FETリニアアンプ用電源の製作

　製作に先立ち次の様な目標仕様を考えました。

• 電圧出力---10V〜35V程度まで連続可変出来ること。実験用とするため電圧可変は必須項目です。
  
• 出力電流---MAX 5A程度　出力電圧、電流はもう少し欲しいところですが、QRP専門の当局にとっては適当なパワーです。
  
• 出力安定度---0.5V以下　0〜4A出力変動時　用途上あまり高精度の安定度は必要ありませんし、この程度であればトランジスター1段での誤差増幅で実現出来 そうです。
  
• AC変動---AC100V+/-5% ACの変動率を大きくすると回路規模が大きくなるので現実的な変動率とします。
  
• 保護回路---過電流保護(1A/5A切り替え)回路内蔵　FETリニア実験途中では過電流保護を低めに設定して回路不安定要因によるFET破壊を防ぐ様にしています。
  
• その他---メイン出力の他リニアアンプ用バイアス電源の出力回路、過電流モニター表示などリニアアンプの実験電源用として出来るだけ保護回路を重視しましす。
  　など目標に製作を進めていきます。
  

  制御回路の設計製作 　左の写真は昭和48年のCQ出版「安定化電源回路の設計」、今回はこの本を参考に制御回路を設計しました。制御回路はICで簡単に済ませることも可能ですが、当時は今の ように制御ICの種類は多くなくディスクリートで構成する方法が一般的でした。本書は各種電源仕様を例として具体的な設計定数の計算方法が具体的に記載されており 今でも大変参考になります。 　今回は制御電圧が40V以上と高く、使えそうな制御ICの手持ちが無いのと、精度もあまり必要としないのでディスクリート回路で設計しました。 　いくつかの定数を計算例で求めてみます。 　平滑コンデンサ容量はリプルを10%としてC=7*Io/Edcで求められ、Io=4A Edc=35Vとすると8000uFになります。今回は10000uF/63Vを使用。 　トランスの出力電圧はEs=0.35Edcで求められ、制御回路への入力電圧を35VとするとEs=29Vになり、今回は30V出力のトランスを使用します。 　制御回路AC変動、負荷変動の抑圧度はSv=1/(n*Av)で求められ、ここでは負荷変動/AC変動として誤差増幅一段でOKです。 　制御トランジスター制御トランジスタの選定としてVceMAX>1.5*VceからVce=35Vとすると52V、PcMAX=35*4A=140Wなので手持ちの2N3055を2個パラに使用し放熱板は 実際に実験で確認して決定します。

  　　

  シャーシ構造 　左の写真は組立の様子。適当なケースの手持ちが無く今回はアルミ板とアングルで組立ました。重量のあるトランスはシャーシの中央に配置し、制御回路はユニバーサル基板 に組んでシャーシ背面に配置。 　補強と取っ手を兼ねたアルミアングルで前後のパネルを固定します。トランスの端子にはあり合わせのアクリルでカバーし、感電防止としました。

  動作確認、使ってみて
  　動作確認には簡易的な電子負荷があると便利です。今回は以前に製作した簡易電子負荷のVer2として表題写真のような物を製作して確認しました。この簡易電子負荷(Ver2)については 近くアップする予定です。
  　確認したところVout30V/2A以上で異常発振のトラブルが発生しました、対策としてQ1のコレクタ、エミッター間にコンデンサーを追加し発振防止としました。
  　その他過電流表示のLEDが過電流内であってもうっすらと点灯していますが、この症状は対策としてコンパレーター回路に変更する他無いようです。過電流 になるとしっかり点灯しますので、現状のままで使用することにしました。
  　電圧可変のボリュウムは多回転の物を使用しましたが、操作性がとてもよくなりました。他バイアス供給の保護回路は他のHPを参考にしました。過電流時にはリニアアンプのバイアス供給 もカットするという狙いですが、製作中のリニアアンプはFETを飛ばすことも無く完成しそうです。
  出力特性
  　出力電流と電圧特性は下表のようになりました、出力30V/4Aまではほぼ目標仕様の特性ですが、それ以上はトランスの特性上やや無理があります。
  

  　

  出力電流/出力電圧	1A	2A	3A	4A	5A	備考
  15V設定	15.0	14.9	14.9	14.9	14.8	5A出力時リプル　10mVpp以下
  20V設定	19.9	19.7	19.6	19.5	19.4	5A出力時リプル　10mVpp以下
  30V設定	29.9	29.7	29.5	29.4	28.8	4A出力時リプル　40mVpp
  35V設定	34.8	34.5	32.4	30.5	28.8	2A出力時リプル100mV それ以上急激にリプル大

  
  回路 　　
  
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