FLDX2000 Umbau
Hier beschreibe ich den Umbau des Yaesu FLDX2000 Verstärkers auf EL519. 6KD6 oder andere Ami-12Pin Röhren (6LQ6, 6MJ6..) als Ersatz sind schwer bzw. teuer zu bekommen. Ich kaufte sie ohne Röhren. Ein neues Quad würde mich ca 120-170€ kosten, deshalb baue ich Magnoval-Fassungen für EL519 ein.
Spezifikationen des FLdx2000
(Gilt für Bestückung mit 4x6KD6)
- Tubes: 4x 6KD6
- Drive: 30-100W from tuned output transmitter (der Amp hat keine bei Gitterbasis benötigten Eingangskreise, nur einen fest eingebauten 35MHz Tiefpass)
- DC input power: 1200W PEP (1A) max.
- "DO NOT OPERATE THIS AMPLIFIER AT FULL DC INPUT MORE THAN 3 SECONDS"
- Tune cathode current max: 0,3A
- CW cathode current: 1A (max 3 sec Keydown)
- SSB two tone cathode current: 0,9A
- SSB voice: 0,4-0,5A
- AM(/FM): under 200(-300*)W input "because continuous plate current should be held under 0,2A"
(*)Bei 0,2A input ergäben sich 25W Verlustleistung pro Röhre, da ist also noch Luft für die AM-Modulation. Die recht konservative Angabe könnte man auf 300...350W input für FM/RTTY erhöhen, dann vernichtet jede Röhre 30-35W. Lock-to-talk Durchgänge, bei denen man während dem Labern nochmal an den Kühlschrank läuft oder Seitenfüllende Monologe von sich gibt, sollte man bei 300W(in) dann vermeiden (mit den seltenen 6KD6 drin zumindest).
In einem Forum schrieb jemand zu seinem 4x6KD6 Amp: "Tubes lasted at least 5 years in casual use. (900V/0,8A Keydown, 700W PEP)". Im Vergleich zu ~20 (u. mehr) Jahren Haltbarkeit einer 3-500z ist das nicht sehr viel, früher waren die 6KD6 halt billig. Wenn man zum unvermeidlichen dauernden tunen (bei jedem Bandwechsel/Frequezsprung) statt Träger einen schnellen CW-Piepser ("SSB-Abstimmthilfe") verwendet, holt man sicher auch noch was an Lebensdauer raus.
Röhrendaten
Datenvergleich der mehr oder weniger direkten Verwandten: (Ihz=Heizstrom bei 6V/GU50 bei 12V; Wao= Anodenverlustleistung max. design rating*; Vao=Pulsspannung 22% eines cyclus max 18µS)
Röhre --Länge -Durch -Ihz -C_g1a -C_a -Cg1k -W_a -Wao -Wg2 -Va -Vao(V) -I_k -Ikmax - Ug1 -Tmax - Gewicht - Glas
6KD6 --108mm -38mm -2,8A -0,8p -16p -40pF -33W -??W -05W -990V -7000 -0,4A -1,4A -250 -240°C - 48-53gr - 1-1,2mm
EL519 -110mm -39mm -2,0A -2,5p -??p -23pF -35W -45W* -07W -700V -8000 -0,5A -1,5A -550 -300°C - 80gr -
6P45c -109mm -46mm -2,5A -2,5p -20p -25pF -35W >45? -07W -900V -8000 -0,5A -1.?A -??? ?300C? - 108-110g - ca 1,3mm
GU50 --93,5mm 40mm -0,8A -??? -10p -15pF -40W >40? -05W 1000V -1000 -0,4A -0,4A -100 -200°C - 100 g
Transconducatance 6KD6=14000µmho, 6P45c=18000 µS.
(*)http://frank.pocnet.net/sheets/010/p/PL519.pdf
Gemessen:
- 6P45C Kapazität der Anode gegen die geerdeten Gitter: 26-27pF; C Gitter gegen geerdete Anode: ca. 20pF.
- 6KD6 Kapazität Anode gg geerdete Gitter: 22-23pF Kapazität Gitter gg geerdete Anode: ca 15pF.
Die 6P45C hat also eindeutig mehr Anodenkapazität, weshalb man die Kreisgüte des Pi-Filters wohl erhöhen muss (Induktivität verkleinern), die Ausgangsleistung wird dann vom 10m-Bandschalterkontakt begrenzt. (Andere unbekannte Quelle zur 6P45c: Input capacitance Cg1k 55pF Output capacitance 20pF Transfer capacitance not more than 1.5pF)
Kommentar: Das im Vergleich zur 6KD6 doppelte Gewicht (doppelte thermische Masse) der 6p45c spricht eigentlich für sich. Die Anode ist im wesentlichen gleich groß (etwas mehr Abstand der beiden Elektronenauftrefflächen an den Anodenseiten), hat aber mehr Abstand zum (dickeren) Glaszylinder. Da die Röhre für passive Konvektionskühlung gebaut wurde, kann die Verlustleistung bei aktiver Kühlung sicherlicht überschritten werden. So kommen behauptete Ausgangsleistungen von über 1kW mit 4 EL519 real zustande. Zwei Stück erreichen bei 630V ja schon 550W [1]. Interessant ist auch, dass die GU50 trotz 40W Verlustleistung eine kleinere Anodenkonstruktion aufweißt, die Anode wird dort im Betrieb also heißer.
Umbau
Die Anodenspannung beträgt 1,2kV aus einem Vollwellengleichrichter. Wenn man einen Verdoppler einbaut, und das Ausgangs-Collinsfilter auf die höhere Anodenimpedanz auslegt, könnte man andere Röhren einsetzen (3-500z, 4-400A, GU81m, Keramikröhren, etc). Die meisten bräuchten aber auch einen neuen Heiztrafo.
Ich entscheide mich für die EL519/6П45С/6P45C, man muss nur die Fassungen wechseln und schon hat man einen etwas robusteren Amp für gängige Röhren.
Nach dem Umbau sollten sich folgende Daten ergeben:
- AM/FM/RTTY/SSTV: 550W input (0,45A ~300W out) (statt 370W 0,3A; im Rahmen der Daueranodenverlustleistung (45/35W und 33W)
- DC input Power wie vorher (da Trafo-begrenzt): 1200W CW 1A (statt 3sec Keydown ca 5..20s)
- vermutlich über 1200W PEP input, je nachdem wann flat-topping beginnt. Bei mehr als 1200Win am besten mit Nadelimpulsen (tuninghilfe) und PEP Wattmeter abstimmen
Um die maximale PEP Leistung rauszuholen sollte man die 3 alten Netzteilkondensatoren gegen neue und am besten größere ersetzen.
Alle Fassungen habe ich nacheinander ausgelötet und gegen Keramik Magnovalfassungen getauscht. Die 6P45c hat alle Gitter doppelt herausgeführt, je beide Anschlüsse sollte man mit Masse verbinden (wenn man die originale Gittervorspannungserzeugung beibehält, werden alle Steuergitter (g1) über einen (oder besser zwei) Cs geerdet). Zur Gitterstrommessung (nichgt vorhanden) könnte man den SWR/Ic Schalter zur Ig/Ic Umschaltung umfunktionieren, und den fwd/ref umschalter um zwischen Strömen und relativer Leistung umzuschalten. Das interne SWR-Meter wird damit nutzlos. Außer man baut einen neuen fwd/ref Schalter hinten ein.
Die Gittervorspannung muss von ca -11V auf ca -13..-14V erhöht werden um 50mA Ruhestrom (10..20mA pro Röhre) zu erreichen. Die -19V reichen auch nicht, um die Röhren ganz zu sperren, es fließen noch ca 2-8mA also immerhin 10W pro Röhre. Zur Ruhestrommessung und zum Angleich der Röhren bekommt jede einen 10..20Ohm Kathodenwiderstand.
Hinten habe ich auch einen Schalter eingebaut um die HF-VOX zu deaktivieren sowie einen um den Ruhestrom abzusenken ("Klasse-B Betrieb" für CW/FM). Mit mehr als -20V Ug1 ist auch C-Betrieb möglich.
Man sollte der PA auf jedenfall einen potenteren Lüfter verpassen, der Originalmiefquirl erzeugt bei geschlossenem Gehäuse quasi null spürbaren Luftzug. Achtung: PC-Lüfter bleiben im HF-Feld sofort stehen und benötigen eine Abschirmung, wie geerdetes Aluklebeband auf dem Kreis in der Mitte wo die Elektronik drunter sitzt. Und beim Empfang stören sie wenn sie ins Koax bzw Umschaltrelais einstreuen! Lieber einen 230V Lüfter einbauen.
Es gibt keine Abgestimmten Eingangskreise, nur einen festen Tiefpass ("exiter: tuned output TRX"). Ein FTdx500 kommt damit locker klar, er kann auf die 15-20Ohm runtertransgformieren und sein Ausgangskreis wirkt als Eingangskreis für die PA. Ein Transistortransceiver mit Breitbandtrafo und ohne Tuner sieht ein hohes SWR. Man könnte entweder 5 Pi-Filter und einen Umschalter einbauen, oder wie PA0FRI einen 4:1 Trafo, 4 EL519 haben nämlich ca 22..25Ohm Impedanz, wobei der flywheeleffekt eines Eingangsschwingkreises und damit ein Stück Effizienz fehlt. Ein 100W tuner vor der PA sollte es auch tun.
Ich habe folgende Spulenwerte für das Ausgangsfilter mit Pi-El ermittelt, die sowohl für 1200 als auch für 600W Betrieb eine sinnvolle Anpassung ermöglichen. Dabei ist zu beachten, dass die 4 Anodenkapazitäten bereits 100-120pF betragen, plus Streukapazitäten und Drehkoanfangskapazität kommt man auf ca 120-130pF C_min. Der Trick diese Kapazität durch eine 0,3-1µH Spule vor dem Plate-C zu neutralisieren hat bei mir keine guten Ergebnisse gebracht.
- 80m 6,5-7µH + 330pF & 1110pF Q=8 - Gesamtspule ca 7µH
- 40m 2,4-2,7µH + 225pf & 856pF - Anzapfung Windung 12, ca 3,5µH (Q=8)
- 20m 1,2µH + 132pF & 516pF Q=14 (Q=23 bei 0,6kW) - Anzapfung Windung 5
- 15m 540nH (+ 128pF & 523pF Q=19 / Q=31 bei 0,6kW input) - 500nH sind es geworden, Anz. Windung 2
- 10m 300nH (+ 126pF & 423pF Q=25 bei 1,2kW und Q~39 bei 0,6kW) - musste auf 250nH angepasst werden (4cm Draht haben ca. 30nH); seperate Spule mit 5Wdg d=25mm 4mm Cu
Vor Optimierung / nach Optimierung des Ausgangs-Pi-Filters habe ich (mit 3 guten und einer eher schlechten Röhre eingesteckt) gemessen:
- 80m: 50W in ca 400W 0,65A
- 40m: 40W in ca 600W out (0,95A)
- 20m: ca 50W in 700W out (bei 0,8A) (mehr L benötigt) / 70W in ca 750W out (0,95-1A)
- 15m: ca 60W in 600W out (bei 0,9A) (mehr L benötigt) / 50W in ca 650W out (0,87A)
- 10m: ca 50W in 600W out (bei 1A) (weniger L benötigt) / 70W in ca 700W out (1A) von 28 bis 29,7MHz
Es empfiehlt sich, im Röhrenabschirmkasten auf Streukapazitäten zu achten, d.h.: UKW-Drosseln möglichst nah zur Mitte biegen oder weglassen, Koppel-C darf räumlich nicht zu groß sein und nicht zu nah an die Seiten/Deckenwände, seperate 10m Spule mit kleinem Windungsdurchmesser und größerem Querschnitt (statt 2mm lieber 4..5mm rund oder Flachkupfer) wickeln und mit Abstand zu Seitenwand, Drehko und Röhrenanode montieren. Siehe dazu auch das Bild des endgültigen Ausgangsfilterbereichs.
http://bama.edebris.com/manuals/yaesu/fldx2000/ Handbuch
http://foxtango.org/amplifiers/FL%20Amplifier%20Evolution.htm
http://pa0fri.home.xs4all.nl/Lineairs/Frinear400/frinear400eng.htm 4x EL519 PA
http://frank.pocnet.net/sheets/049/6/6KD6.pdf
http://www.datasheetarchive.com/dl/Datasheet-021/DSA00366502.pdf 6P45c Datenblatt