первоначального разогрева нитей накала ламп при его работе заметно удлиняется (например, лампы 6П36С – с 15..25 сек до 1 минуты и более, 6С33С – с 30-40 сек до 2 и более минут). Это следует иметь в виду при разработке ламповых конструкций, в которых будет применяться описанное устройство.

Рис.1 Разводка печатной платы (зеркальная, не в масштабе)

Рис.2. Схема расположения деталей