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Catégorie : Amplificateurs
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Modification FL2500

Modification d'un ampli HF YAESU FL2500

 

F2VX possède depuis 1973 un amplificateur YAESU (SOMMERKAMP) FL2500 qui a d'évidence beaucoup et intensément vécu.

Cet amplificateur est équipé de 5 tubes 6KD6 prévus à l'origine pour du balayage ligne télévision. L'approvisionnement de ces tubes pose maintenant problème d'autant qu'ils sont assez fragiles et s'épuisent rapidement. Ces penthodes sont utilisées en triodes, les grilles G2 étant à la masse.

J'ai donc proposé de le rajeunir en l'équipant de deux triodes russes GI-7B montées en grille commune, tubes que l'on peut se procurer sur Ebay pour moins de 20 Euros pièce.

 

Ces tubes ayant une dissipation anodique de 350W chacun nous laissent donc une bonne marge de sécurité en particulier lors de « tunes » particulièrement laborieux. La tension de service généralement utilisée se situe autour de 2000V mais j'ai choisi de ne pas modifier l'alimentation HT aussi cette tension sera de 1200V à vide.

Dans ces conditions, le point de polarisation du tube sera de -12V environ pour un courant de repos de 100ma pour les deux tubes. Le courant plaque devrait se situer autour de 750/800 ma avant l'apparition du courant grille. Ce qui devrait convenir à la puissance du transfo HT d'origine. La puissance alimentation en régime de porteuse permanente serait donc de 1KW environ et la puissance HF disponible autour de 500W efficace, le même type de Watts que ceux utilisés pour qualifier les fers à repasser, mais que les fabricants vous transforment allégrement en « 2KW PEP input ».

Ces données semblant convenables, j'ai entrepris les modifications.

 

La première surprise dès l'ouverture fut de constater que de nombreux condensateurs 3KV « doorknob » du circuit de sortie étaient dessoudés de la pastille céramique et donc à changer. On peut trouver toujours sur Ebay des condensateurs russes pouvant assurer le remplacement.

Schéma

Le schéma complet de l'alimentation et de l'ampli reprend une bonne partie des éléments existants mais nécessite un recâblage partiel de l'amplificateur.

 

Le transfo BT doit être changé car les tubes sont chauffés en 12.6V/5A au lieu de 6.3V pour les tubes d'origine. Le transfo BT doit avoir un enroulement auxiliaire approprié à la tension des relais utilisés, le relais d'antenne d'origine est en 12V. Les tubes étant polarisés par la cathode, une tension négative n'est plus nécessaire.

Les ventilateurs de refroidissement d'origine n'étant plus adaptés, ils seront démontés et leur emplacement masqué par une plaque d'aluminium.

D'autre part, pour assurer un bon refroidissement des tubes, la ventilation est maintenue pendant quelques minutes après la mise hors tension des tubes. Ceci est assuré par une résistance de 30 Ohms 25W, connectée avec les filaments, qui chauffe un thermostat 60° normalement ouvert. Après quelques minutes de chauffage, celui-ci se ferme et avec l'inertie thermique il maintiendra la ventilation après la coupure primaire du transfo BT jusqu'à ce que sa température soit retombée en dessous de 45°.

 

Les 3 condensateurs de filtrages (100µF 500V) ayant l'age de l'appareil, je les ai changé par 4 condensateurs de 330µf 450V, les fabrications actuelles étant beaucoup plus compactes, ce qui triple la capacité finale équivalente. La haute tension est plus stable en fonction du courant d'anode et cela participe à une meilleure linéarité de l'amplificateur.

J'en ai profité pour refaire le circuit imprimé de support de ces condensateurs.

Les diodes de redressement HT d'origine avaient déjà été changées par de BY255 (1300V/3A) mais comme la capacité de filtrage a triplé de valeur, pour éviter de les claquer pendant l'appel de courant lors de la charge, j'ai mis en place un séquencement avec un relais 220V.

A la mise sous tension du transfo HT, le relais 220V est décollé et l'appel de courant fait chuter la tension dans la résistance de 100 Ohms se trouvant en série dans le primaire du transfo. Le relais ne collera que quand ce courant sera retombé à une valeur normale. A ce moment là, la tension aux bornes de la bobine du relais sera suffisante pour que celui-ci colle et court-circuite la résistance de 100 Ohms 20W pour le service normal. Un fusible temporisé de 0.5A (ou 1A, à tester) assure une protection si l'appel de courant est trop fort ou qu'une consommation permanente de HT à la mise sous tension empêche le relais de coller. Cet état permanent ferrait brûler la résistance de 100 Ohms.

La mise sous tension ne se fera qu'après une temporisation de 2 minutes pour laisser le temps aux tubes de chauffer. Ce temporisateur utilise un NE555, un Mosfet de puissance et un relais 24V (ou 12V en fonction de votre transfo BT). La tension de 24V qui alimente le relais d'antenne et le relais de polarisation est conditionnée par la fin de temporisation de chauffage pour éviter une excitation prématurée du linéaire. J'ai utilisé un MOSFET de puissance canal P pour n'alimenter ces relais qu'en fin de temporisation.

 

La platine support des tubes d'origine doit être déposée et refaite car le compartiment cathode doit être rendu parfaitement étanche pour assurer un soufflage en force autour des tubes.

Elle est percée de deux trous de 60 mm espacés de 10cm pour assurer le positionnement des GI-7B ainsi que de la self de choc d'anode et son condensateur de découplage.

Certains condensateurs du circuit en Pi doivent être déplacés afin de ménager de la place pour les tubes.

La self de choc filaments est bobinée deux fils en mains sur un tore AMIDON T200-2 (couleur rouge) avec du fil émaillé de 15/10 sur toute la circonférence.

Les cheminées d'anode sont réalisées dans une feuille de téflon de 1mm d'épaisseur maintenue par une agrafe.

Le support des tubes est réalisé en feuille de laiton de 1mm découpé. Le déplié est calculé sur le diamètre de 36 mm de la bague de grille du tube. Les trous de fixation sont de 4mm. La bride est enduite cintrée sur une forme de diamètre équivalent, les pattes de fixation sont ensuite repliées à 90° La bride est fixée sur la platine support par 4 entretoises de 1cm afin de laisser le plus grand passage à la ventilation.

 

Le circuit de polarisation cathode utilise un simple transistor PNP de puissance et deux diodes zener de 12 et 33V. Ce montage permet la fixation du transistor en boîtier TO3 directement au châssis, collecteur à la masse.

Le transistor utilisé peut dissiper 200W avec une tension VCE de 100V et un courant IC de 30A. Il était en stock dans mes fonds de tiroirs depuis des dizaines d'années. De nombreux autres modèles peuvent convenir. La zener de 33V est court-circuitée en émission par un petit relais commandé avec le relais d'antenne par le circuit de PTT.

La valeur de la diode zener de 12V peut être à ajuster en fonction de la tension anodique ou du secteur 220V.

Vérifier que l'enroulement de chauffage est bien isolé de la masse, surtout si il alimente aussi les ampoules des voyants. Un contact à la masse de ce coté là court-circuite la tension de polarisation et les tubes débitent au maximum.

Si les ampoules sont d'origine, donc en 6Volts, placer une diode 1N4001 en série dans le point commun d'alimentation de ces voyants pour diviser par deux la tension.

 

J'ai utilisé deux ventilateurs de 8X8cm / 11Watts pour assurer le refroidissement des tubes.

Attention à ne pas les placer trop haut sur la plaque de fond, ils risquent d'empêcher la remise en place du coffret.

Pour éviter de surcharger les tubes par une drive trop importante avec des transceivers délivrant une puissance trop généreuse, j'ai rajouté une résistance de puissance non inductive de 100 Ohms/50W en boîtier TO220 en parallèle sur l'entrée et fixée au châssis pour son refroidissement. Cette résistance limite donc le gain de l'ampli mais a aussi pour objet de parfaire l'adaptation du circuit d'entrée qui se trouve apériodique sur toutes les bandes.

Il en résulte un TOS très bas entre le linéaire et le transceiver. Ceci est important car si celui-ci ne possède pas d'accord antenne, un TOS trop élevé provoque une diminution sensible de la puissance d'excitation par les circuits de protection internes du transceiver.

Formation des tubes.

Il est généralement conseillé de procéder à une mise en service progressive des tubes car, même neufs, ils ont souvent une date de fabrication assez ancienne. Il faut laisser le temps au « getter » de capturer les atomes et molécules de gaz afin de refaire un vide convenable. L'ionisation de ces particules risquerait de provoquer des amorçages et la destruction du tube.

De nombreux articles décrivent en détail cette procédure et particulier :

http://www.nd2x.net/tube-prep.html

•  plusieurs heures avec uniquement la tension de chauffage, réduite puis nominale.

•  Tension anode réduite avec résistance de 100 KO en série pendant plusieurs heures puis tension anode nominale.

•  Mise en service à puissance réduite avant de monter à la puissance maxi.

Contrôle du circuit de sortie

Ce circuit a pour but, entre autre, d'adapter l'impédance de sortie du tube aux 50 Ohms de la sortie antenne.

La haute tension doit être déconnectée. La charge du tube est simulée par une résistance de 1200 Ohms placée entre anodes et masse. Cette résistance correspond au régime du tube, 1200V/0.8A.

J'ai utilisé un analyseur MJF259 pour vérifier sur toutes les bandes le transfert optimum entre les 50 Ohms de l'analyseur et la charge anodique du tube. On doit trouver un point de TOS minimum en jouant sur les capacités PLATE et LOADING. Si ce n'est pas le cas, il faut modifier la valeur des capacités correspondantes du circuit en ? . Cette procédure permet de vérifier, avant la mise sous tension des tubes, qu'un accord sera possible sur toutes les bandes.

Résultats

Les tests sur charge fictive montrent que pour une puissance d'entrée de 90/100W, la puissance de sortie en régime de porteuse permanente (FM) se situe entre 450 et 550W selon les bandes et le niveau exact de sortie du transceiver.

Le courant plaque de 100ma au repos monte à 800ma pour 100W à l'entrée et pour le transfert optimum sur la charge avec le condensateur variable de sortie (LOADING).

Le creux de plaque est bien net et correspond au maximum de HF en sortie.

La puissance de sortie de 500W est stable, même pendant de longs tunes, à éviter bien sûr.

En RTTY, il y a lieu d'utiliser la position TUNE/CW qui réduit la tension d'alimentation à 900V environ.

Compte tenu de la réserve de puissance des tubes, il aurait été possible de monter un doubleur de tension pour atteindre 2200V et peut être ainsi espérer doubler la puissance de sortie. Mais le transformateur HT aurait sans doute freiné ce beau rêve et le circuit de sortie aurait sûrement été à revoir.

De plus, une ventilation plus généreuse et donc plus bruyante aurait aussi été nécessaire.

Dans ces conditions, les résultats obtenus me paraissent raisonnables et permettent d'espérer un nouveau départ pour la course au Dx avec ce bon vieux FL2500.

• F1TE, juillet 2006