| De hoogspanning van een versterker werd vroeger geleverd door een gelijkrichterbuis. In moderne ontwerpen kan je zowel gelijkrichterbuizen als siliciumdiodes aantreffen. Op deze pagina leggen we de voor- en nadelen van gelijkrichterbuizen ten opzichte van solid state diodes. |
-
|
In oude ontwerpen kan je zien dat de gelijkrichting voor de hoogspanning door buizen gebeurt. Op een volgende pagina bespreken we wat je moet doen als je de gelijkrichterbuis zou vervangen door een paar moderne siliciumdiodes.
In sommige oude versterkers zijn er hulpspanningen voorzien door selenium gelijkrichters. Deze kunnen slecht op een lage spanning werken (een 10-tal volt per gelijkrichter) en zijn weinig betrouwbaar. Ze kunnen zondermeer door siliciumdiodes vervangen worden.
Waarde van de bufferelkoIndien je een gelijkrichterbuis gebruikt ben je beperkt in de waarde van de bufferelko' die je kan gebruiken (meestal is dat 50µF).Dit is het gemakkelijkst uit te leggen aan de hand van de grafieken rechts, de eerste toont het spanningsverloop over de elko van 50µF: de spanning zakt redelijk tussen twee sinuspieken en de gelijkrichterbuis heeft voldoende tijd om de condensator opnieuw op te laden. Bij een gemiddelde stroom in de hoogspanning van 100mA is de stroom door de gelijkrichterbuis bijvoorbeeld 300mA. Met een elko van 470µF zakt de spanning minder tussen twee sinuspieken. De gelijkrichterbuis heeft veel minder tijd om de elko bij te laden en de stroom kan oplopen tot bijvoorbeeld 1A, wat te veel is voor de diode. De gelijkrichterbuis kan daardoor vroegtijdig sneuvelen. We tonen het fenomeen aan de hand van een enkelzijdige gelijkrichting, maar het resultaat is hetzelfde bij een dubbelzijdige gelijkrichting. De gegevens rechts zijn voor een GZ34, een gelijkrichterbuis die vaak te vinden is in versterkers met EL34 eindtrappen. De maximale stroom bedraagt 250mA (wat overeenkomt met de maximale stroom door de EL34), de verplichte anodeweerstand bedraagt 75Ω en de condensatorwaarde 60µF. De waarde van de secundaire wikkeling (bijvoorbeeld 50Ω) wordt afgetrokken van de anodeweerstand en in vele gevallen is er geen anodeweerstand nodig. in ons geval is een waarde van 75 - 50 = 25Ω nodig. Op volle belasting bedraagt de hoogspanning 350V, om op te lopen tot 450V bij minimale belasting (versterker werkend in classe AB). Om zulke hoge spanningsveranderingen te beperken zal men de versterker eerder in classe A laten werken, waarbij de anodestroom slechts weinig toeneemt bij hogere belasting.
Inwendige weerstand van de gelijkrichterbuisDoor de inwendige weerstand van de gelijkrichterbuis veroorzaakt die een spanningsval, die afhankelijk is van de belasting. In het geval van een classe AB versterker verandert de belasting met de muziekinhoud. Bij zeer sterke passages loopt de stroom op tot 10× de stroom in rust. Dit veroorzaakt een spanningsval, die op zijn beurt het maximaal vermogen beperkt.De veranderlijke hoogspanning kan ook een pompend effekt in de hand werken (motorboating) bij versterkers die niet goed ontworpen zijn (koppelelko's van te hoge waarde). Het is dus geen goed idee om een moderne versterker te ontwerpen met gelijkrichterbuizen als de versterker in classe AB zou werken.
Warme start vermijden bij gelijkrichterbuizenDe normale gelijkrichterbuizen zijn ontworpen voor een start met koude cathode (gasgevulde gelijkrichterbuizen moeten starten met een voorverwamde cathode). Indien men de voeding onderbreekt en dan direct weer aanzet, dan loopt er een hoge stroom om de filterelko weer op te laden. Een inschakeling met warme cathode kan dodelijk zijn voor de gelijkrichterbuis, behalve voor de PY500 die hoge spanningen en stromen kan verdragen.Indien je verwacht dat de versterker vaak in- en uitgeschakeld zal worden (te vermijden indien er standaard gelijkrichterbuizen gebruikt worden), dan moet de waarde van de filterelko's (zeker de eerste) tot een minimum beperkt worden. Een andere mogelijkheid is solid state gelijkrichters te gebruiken (1N4007). Door het gebruik van een gelijkrichterbuis kan men vermijden dat er reeds hoogspanning opkomt als de buizen nog koud zijn. De hoogspanning stijd-gt dan tot zijn maximale waarde en er kan overslag gebeuren in bepaalde voorversterkerbuizen.
Alternatieve gelijkrichters zoals de PY500Wil je toch werken met gelijkrichtdiodes, waarom dan niet gaan voor een paar PY500? Dit zijn buizen die gebruikt werden in de lijneindtrap van de kleurentelevisies. De diode kan een stroom leveren van 1A piek (440mA permanent) en werken met een reverse spanning van 5.6kV. Dit zal voldoende zijn voor de meeste versterkers. De buis warmt ook relatief traag op, wat goed is voor de betrouwbaarheid van de versterker (alle andere buizen zijn dan voldoende warm en er is emissie).De gloeispanning per buis bedraagt 42V 300mA (je hebt twee buizen nodig voor een dubbelzijdige gelijkrichting). Zoals bij de meeste gelijkrichterbuizen wordt de anodedissipatie laag gehouden (11W) in vergelijking met de anodeoppervlakte (dit is zeker het geval met gelijkrichterbuizen die op een hogere spanning werken). Dit is om te vermijden dat de anode als cathode zou gaan fungeren.
De spanningsval over de diode is redelijk laag:
De kleinere PY88 kan een continu stroom leveren van 220mA (550mA piek), de gloeispanning bedraagt hier 30V. De maximale anodedissipatie bedraagt 5W.
Gasgevulde gelijkrichterbuizenMaar wil je de beste gelijkrichterbuizen gebruiken, dan moet je gaan voor gasgevulde gelijkrichters zoals de GU50. Deze buizen zijn tegenwoordig zeer zeldzaam geworden. De buis kan 250mA continu leveren bij een wisselspanning van 1750V. De spanningsval over de buis bedraagt dan 12V en blijft stabiel ongeacht de belasting.Om tot een lage inwendige weerstand en een hoge stroom te komen is de buis gevuld met een kleine hoeveelheid kwik. Het kwik wordt gasvormig als de gloeispanning ingeschakeld wordt, maar de hoogspanning mag niet direct aangesloten worden: het kwik moet namelijk de tijd hebben om te verdampen. Zonder kwik in gasvorm kan de buis slechts een zeer lage stroom leveren. De spanning over de diode wordt te hoog en de cathode wordt daardoor vernietigd door de ionenbombardement. Als er kwikdamp aanwezig is, dan is er nog altijd een ionenbombardement, maar de spanning over de buis is zo laag dat deze ionen de cathode niet kunnen beschadigen. De GU50 en andere gelijkaardige buizen geven een blauwe schijn in werking (dit is normaal). De gasgevulde gelijkrichterbuizen zijn altijd enkelvoudig (je hebt geen GX30 bijvoorbeeld). De normale Philips-Mullard type zou GW moeten zijn, maar de buis werd op de markt gebracht vooraleer de vaste type-aanduiding gefinaliseerd werd. | ||||||||||||
Publicités - Reklame