815 PP - 재 검토

조회 수: 3643, 2013-04-26 09:50:20(2013-04-22)

지금까지 올린  815 관련글 들을 지울려다 모두 그냥 두었습니다 --

Screen Grid 는 Control grid (Grid#1) 을 통과한 전자를 가속시켜Plate 로 보내는 역할을 합니다. 

가능한 한 많은 전자를 Plate로 보내주고 자기가 흡수하는 전자의 수는 거의 없어야 합니다.

B+ 에 연결한 Screen Grid 가 흡수하는 전자의 양이 출력에 따라 증가하는 것은 당연한 현상이지만 여기 

815 Class A1 동작에서 발견한 현상은 저의 판단으로는 너무 급속히 증가 합니다.

이로 인한 Screen Grid 의 온도 상승은 진공관의 수명 단축으로 이여집니다.

Screen Grid 전압을 변화하면 진공관 전체의 동작 상태가 달라집니다.

여기서는 310V 에서 100V 정도 내려서 최대 Screen Grid Power Dissipation -- Pd/sc Max 를 4W 로 잡기로 합니다.

Screen Grid 에 210V 정전압을 공급 하는데 어떤 방식이 있나 알아 보면

1) 저항 삽입

2) 저항Voltage divider

3), 4) Zener Diode 사용

5) Transistor 를 사용한 Voltage divider/ 정 전압 회로

 

1), 2)는 Constant Load 에는 쓸수 있지만 변동하는 Load 에는 부적절 합니다.

3) 은 일정한 전압 강화에 적합하고 부품 하나로 목적달성이 됍니다. 미소 전력 회로에서는 문제가 없어도

여기에 소모되는 전력이 2W 로 온도 상승을 최소화 할려면 5W 이상의 전력에 견디는 Zener Diode 를 써

야 합니다. 또 다른 단점은 B+ 전압 변동에 따라갑니다.

4) 는 Load current 를 Z2가 조절해서 정전압을 유지합니다. 

여기서도 Zener 의 전력 용량은 충분하게 잡아 10W는 돼야 합니다.

5) 는  2) 에다 Control Transistor 추가해서 R1/R2 의 분할전압을 유지하도록 했습니다.

    Standard Emitter Follower (사실은 Base Follower) 로 정전압 회로 에 쓰입니다.

    Base - Emitter 간의 전압차는 약 0.6V 입니다

6) 위의 (4) (5) 를 합처서 Control Transistor 를 MOF FET 으로 대체하고 실제로 쓸 회로를 만드렀습니다.

Gate-Source 전압차는 Turn-on Threshold 로 약 4V 정도가됍니다. 출력 전압이 4V 감소 합니다. 

C1은 Screen Grid 에 유기돼는 교류 전압을 Bypass 해주고 C2는 Zener pn junction에서 발생하는 

Avalanche Noise 를 shunt 합니다.

R5 는 MOS FET Drain 손실의 일부를 부담해서 MOS FET 의 온도 상승을 줄여 줍니다. 따아서 R5 가 뜨

거워지면 그열이 MOS FET으로 전달 되지 않도록 멀리 고정합니다.-- (열이 많이나는 부품배치의 노하우)

제대로 회로를 만들다보니 복잡해젔습니다. Screen grid 전용 200V 고정 전압 전원이 하나더 생긴 겁니다.

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815 는 원래 100-200 Mhz 초단파 송신관으로 설계 됐습니다.
Audio class A1 operation 용으로 Screen Grid 전압을 하향 조절 해서 Screen Grid Pd 를 수W 이내로 합니다.  

Control Grid 전압도 많이 내려가게 돼겠지요.  내부 구조상  3극관 PP 동작은 불가능 합니다. 

CBR:  815 송신관은 유명한 6146의 축소판인 2E26 송신관 2개가 1개의 관내에 들어 가있는 Twin Beam송신관으로 알고 있습니다. 815가 먼저 개발이 되었기에 2E26은 815의 2관중 1개의 관으로 만든 것이라 볼수가 있겠네요. 박사님께서 Audio Express 2004년 3월에 기고하신 2E24 Para Single자료를 보고 저도 몇년전에 2E24를 몇개 구해 놓고 있습니다. 그런데 초단관인 4KN8 Tube가 구하기 쉬운 관이 아니어서 구입하게 된다면 만들어 보려 하고 있습니다.

2E24, 8042 모두 현대판 직열관으로 Ham 들에게는 2E26, 6146 의 직열관으로 알려저 있습니다. 2E24 는 2E26 하고는 특성이 같지 않습니다. 직열관이 소리가 좋다고 해서 Amp 만드러 보았지만 만들기만 요란하고 제가 보기는 근거 없는 미신 입니다.

회로를 진공관이 편하게 동작 하도록 고치는 의미입니다.

보통 Audio용 Pentode 나 Beam 관은 Screen grid 전압을 Plate 보다 높이 설계하는 예가 대부분입니다.

이 전압을 100V 정도 Screen Grid Power Dissipation 을 보면서 내릴려고 합니다.

Control Grid Bias 도 다시 잡아주어야하고 최적 Plate Load 역시 다시 check  해봐야지요.

이안: 속그리드로 케소드에서 시작되는 전자를 더 쉽게 이동하도록 당겨주는 역할을 합니다. 그러나 전압이 Plate보다 높게되면 전자가 Plate보다 G2를 더 좋아해서 G2로 흐르는 경향이 커집니다. 따라서 G2는 Plate와 같거나 작은 전압이 적당합니다.

G2의 전압을 내릴때는 고전적으로 저항 디바이더 회로인 2번과 유사한 회로를 사용하며, 고급회로에는 0A2,0B2 등의 정전압관을 사용하기도 합니다. 단, 2번회로에서의 R2사이에 적정량의 콘덴서를 사용하여 변동전압을 안정화 시킵니다. 이런회로는 6SJ7과 EF86회로등에서 볼수 있습니다.

5/6번회로는 저항 디바이더의 저임피던스 형태로 보입니다. 전압 안정화를 위해 당연히 R2단자 사이에 콘덴서가 필요 할 것입니다. 반도체를 혼용 한다면  반도체에 진공관의 열이 전달되어 특성이 변화되어 반도체의 혼용은 다소 주의가 필요하다고 봅니다. 여러 idea 에 설명도 적어주시니 아주 재미있습니다. ^^

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이안님 좋은 지적 해 주셨습니다. 

전압 증폭관에서는 G2전압을 상당히 낮게잡고 대용량 Capacitor로 Bypass 해 줍니다. 

그러나 5극/빔 출력관에서는 가능한 한 높은 G2전압을 사용합니다. 조금이라도 더 큰 출력을 얻기 위해서 지요 

G2를 OPT B+ 에 연결하면  G2 전압이 Plate 보다 5-15V 정도 더 높아집니다. Ultra linear 방식에서도 G2 전압이 더 높습니다.

저 역시 815 G2 를 B+ 에 직접 연결하고 22-25W의 출력을 얻었다고 글을 올렸습니다.

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이안: G2를 B+에 연결 하셨다면, G2의 전압이 Plate보다 조금 높습니다. 그렇다면 저항을 삽입하여 G2에 흐르는 전류를 제한 시키는 것이 맞을것으로 생각합니다.  저항을 넣지 않거나 너무 작으면 G2의 전압이 Plate보다 높아지게 될때 전류가 많이 흐를수 있게 되어 G2가 적열하고 심하면 진공관이 폭주한다고 알고 있습니다..

6V6 빔관을  예로들어 보았습니다.

붉은색 선은 신호가 최대(0V가 되었을때의 Grid 2에 흐르는 전류를 나타냅니다. 

노란색 선은 신호가 최소 (바이어스가 -12.5V)일때의 Grid 2에 흐르는 전류입니다.

이때의 Grid 2는 250V입니다. 만약 G2를 정전압화한다면 해당 전류가 흐를것입니다. 저항을 삽입한다면 해당 전류가 흐르지 못하고  G2전압이 Drop될것입니다.  좋은 815앰프가 완성되기를 기원합니다

위의 도표는 6V6GTA의 특성곡선입니다. 특히 스크린그리드(=G2)를 250V로 고정시켰을때의 특성곡선입니다.

5극관/빔관의 대표적인 모습으로 Grid 1에 해당 전압을 걸고 Plate에 전압을 가했을때의 전류의 위치를 주욱 선으로 연결한 것이지요. 각각의 선의 위에서 부터 0V -2.5V...로 2.5V사이를 측정한것입니다.

통상적으로 전압이 올라가면 Y축에 해당하는 전류가 진공관 플레이트에 흐릅니다.

 

그리고 붉은색 선과 노란색 선은 스크린 그리드(=G2)에 흐르는 전류를 나타냅니다.

초기에 플레이트가 0V근처라면 G2의 전압이 250V이므로 캐소드에서 출발한 전자가 G2에 이끌려 갑니다.

전위차가 크기 때문에 당연하지요. 비록 플레이트라고 해도 0V 전압은 매력적이지 않아서 고전압인 G2로 갑니다.

측정 조건은 붉은색 선은 Grid 전압이 0V 일때, 노란색 선은 Grid 전압이 -12.5V 일때 입니다.

6V6을 보통 바이어스 전압을 -12.5V를 사용하기 때문에 노란색 선으로 표시한것입니다.

 

붉은색선을 보면  Plate가 0V근처로 가면 매우 많은 전류가 흐르게 됩니다. 약  140mA가 흐를수 있습니다.

노란색선은 대력 50mA정도 흐릅니다.

 

해당 표는 이것을 나타낸것입니다.

 

참고로 Grid 1은 신호의 입력크기에 따라 0V 심지어는 + 전압이 순간적으로 나타난다는것을 잊지 마십시요.

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유용한 정보 올려 주셨습니다.

Cathode 에 전류가 흐르는 한 Self Bias 방식에서는 Vg1 = 0 는 돼지 않습니다. 위 표에서 Self Bias 의 장점을 쉽게 이해 할수가 있습니다. Audio 에 쓰이는 현대 출력관은 모두가 5극/빔관입니다. 

3극관으로 동작시키면 G1 Bias 전압이 높아집니다. TV Horizontal Amp 관은 더욱 그러합니다.

높은 전압을 얻기 위해서 삽입한 Cathode 저항은 열이 많이 나서 저는 항상 고정 Bias 를 쓰고 있습니다.

또 다른 이유는 진공관의 값이 거의 "0" 라는데서 특별히 자동 보호 기능을 무사했습니다.

고정 Bias는 남에게 특히 초보자에게 추천 하기에는 부적절한 방식이라고도 볼수 있겠습니다.

간단한 Opto coupler 로 과 전류 보호 장치를 설치하는 방법도 있긴 합니다

3극관과 비교 한다면 5극/빔관 동작은 매우 복잡합니다. 

Linearity 역시 3극관 보다 나빠서 DHT SE 에만 집착하는 이유 이기도 합니다.