Преобразувател на напрежение за управление на варикапи
Част I

    Нека да започна разказа си как възникна идеята за тази серия конструкции на преобразувател на напрежение за управление на варикапи.

    Още докато подготвях преработката на УКВ блока на руския преносим радиоприемник "Меридиан-210", ми направи впечатление интересното решение за настройка в оригинала. Всъщност, АМ частта беше реализирана по класическия метод за настройка чрез променлив кондензатор, докато УКВ блока беше реализиран с електронна настройка, което даваше допълнителните възможности за избор и запаметяване на три фиксирани честоти от ЧМ диапазона. Поради това настройките се извършваха чрез варикапи, в случая КВС111, управлявани от отделен източник на напрежение от 15-17 V.

    Аз не "изкопирах" идеята 1:1, а я доразвих, като реших да променя конструкцията на друг култов радиоприемник от времето на възхода на съветската радиоиндустрия - познатите у нас ВЕФ-12/201/202/204/206. Целта ми беше да заменя променливия кондензатор с подходящи варикапи и да добавя УКВ блок с електронна настройка. Естествено за тази цел ми беше необходим допълнителен източник на напрежение за управление на варикапите, които също бяха обект на щателен избор, а именно да се управляват с възможно по-ниско напрежение, например до 15V. Но-о-о подробности ще разкажа на по-късен етап. Тази идея беше еволюция на промените, които направих малко преди това, като "имплантирах" УКВ блок с променлив кондензатор, чиято АМ секция имаше приблизително същия капацитет както оригиналния, което описах в статията "Радиоприемник FM-AM върху шаси от ВЕФ - Част III и IV".

    Ето така стигнах до интернет "проучване" за подходящи схеми на преобразувател на напрежение с приблизително следните предварителни изисквания:

    1. обхват на захранващото напрежение: 5-10 V, за да може да се използва с батерийното захранване на радиоприемника, в общия случай батерии за 6 V или 9 V;.
    2. стабилизирано изходно напрежение: 14-17 V за управление на варикапи;
    3. ниска консумация на ток от батериите: до 5-6 mA.

    Като за начало реших да улесня задачата като си закупя готов DC-DC конвертор. Така попаднах на сайта www.zahranvane.com, от който закупих DC-DC повишаващ модул МТ3608, който удовлетворява горните изисквания. Оказа се, че има изключителна стабилност на изходното напрежение при промяна на входното в огромен обхват, докато за моите цели изискването в т. 1 беше достатъчно. Ето как изглежда мини конвертора:

    Удобството е изключително. Свързването към основната схема е лесно, бързо и просто. Подадох на входа напрежение от стабилизатора на известната ви вече схема от цитираната по-горе статия (4,8 V), настроих изходното напрежение на 14 V и включих радиото. Но се оказа, че генераторът излъчва шумове твърде силно, хармониците покриват почти целия АМ обхват от ДВ и СВ вълни.

    Ето така се отказах от този вариант и се замислих дали не е по-добре да направя сам един подобен преобразувател. Затова се върнах отново към схемното решение, което руските конструкции са използвали в радиоприемник "Меридиан-210". (Тук е мястото да отбележа, че експортната версия е с модел "Меридиан-212" с УКВ обхват в диапазона 88-108 MHz). Преобразувателя удовлетворява горните три изисквания, а ето и неговата принципна схема:

    Основата на преобразувателя е блокинг-генератора, реализиран с транзистора Т4, трансформатора и пасивните елементи С3, С4, С8 и R4. Ако хвърлите един поглед върху схемата, ще забележите, че блокинг-генератора може да бъде напълно отделен от останалата част и може да работи самостоятелно, захранен с напрежение 3 V. Хитрото решение в цялостното изпълнение на тази схема е във факта, че част от изходното напрежение се връща през стабилизатор (Т2) към типична схема на регулируем стабилизатор на напрежение - Т1 и Т5. Точно тези транзистори гарантират точността на изходното напрежение с флуктуации до 20 mV, като подават на емитера на транзистора Т4 стабилно захранващо напрежение +3 V. Най-трудната част от реализацията на схемата е трансформатора. А най-труднодостъпната част е феритния топфкерн, който намерих с доста търсене по интернет магазините. Феритът е с Ф =1 4 мм и µ = 2000. Първичната намотка има 40 навивки, а вторичната, която е разделена на две части, съответно 5-6 са 80 навивки, а 6-2 са 160 навивки. И за трите намотки проводникът е ПЕЛ d = 0,1 мм. Точките маркират посоката на навиване или поне редът на свързване на изводите. Това е изключително важно ако искаме генератора да проработи. В оригиналния преобразувател на "Меридиан" феритния топфкерн е с диаметър 11 мм. И видимо проводникът е по-тънък, около 0,06-0,08 мм.

    Диодите в двата еднополупериодни изправители са избрани германиеви, като за онези години (1977-1978 г.) те са били най-доброто решение за високочестотни диоди. Сега могат да бъдат заменени и с редица други ВЧ диоди, включително силициеви или Шотки, стига пробивното напрежение на прехода да е по-високо от 40 V. Флуктуациите на изходното напрежение може да бъдат намалени до два пъти, ако паралелно на филтърния кондензатор С2 се включи електролитен със стойност 4,7-10 µF. Приложил съм два графични оригинала на печатни платки, като във втория тези елементи са предвидени. След практическата реализация на схемата и направените измервания, установих, че напрежението на базата на Т2, който играе ролята на стабилизиращ елемент не е както указаното 4 V, а близо 8 V, без това да повлияе на работата й. Чрез този преобразувател получих стабилно напрежение от 19 V за управление на варикапи.

    На следващите снимки може да видите сглобен модула на преобразувателя на напрежение за управление на варикапи:

    Преобразувателят е готов, напреженията са измерени и остава да го изпробваме в реални условия, тоест да го включим към батерийното захранване на радиоприемника, така както направих с фабричния DC-DC модул. Включих го и-и-и-и отново - разочарование. Излъчванията на блокинг-генератора създаваха шумове по целия АМ обхват, разбира се в много по-малка степен, тъй като сам по себе си феритния топфкерн е "затворен" трансформатор и може да се счита за екран. Наложи се да търся източника на шума. Естествено като за начало, "напъхах" преобразувателя в стар екран от някакъв модул, но разликата не беше драстична. И едва тогава започнах да мисля. Оказа се, че мисленето помага. Следвайки логиката на разпространение на генерираните импулси стигнах до извода, че модулът не е изолиран по захранване, тоест няма филтри в захранващата шина. Съвсем експериментално за да потвърдя това съждение, взех една каква да е масивна бобина от дросел и я свързах към положителния полюс, след което отново захраних схемата и o-о-о-о! чудо - шумът драстично спадна! Така осъзнах ползата от предварителното обмисляне на една конструкция.

    След като установих причината за проблема и начина за неговото решаване, направих експеримент с няколко филтърни бобини с различна индуктивност, докато постигнах пълно потушаване на шумовете, които се разпространяваха по захранването. В показаната по-горе принципна схема филтърните бобини (дросели) не са отразени, в печатните платки, също. Но аз горещо препоръчвам тяхното използване. А ето как изглежда захранването на схемата с тях:

    Тоест, единствено е добавена индуктивността L1, 47 mH като (дросел) филтър в захранването на преобразувателя. Разбира се коефициента на филтрация може да се увеличи като и към левия и към десния край на бобината се включат спомагателни кондензатори по 47-100 nF. Тъй като в моята конструкция, както на приемника, така и на този модул, такива кондензатори има, допълнителни не съм включвал, но на схемата в дясно това включване е илюстрирано. И накрая се оказа, че за изчистване на паразитния шум са необходими както екран, така и филтър в захранването. На моята конструкция, екрана и бобината L1 липсват. А ето окончателния монтаж:

Архив [zip,pcb,spl7][10kb]

    Забележка: Бобината L1 не е включена в приложените файлове на печатни платки.



Литература:

1. Сервисное руководство радиоприемника "Меридиан-210", 1976 г. [zip.djvu][443kb]
2. Сервисное руководство Радиоприемника "Рига-104", 1973 г. [zip,djvu][711kb]
3. Транзистор КТ315 [zip,jpg][93kb]

Валери Терзиев
26 юни 2015 година