电子管阳极电压、阳极电流的极限值
eeskill 2022-01-18

一、电子管阳极电压极限值

电子管阳极电压Ua表示,其中a为英文Anog的宇头。Ua为实际工作时电子管阳极与阴极间电压值。电子管各种功能电路中由于阳极负载不同,Ua并不与阳极供电电压相等,为此,另用Ea表示阳极供电电压。在某些情况下Ua<Ea,其差值是阳极负载电路直流电阻的电压降,显然,Ea是Ua的最大值。所以,阳极电压的极限值是指阳极供电电压的极限值。此点由电阻耦合电压放大器可以看出,尽管负载电阻上有压降,则是电子管正常工作时阳极电流产生的压降,当工作中阳极电流减小时,则Ua将趋近于Ea值,故选择Ea的极限值不超出极限。Ea的极限值Eamax并非为防止电子管电极间直接击穿,对接近真空的电子管而言,即使在lmm距离内跳火,电压值也远高于其规定的Eamax值。所以,电子管Eamax规定是为了限制阳极和阴极间电场强度,以防止强电场从阴极发射涂层强拉出表面原子的外层电子而损坏阴极。再一点是,Ea的超标在未达到阴极损坏程度之前,电场强度的提高使阴极发射电子速度加快,飞越空间的电子动能与速度平方比增大,打在阳极上产生能量,转化为阳极的温升,使阳极温度过高,达到一定程度后使管内金属电极、非金属构件在高温下释放出少量气体,降低管内真空度。事

实证明,当管内真空度降低到5mm汞柱压力时,为气体击穿电压的最低压力,致使电子管出现气体击穿的跳火现象,并恶性循环,导致电子管报废。

Eamax值的规定对一般电阻性负载的放大电路仅稍高于电子管Ua值,其目的仅是限制阳极功耗增大,距产生真空电极间击穿电压甚远,所以其损坏过程也并非如晶体管的击穿过程,故Eamax可有+10%的余量而不致损坏。有些条件下电子管处于间歇工作状态,则故意选用大于Eamax10%的供电电压,超限使用以提高效率。

对于电感负载的脉冲电路,如行输出级、阻尼管等,由于自感电势的影响,产生数倍于Ua的反电势,因此存在真空状态跳火的可能。则另用阳极脉冲电压的峰值作为特殊的极限值,如6P13P的阳极峰值电压可允许达到kV以上,但必须注意此脉冲峰值切勿与Ea供电平均值混淆。

二、电子管阳极电流的极限值

阳极电流的极限值,又称最大峰值电流(Maximum Peak PlateCurent),常以Iapeak表示。普通放大电子管只要阳极电压Eamax不超值,阳

极电流不会直线升高,即使在最坏的条件下,如栅负压接近于0V,只要Ua在允许值以内,阳极电流增大也受限于阴极发射能力,一旦阴极发射的自由电子全部被阳极吸收,随管压降减小出现阳极电流的饱和,短时内也不会损坏电子管,故放大电子管一般无此项极限参数。而为了避免进入电子放射饱和状态引起的失真,只规定阴极发射电流的最大值(Ikmax),此值提供给放大电路设计者的目的是,勿使放大器进人饱和区而产生削顶失真。最大峰值电流(lapeak),是指真空整流二极管的最大瞬时阳极电流。整流电子管在整流状态时,常采用电容滤波,在开机瞬间电容器等效于短路,使整流管内通过极大的峰值电流,因此整流管规定了最大峰值电流的极限值。

峰值电流的大小受滤波电路结构的影响。整流AC电压越高,电源内阻越低,输人滤波电容容量越大,峰值电流也越大。此瞬时峰值电流检测困难,由于受影响因素太多,计算也不易准确,一般应用是由手册中给出的lapeak值的1/3作为整流电流的极限,同时限制整流电压供电的内阻最低值,最后规定采用电容滤波时电容器的最大值,以限制lapeak值。如采用电感LC滤波,还需规定滤波电感的最低电感量,所以为使lapeak不超标是比较困难的。与此类似的整流二极管的极限值,还有阳极的最高反向峰值电压(Eapeak),也与负载电流、供电内阻、滤波电路结构、滤波La值有关,一般不使Eapeak超限的方法是,将整流管的整流电压有效值限定在极限参数Eapeak峰值的1/3左右,再附加规定交流供电绕组内阻的最低值和最大滤波电容器的容量,以及电感滤波器的最小电感量。为了避免上述峰值电压、峰值电流超限,以国产6Z4为例,规定变压器高压绕组内阻不低于2×200Ω,输入滤波电容器不大于8uF。而5U4G则要求内阻97Ω以上,可用40uF的电容器。看似极简单的电子整流器设计不当,不仅直流输出电压调整率极差,而且输出纹波率也过大,同时整流二极管的寿命也受影响。此处提示,一般整流二极管输出整流电流均在250mA以下,其峰值电流随整流电压不同而有区别。整流电压有效值在允许范围内,可认为峰值电流不超过整流电流的1.5~2.5倍,输入滤波电容以40uF为限,若欲降低纹波或提高直流输出电压,采用>40uF的输人滤波电容时,可在整流管灯丝(或阴极)到电容器之间串联接入30Ω~100Ω的限流电阻。欲降低纹波,可适当采用多节LC、RC滤波器。

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