Эквивалент нагрузки усилителя мощности
Эквивалент нагрузки усилителя мощности
Эквивалент нагрузки усилителя мощности всегда необходим в таких ситуациях как например: вы только что отремонтировали усилитель или собрали абсолютно новый аппарат. Как и любую технику в этом случае нужно проверить на работоспособность по нескольким параметрам. Хорошо если вы живете в частном доме и никому не будите мешать при испытании устройства, да и то если это будет дневное время, а если приспичило делать отладку усилителя в ночное время? Тогда скандала с соседями не избежать из-за громкой музыки, ну ладно музыки, а когда подаешь сигнал на вход с генератора? То тогда вообще уши вянут. Это во-первых, а во вторых не всегда полезно проводить наладочные и испытательные работы на дорогостоящей акустике, ведь ее спалить проще пареной репы.
Поэтому нужно сразу забыть о том, чтобы предварительную настройку усилителя после ремонта либо после изготовления новой модели производить на «живой» акустической системе. Первое — во избежания риска вывести из строя динамики и второе — на аналоге нагрузки удобнее работать на любых частотах не опасаясь спалить колонки и при этом никому не мешая пронзительным звуком сгенерированного сигнала. На принципиальной схеме расположенной ниже, показано несложное при изготовлении и удобное в пользование устройство, с помощью которого можно проводить параметрические настройки и вычисление технических характеристик усилителей звука в пределах выходной мощности 25 — 120 Вт, можно и с большей мощностью.
Детали, которые использовались в схеме легко доступны для приобретения, поэтому найти их не составит большого труда. В качестве основных нагрузочных компонентов послужили шесть проволочных резистора. Необходимо помнить, что именно проволочные резисторы нужно применять, так как они обладают существенно большей индуктивностью, чем обычные постоянные сопротивления, а это несколько увеличивает шансы создания аналога нагрузки более схожим с реальной акустикой. Вся конструкция эквивалента нагрузки имеет постоянное сопротивление 5 Ом. Большая часть выходной мощности усилителя рассеивается в виде тепла на постоянных резисторах R1-R4.
Простой эквивалент нагрузки из нихрома
Резистор R5 тоже проволочный, но с изменяемым сопротивлением, то есть с функцией подстройки. Цепочка C1-R6 создает параметры близкие по значению к твитеру (пищалки) установленного в акустической системе. Пара светодиодов HL1 — HL2 сообщают об имеющимся в выходном тракте усилителя мощности постоянного напряжения. А это уже говорит о проблеме с работоспособностью всего выходного каскада. Если свето-индикатор HL3 начинает светиться, в то время когда на выходе усилителя нет звукового сигнала, то это означает высокочастотное самовозбуждение аппарата. Визуальное наблюдение за состоянием усилителя с помощью светодиодов дает возможность своевременного устранения возникших нештатных ситуаций.
Источник
Эквивалент нагрузки для УМЗЧ
Любой только что собранный или отремонтированный усилитель мощности звуковой частоты нуждается в испытании работоспособности, надежности, качества работы. Отладка усилителей как в самое плодотворное для мужчин ночное время, так и в любое другое, не менее плодотворное, при подключенных к ним акустических системах представляет немалую проблему. Чтобы понять величину этих неудобств, источником которых можете быть Вы, вспомните собственное раздражение, которое Вы испытываете, если кто-то, намывая или ремонтируя машину, поставленную рядом с вашими окнами, включит магнитолу на полную мощность, полагая, что его музыкальные предпочтения доставят безграничное эстетическое удовольствие волею обстоятельств оказавшимся рядом людям. Если 100 лет назад на выставленный барином на улицу поющий граммофон собиралась толпа праздного народа, то в настоящее время ситуация в корне изменилась, и людей, которые демонстрируют свои музыкальные вкусы на всю округу, можно назвать, как минимум, дурно воспитанными. Чтобы не доставлять больших неудобств другим людям, предварительную настройку УМЗЧ целесообразно проводить с беззвучным эквивалентом нагрузки. На рис.1 показана схема простого устройства, которое можно использовать для настройки усилителей звуковой частоты с выходной мощностью до 20. 100 Вт и более.
Вместо реальной акустической системы нагрузкой для усилителя служат 6 мощных проволочных резисторов. Мощные проволочные резисторы в отличие от обычных углеродистых и металлопленочных имеют значительно большую собственную индуктивность, что немного приближает условия работы усилителя с эквивалентом нагрузки к работе в реальных условиях. Эквивалент нагрузки имеет сопротивление около 5 Ом. Основная часть поступающей мощности рассеивается в виде тепловой энергии на проволочных резисторах R1-R4. Проволочный резистор R5 — регулируемый, имеет открытую конструкцию, включен как подстроечный. В зависимости от положения на его корпусе токосъемного кольца на контрольную динамическую головку поступает большая или меньшая часть входящей мощности. Цепь C1R6 имитирует наличие в АС высокочастотной динамической головки. Светодиоды HL1, HL2 сигнализируют о наличие на выходе УМЗЧ постоянной составляющей, что обычно говорит о серьезной неисправности усилителя. Светодиод HL3 при отсутствии на входе УМЗЧ полезного сигнала сигнализирует своим свечением о самовозбуждении усилителя на высоких частотах. Светодиодная индикация аварийных режимов работы позволяет вовремя заметить ненормальное состояние УМЗЧ, что во многих случаях позволяет избежать появления более серьезных неисправностей, цена которых может достигать десятков и сотен USD.
На месте проволочных резисторов R1-R4 можно применить любые «старые» резисторы мощностью 4. 100 Вт, например, ПЭВ, ПЭВР, ПЭВТ, С5-35, С5-36, С5-37В. Применение на их месте современных импортных проволочных резисторов в белом керамическом корпусе крайне нежелательно по причине их низкой надежности в этой конструкции. Резистор R5 можно установить типа ПЭВР или аналогичный сопротивлением 200. 470 Ом. От мощности резисторов R1-R4 будет зависеть то, какую мощность можно подвести к эквиваленту нагрузки. Даже если суммарная мощность резисторов R1-R4 будет больше выходной мощности усилителя, при его мощности более 20 Вт эти резисторы могут значительно нагреваться и нагревать всю конструкцию в целом. Поэтому желательно предусмотреть в конструкции принудительное воздушное охлаждение, например, с помощью компьютерного вентилятора на 12 В. Резистор R6 можно установить мощностью 5. 20 Вт любого типа из уже упомянутых. При необходимости число параллельно включенных резисторов можно увеличить, например, при 10 параллельно включенных резисторах мощностью по 20 Вт сопротивлением 40 Ом каждый к устройству можно подвести 200 Вт мощности. Принудительное воздушное охлаждение конструкции в этом случае будет обязательным, особенно при близком расположении относительно один от другого мощных резисторов. Динамическая головка используется для контрольного прослушивания работы усилителя, может быть любого типа с сопротивлением катушки 4. 16 Ом мощностью 2..5 Вт. Конденсатор С1 типа К73-17, К73-24, МБМ на рабочее напряжение не менее 160 В. Диоды VD1-VD4 можно заменить 1N4148, серий КД521, КД522 или выпрямительным мостом КЦ407А. Светодиоды подойдут любого типа, например, из серий АЛ307, КИПД40 или L-1503.
Кроме использования в качестве эквивалента нагрузки для предварительных испытаний УМЗЧ, возможно ее использование для настройки блоков питания, принудительной разрядки аккумуляторных батарей, для быстрой сушки склеиваемых поверхностей, подогрева растворов для увеличения скорости химических реакций. При эксплуатации этого устройства следует помнить, что проволочные резисторы могут сильно нагреваться, а размах амплитуды выходного сигнала мощных УМЗЧ может достигать 100. 160 В и более — соблюдайте осторожность.
А.Л. Бутов, с. Курба, Ярославская обл., Радiоаматор №2, 2009г.
Источник
Эквивалент нагрузки своими руками или как собрать «Чебурашку»
Для многих радиолюбителей вопрос приобретения хорошего эквивалента нагрузки, для настройки передатчиков или усилителей стоит очень остро. Фирменные решения стоят достаточно дорого и не всегда доступны. Обычно нам на помощь спешит Китай, но тут подсуетились и отечественные производители и в этом обзоре я рассажу о новом, достаточно бюджетном решении от хорошо всем известного Павла Горячева (RK3AUK).
Собственно, герой этого обзора не совсем эквивалент нагрузки. Это набор для самостоятельного изготовления достаточно мощного эквивалента. Назвал его автор ласково и с душой – “Чебурашка”. Почему, будет понятно в процессе повествования. 
Обзор не будет очень длинным, поскольку эквивалент не радиостанция и долго рассказывать про него достаточно сложно, но я постараюсь осветить все стороны этого изделия.
Внешний вид
Поставляется эквивалент в разобранном виде, расфасованный в разные пакетики. По сути, это набор типа – собери сам.
В комплекте идет собственно ВЧ резистор номиналом 50 Ом, именно он и будет служить сердцем в этом эквиваленте.
Держатель резистора. Алюминиевый кубик с выфрезерованными пазами под установку резистора, разъема и переходной платы. Именно он будет служить проводником тепла и передавать его на радиатор, а также обеспечивать постоянство характеристик эквивалента на разных частотах. Как я уже и говорил, название для эквивалента выбрано не случайно, внутренние выфрезерованные поверхности по форме напоминают Чебурашку. 
Кубик сверху отпескоструен и выглядит отлично. Как он справляется со своими обязанностями, мы узнаем позже.
Переходная плата и набор винтов для сборки. Плата нужна для соединения гибкого вывода резистора с центральным контактом разъема. Напрямую лепесток резистора припаивать к разему нельзя, в процессе эксплуатации разъема и прокручивании его центрального контакта есть шанс оторвать лепесток от резистора.
Винты для сборки, собственно, эквивалента сделаны из нержавейки, а для крепления эквивалента к теплоотводу обычные оцинкованные.
Сборка
В общем-то не представляет каких-то сложностей. Для сборки нужна только крестовая отвертка паяльник припой и теплопроводная паста. Вначале монтируем разъем в корпус.
Затем монтируем переходную плату.
Резистор обязательно сажаем на теплопроводную пасту типа КПТ-8! Много пасты не нужно, достаточно нанести ее тонким слоем на резистор и плотно прижать.
Аккуратно припаиваем резистор и центральный контакт разъема к плате.
Вот в общем-то и все. Эквивалент готов к использованию.
Безусловно, если вы хотите использовать этот эквивалент для работы только с си-би радиостанциями или для измерения мощности портативок, то дополнительный теплоотвод здесь не особенно и нужен, можно просто прикрыть внутренности нашего эквивалента крышкой из алюминия или текстолита, и он будет работать, однако, если Вы хотите раскрыть весь потенциал мощного резистора, эту конструкцию обязательно нужно посадить на хороший радиатор. Чем мы и займемся, но чуть позже.
Измерения эквивалента без дополнительного теплоотвода
Для начала исследуем наш эквивалент без массивного теплоотвода. Предположим, что мы будем им пользоваться только для тестирования си-бишных раций и портативок.
Вначале снимем с эквивалента характеристики. КСВ, значение активного и реактивного сопротивлений. Конечно, вместе с эквивалентом идет инструкция, в которой приведен усредненный график, но мне интересно, насколько он совпадает с реальным. Для измерений, подключим эквивалент к антенному анализатору RigExpert AA-600 и проведем измерения.
КСВ в полосе частот от 0 до 600МГц. Все вполне прилично.
Активная и реактивная составляющие. Тут тоже все красиво. Такой эквивалент вполне можно использовать для точных измерений мощности на КВ и даже на 2м диапазоне. С диапазоном 70см все не так хорошо, но, тем не менее, прикинуть мощность можно и на этих частотах.
Подключим эквивалент к радиостанции и посмотрим в тепловизор, как наш «Чебурашка» будет нагреваться. Рассеивать будем мощность 7 ватт в течении 1 минуты.
Как видно, нагрев вполне равномерен и совершенно не критичен.
Лично у меня никаких вопросов к “Чебурашке” работающему в таком режиме нет. Думаю, что без внешнего теплоотвода эквивалент можно эксплуатировать на мощностях вплоть до 20Вт без каких-либо последствий, то есть сегмент турбо станций тоже охвачен.
Однако надо помнить, что «Чебурашка» у нас достаточно могучий, поскольку в конструкции используется резистор мощностью аж 250 Ватт, и было бы глупо не воспользоваться возможностями эквивалента на все 100%. Для этого обязательно необходимо алюминиевый кубик прикрутить к какому-нибудь массивному теплоотводу. Это может быть обычный алюминиевый профиль, готовый радиатор от чего-нибудь или другой массивный металлический предмет. Давайте сделаем настоящего Чебуратора! Я для этого использую старый компьютерный кулер, его оребрения вполне достаточно для того, чтобы кратковременно рассеивать мощность в 200 ватт.
Размечаем наш кулер и монтируем на него эквивалент. Немного не хватает шаблона для того чтобы точно накренить места для сверления. Естественно, при монтаже используем теплопроводную пасту, тут я тоже рекомендую использовать пасту КПТ-8.
Опять проведем измерения КСВ. Нам необходимо убедиться в том, что наличие теплоотвода не ухудшило характеристики нашего эквивалента.
Все в порядке. Изменений в показаниях прибора почти нет. Отлично.
Опять берем в руки тепловизор, усилитель я буду использовать SG-200. Будем поджаривать наш эквивалент в течении одной минуты мощностью 150 ватт.
Как видим, нагрев достаточно равномерен. Кубик хорошо передает тепло на кулер и сам при этом не перегревается. Температура при этом достаточно высокая, 60-70 градусов, но не критичная. Во всяком случае, для кратковременной проверки мощности усилителя наш эквивалент подходит отлично.
Безусловно, два тепловых перехода, резистор – кубик и кубик – радиатор это не самое лучшее решение для подобного рода устройств, но, несмотря на это конструкция вполне себе работоспособна. Единственным минусом мне видится сильный нагрев в районе разъема и если после испытаний и интенсивной работы забыть об этом и начать откручивать кабель от разъема, то можно обжечься.
Итог
У Паши RK3AUK в очередной раз получился отличный продукт который, думается мне, будет по достоинству оценен радиолюбительской братией использующей не только си-би технику, но и передатчики работающие на более высоких частотах. На мой взгляд, по параметру цена/качество «Чебурашка» не только находится на одном уровне с фирменными эквивалентами, но и превосходит их по такому не маловажному параметру как цена. Это действительно качественный продукт. Кроме того, такой конструктив достаточно универсален, «Чебурашку» можно просто прикрутить к любому подходящему по размерам радиатору и получить отличный эквивалент нагрузки. В общем, маст хэв.
Источник
