Linear AMP Protector 【2023.6.28】 |
このようなモノが必要になった理由から書いていきます。ESP32 SD-TRXを弄っていて、ある程度完成に近付いたため、200Wリニアに接続試験を実施していたことがありました。その時に、リニアを過大入力で吹っ飛ばしてしまいそうな経験をしました。まったくのポカミスなのですが、いまから考えると背筋が凍るような恐怖感?を味わいました(笑)。
というのも、このESP32 SD-TRXの出力からとんでもない信号が出ていたのに気が付かなかったということです。
このSD-TRXはAudio入力がフラットアンプとTA2011Sのリミッティングアンプの二系統が選べるようになっています。ここで、FT8用のチューン信号を間違ってマイク用のTA2011Sにインプットしてしまったのです。これで、リニアもろともSTBYからONしたのですからたまったものではありません。フラットアンプならばなんの過渡応答も起きないはず(下図)です。
フラットアンプ入力の場合のリニアアンプ出力の過渡応答(FT8のチューン)
Po=100Wrms
ですが、こいつをTA2011S系に繋いでチューンをオンすると、えらいことになります。
TA2011S入力時のリニアアンプ出力の過渡応答(FT8のチューン)
これを見ると、ちょっと振幅が大きいけど、すぐに収まってるじゃないの?と思われるかもしれません。フラットアンプ時と同様に、リニアの出力が100WrmsになるようにVRを設定していたのですが、過渡応答のピークでは、なんとダミー端で750Wもの出力を絞りだしていたことになるのです。これに、肝を冷やしたというのも理解頂けるでしょう。まったくよく壊れないで居てくれたモノだと感心しきりでした。
しかし、このままではいつ同じことをやらかすか不安なので、リニアの入力回路にリミッターかシャットダウン回路を設けてしまおうと思い立ちました。リニアの入力は4-5Wもあればフルパワーが出るので、この辺りでリニアの入力制限を掛けることができるようにしたかったわけです。というわけで、ざっくりと部品を集めてみます。手持ちの部品から回路を想定するという、なんとも泥縄なやり方です(笑)。
さくっと部品箱をあさる
左はえいやっと作ったラッチ無しのリミッター。
検出レベルの周波数依存性がペクで使いづらかった
この付属機器の構成としては、周波数依存性の少ないレベル検出器を使って、可変できる設定レベル(カットオフパワー)を超えたら、出力をダミーに繋ぎ変えるリレーを駆動し、その状態はラッチしておきます。出力過剰状態に気づき、その対処が終わったら、リセットボタンを押して出力を後続機器(リニアとか)に繋ぎなおすという動作になります。
CM型パワー検出回路
そのレベル検出ですがこれは定番のCM型を用いることにします。トロ活に載っている回路そのものなので、詳細はそちらに譲ります。ただ、コアは指定のモノが部品箱に無かったのでFT50#43を使って居ます。実は、本器の目的から考えれば、進行電力だけ検出できればいいのですが、別に大した稼働もかからないので反射電力も測れるようにしています。要はSWRも測れるようにしてあるわけです。この周波数依存性を見たのが下図になります。
検出回路の周波数依存性
これは、進行波方向、反射波方向に1Wrmsの信号を通過させて、それぞれの検出端のF特を見たものです。なにせ、リード部品を「ゆるゆる」に使っているので、ちょっと心配でしたが、ま、精密にSWRを測るという目的ではないので、殆ど問題なくパワーLimiter用検出器として使えそうです。
実装図
上記は検出器に制御回路をつけてみた様子です。検出器からの電圧と設定レベルを比較するコンパレータ(μPC272C)、トリガー用CR微分回路、ラッチ用D-FF(74HC74)と、過大入力通知用LED、レベル設定VR、リセットSW、RF切り替えリレー、10Wがミーロードからなっています。簡単な構成なので、動作は容易にわかると思います。今更ですが、SWR計の体をしているので、反射電力が大きい場合もカットオフできるようにもしてあります。
ざっと動作させてみると一発で思った通り動いたので(簡単な回路ですから)、ケースに入れ込むことにします。
ケースイン(正面)
ケースイン(部品収容)
小さなおもて面のケースにSWやVR等を詰め込んだのでなんだか窮屈ですね。実は、殆ど計測せずに「当て空け」をしたので、ちょっとずれてる感じもします(笑)
このあと、実際にテストしていて、LEDだけの過大入力報知だと、神経が集中できていないときには気が付かない可能性もあると考え直しました。なので、「光」だけでなく「音」でも報知させようと思ってラッチ回路でドライブするブロッキング発振器(要はブザー)もつけてみることにしました。また、「ここまでやるなら、リニアの過大入力時は、リモートSTBY回路(ドライバTXからコントロール)も断絶しちまえ」と思って、これもリレーを増設しました。これで、ほぼ完璧じゃないかと勝手に思っています。
ブロッキング発振器とリニアカットオフリレーを増設
そうそう、ドライバTXが10W近い電力を放って「過大だよ~~~」とダミーに繋ぎ変えられる時は、リレーがダミーにMakeするまでの時間は出力解放で10Wとかが全反射することになるのですが、私のドライバTX達の終段はほぼRD16HHF1のPPなので、この石は鉄人のように頑丈ですから、この程度でぽしゃることはまったくありません。(なので、反射波過大を検出する必要もないのですが・・・笑)
ということで、ちょこっとレタリングを施して、完成と合いなりました。
完成の図