« 7MHz用水平ベントダイポール | メイン | LCD SPC-S95417-AAAをPICでドライブ »

2021年7月 6日 (火)

DC72V AC/DCコンバーター電源(リニアアンプ用)

 <カテゴリ 電源> [スィッチング電源 ノイズ ラインフィルター 1.8MHz]

200Wのリニアアンプ用として、64V7Aくらいの電源が必要になりますが、アマゾンから購入した中国製のACDC電源3台をシリーズに使い、72V 8.9AのDC電源装置としてまとめました。

Acdcfrontlcd

Acdcback_2

Acdctop

上の写真は、3台のACDCコンバーターを1台の電源装置にまとめた前後パネルの写真ですが、3台のACDCコンバーターは12V30A、24V20A、36V8.9Aの定格のもので、これらをシリーズに接続し、標準で72V8.9Aの定格容量になります。 3台のACDCコンバーターを縦に積み重ねたので、そのままでは、下や中間の電圧調整半固定抵抗を回す事ができません。そこで、積み重ねるとき、少しずつ後方へずらし、長いドライバーで調整出来るようにしてあります。 実際に、200Wリニアアンプを使用するときは、64Vに設定してあり、この時の最大電流は6A程度です。 個々のACDCコンバーターは定格出力の+/-15%くらいは可変できますので、12Vの電源を12.6Vの出力に設定し、24Vと36Vの電圧を調整して、64.4Vくらいになるように設定しています。 電源からのノイズですが、少なくとも、7MHz全バンド内では全く問題なしでした。

Acdcfrontinside

左は、この電源装置の前面パネルを外した状態で、各ACDCコンバーターについているファンの効果が失われないように間隔を確保して組み込んであります。

当初、電源のみで、その出力電圧や出力電流の表示は有りませんでしたが、使っている内に不便を感じましたので、12V、12+24V、12+24+36Vの3種類の電圧と、12V電源に流れる電流を表示させることにしました。電圧表示は、プッシュSWを押すたびにL,M,Hと切り替わります。

電圧も電流も10bitのADコンバーターで読んでいますので、小数点以下1桁の最大3桁表示しかできませんが、目安にはなります。

この表示の為にaitendoで扱っていたACS712という電流センサーを使いました。 ホール素子を使った電流センサーでAC/DC両用ですが、今回はDCしか使いません。

DCで使用する場合、センサー電源が5Vなら、その1/2の2.5Vの時が、電流ゼロとなりますので、ソフト的に、何らかの対応が必要です。

取った対応は、電流がゼロの時の、センサー出力をADCで読み込み、これをEEPROMに記憶させ、電流が流れて、センサーの出力レベルが高くなると、この時の電圧から電流ゼロの時の電圧を引き算し、その値を実際の電流値に換算させる方法をとっています。

この為、プッシュSWを押したまま電源をONすると、キャリブレーションモードになり、電流ゼロの時のセンサー電圧をEEPROMにセーブできるようにしました。

電流、電圧計の回路図とPICマイコンのソフトは以下です。

配線図 IVmeter_01.pdfをダウンロード

マイコンのソフトウェア V_A_Meter_unit.cをダウンロード

 

2022年2月

突然ジリジリと言う音の後、ごげ臭い匂いがして、電源電圧が急激に下がってしまいました。 何が起こったのかと調べると、電流センサーICが黒焦げになっていました。 原因を確かめる為、フロントパネルを開けると、電流センサに接続されるリード線が端子台より外れていました。 ここがオープンになった為に多段接続された電源の負荷側を通って、電流検出のICに逆電圧が印加され、ICが破壊したものでした。 対策は、端子台を接続し直し、ICの電流端子をショートして電流の検出をやめることしか有りませんでした。 とりあえずは動いていますが、対策案が出来るまでは、当分の間電流監視はなしです。 

2022年3月

1.8MHzの200W SSB送信機が出来、この電源を使って、送受信しようとすると、送信時は全く問題はないのですが、受信時に約100KHz置きにビート音が出ます。 しかもそのレベルはS9+20dBくらいです。 狭いSSBバンドですから、ビートを避けてQSOする事も出来ず、このAC/DCコンバーターが発生するノイズ対策がマストとなってきました。 色々と検討した結果、AC入力、及び3台のAC/DCコンバーター出力へ、ラインフィルターを追加することにし、計4台のラインフィルターを手配しました。 新規に手配したのは、2台だけで、残りの2台は6年くらい前に入手し、他の機器で使っていたものですが、それを取り外して、この電源に使います。 4台とも、ACDC共用250V 10A品です。 12Vラインには少し電流不足ですが、止むを得ません。

さらに、このフィルターを含めてシールドする為に、金属製のケースが必要になりますが、 このケースはヤフオクでPCのケースをゲットする事にしました。 PCケースは、そのノイズ対策がマストですので、ノイズを封じ込めるには好都合です。 ケースはタワーPC用で800円でした。 ただし、送料だけで1400円近くになりました。

下の写真がその入手したPCケースで、12VのFANも付いていましたので、これは有効活用しようと思います。 

Pbox_b4side

Pbox_b4_front

Pbox_b4_back

Pbox_aft_left

Pbox_aft_front

Pbox_aft_back




そして、上のように中身を全部入れ替えました。フロントパネルには4個のクロス型メーターを使い、それぞれの電源の電圧と電流を表示させるようにし、従来有ったデジタルの電圧計は廃止しました。 このクロスメーターはSWRメーターの修理残骸から流用しました。 バックサイドには、従来の電源に使用していた端子板を90度回転させて取り付け、おまけで付いていたファンはその下に置き、エアーを吸引してAC/DCユニットへ循環させます。

従来が木製のキャビでしたので、あまり騒音は気にする事は無かったのですが、今回金属になった為、ACDCユニットのファンの音がケースに共鳴して、うるさくなりました。 ただ、QSOには差し支えないレベルです。

肝心のノイズですが、約100KHzおきに発生していたノイズはS3くらいでビート音として聞こえますが、かなり帯域幅が狭くなり、SSBの1845KHzから1875KHzの間では、外来ノイズにかき消されて聞こえません。

使用したラインフィルターはかき集め品ですから、品種が異なります。

AC100VラインはRSHN   12Vと36VはRSEN 24VはRSAN でいずれもTDK製です。 下の特性の内、カラーのデータがRSEN、白黒の左がRSAN、右がRSHNです。

Hsen_spec

Tdk_rsan2010

Tdk_rshn2010

Cosel_filter

12Vラインと24Vラインのフィルターの電流容量が電源定格に対して不足していましたので、新たに30A用と20A用を手配し、左のように入れ替えました。

これで、3台のACDCコンバーターとも定格電流相当のフィルターがそろいました。 特に12V用はリニアの電源以外に、親機の電源もまかないますので、今まで、10Aのフィルターはぎりぎりでした。 また、200WのPWM変調のAM送信機の場合、最大で9Aくらい消費しますので、その他の機器へ並列に電源供給すると、簡単に10Aを超えてしまいますので、これで安心です。

手配したのはCOSELのフィルターで、そのフィルター特性は以下のようになっています。

Coselnbc20472

Coselnbh30432_4

配線図 ACDCpower.pdfをダウンロード

 

INDEXに戻る