GDMの製作

グリッドディップメーターの製作2

'06.05.08

　　真空管を使用した場合の課題、電源部の製作。
　

概略
　真空管での製作ですが出来るだけ小型化したい、課題となるのが電源トランスをどうするか?。今までの物は230V/30mAのものを使用していましたが、重量があります。
　今回の製作では出来るだけ実用的なサイズを目指し、バリコンと電源トランスを小型化することにしました。
　手持ちのジャンクの中から探して、ファンヒーターに使用されていたトランスが偶然にもAC120V/10mA AC15V/0.3A程度とGDM用として使えそうな特性のものがありました。
　高圧部はそのままの仕様でOKですが、低圧部の電源容量として、6J4のヒーターに6.3V/0.4A、カウンター部に+5V/0.1A程度必要として電流容量が足りません。
　電力としては何とか足りるので、降圧チョッパタイプのDC/DCコンバーターを使用することにしました。

基板の製作
　高圧電源として実験した結果、HF帯では30Vもあれば十分でVHF帯でも70Vでも十分な発振レベルが得られることがわかりましたので、高圧部低圧部とも基板に組むことにしました。
　基板写真の右半分が高圧部で、左半分が低圧部DC/DC回路です。写真はヒーターの負荷として自作電子負荷を使用して0.4Aの電流を取り出して試験している様子です。
　今回の実験から、電源トランスは30V/0.5A程度の巻き線仕様を倍電圧整流すれば小型トランスでも使用できそうです。
回路の説明
　高圧部は一般的な半波整流回路です。R1は突入電流防止用、平滑コンデンサーは30年以上も前のもので、今ではもっと小型のタイプが入手できます。　リプルは1.5Vpp程度ありますが、特に問題にはなりません。気になる場合もう1段フィルターを挿入すれば0.2Vpp以下まで改善します。
　DC/DC部は3端子レギュレーターのアプリケーションとして載っていたものを使用しました。専用ICに比較して簡単に入手でき、シリーズレギュレーターに比較して効率が良く、今回のトランス仕様のように電力は間に合うが、電圧が合わない場合には重宝する回路です。
　ヒーターに供給する電力として6.3V*0.4A=2.52Wですが、これ用としてシリーズ電源では15V/0.3Aのトランスでは電流容量が足りず0.4Aのトランスを使用では(15-6.3)*0.4=3.48Wものロスが発生しますので、効率としては50%以下です。
　一方スイッチング電源の場合は効率70%程度は期待できますので、供給電力として2.52W/0.7=3.6W 15Vから取り出す場合0.24Aあれば、間に合うので今回はスイッチングDC/DCとしました。　キーとなる部品はインダクターとSWトランジスター、ショットキーダイオードです。目安としてL1は200～330uHで10φ程度のコアのものならOK、Q1はパワースイッチング用、ダイオードはショットキータイプでVr30V 1A程度を目安に選択すればOKです。　発振周波数は30KHz程度と低くあまり気にする必要はありませんが部品選定により効率に大きく影響します。
　図の回路で、DC13V入力、出力6.23V/0.2Aで80% 0.4Aで70%の効率になりました。　出力電圧の設定はVout=Vref+Vref*(R5+R6)/R4で表され、図の定数で6Vになります。トランスに余裕が無く出来るだけヒーター電圧を抑えて電流を少なくしました。
　SW電源はノイズも多く、受信機などへの組み込みは要注意ですが、GDMとしてはあまり気にする必要もなく動作も簡単に再現しました。
回路図

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