Stromspeisung bei P-Röhren mit 300 mA Konstantstromquelle
von Frank Kneifel (Knuffi)

P-Röhren werden im Unterschied zu E-Röhren nicht mit 6,3 V Spannung, sondern mit 300 mA Strom geheizt. Dabei können an den Röhren unterschiedliche Spannungen abfallen. Der Vorteil ist, dass man mehrere Röhren in Reihe schalten und die Heizungszuführung mit dünneren Kabeln ausgeführt werden kann da nur 300 mA fließen. Der Nachteil dabei ist, dass die Heizung bei Reihenschaltung mehrerer Röhren nicht mit Widerständen symetriert werden kann.
Die einfachste Möglichkeit eine P-Röhre zu heizen ist ein Widerstand in Reihe mit der Heizwicklung. Der Widerstand sollte so bemessen sein, dass die überflüssige Spannung an ihm abfällt. Zu beachten ist auch die Leistung, die der Widerstand zu verbraten hat.

Berechnungsgrundlagen:

Als Beispiel, Gleichspannungsquelle mit 25 V, P-Röhre mit 300 mA (PCL 84, laut Datenblatt ca. 15 V).

25 V 15 V = 10 V; 10 V müssen also von dem Widerstand vernichtet werden.

R = 10 V / 0,3 A = 33 Ohm

PR = 10 V * 0,3 A = 3 W; der Widerstand muss also im Dauerbetrieb 3W verbraten, eingesetzt wird ein 5 W-Typ.

Da der Heizfaden im kalten Zustand einen erheblich geringeren Widerstand hat, kann im Einschaltmoment der Widerstand nur ein Sechstel des heißen Zustandes betragen.

Rwarm = 15 V / 0,3 A = 50 Ohm; Rkalt = 8 Ohm (gemessen)

Reinschalt = Rkalt + R = 8 Ohm + 33 Ohm = 41 Ohm

Ikalt = U / Reinschalt = 30 V / 41 Ohm = 0,73 A

UR = R * Ikalt = 33 Ohm * 0,73 A = 24,1 V

PR = U R * Ikalt = 24,1 V * 0,73 A = 17,6 W

Im Einschaltmoment muss der Widerstand also knapp 18 W verbraten bis der Heizfaden seine endgültige Betriebstemperatur erreicht hat. Da diese Leistung nur kurzzeitig vernichtet werden muss, sollte ein 5 W-Typ ausreichen. Aus Sicherheitsgründen würde ich aber einen 9 W-Typen vorziehen.

Warum einen Widerstand und nicht direkt eine passende Heizspannung?
Wir nehmen wieder die Daten von oben. Würden wir die Röhre direkt an eine 15 V-Spannungsquelle legen, zieht die Röhre im Einschaltmoment (kalter Zustand) Ikalt = U15 V / Rkalt = 15 V / 8 Ohm = 1,875 A.
Durch den vorgeschalteten Widerstand wird der Einschaltstrom auf die Hälfte begrenzt. Der Heizfaden wird also mit Vorwiderstand nicht so stark belastet.

Statt Vorwiderstand kann auch ein Spannungsregler (LM317, LM337) als Stromregler benutzt werden. Der Vorteil dabei ist, dass, egal welche P-Röhre benutzt wird, sich immer ein Strom von 300mA einstellt und auch im Einschaltmoment 300 mA nicht überschritten wird. Als Nachteil wären die Kosten von ca. 2.- DM (Regler + Widerstand + Poti) zuzüglich der Gleichrichtung mit Siebung und die maximale Spannungsfestigkeit des Reglers.


Wie funktioniert die Schaltung?
Der LM 317 ist ein einstellbarer Spannungsregler. Die minimale Ausgangsspannung beträgt 1,2 V. Da der ADJ-Eingang direkt auf Minus gelegt ist, ist die Ausgangspannung am Pin 2 = 1,2 V. An dem Widerstand R 1 mit dem parallel geschalteten Poti R 2 liegt die Spannung von 1,2 V an. Durch den Widerstand R 1 fließt ein Strom von
IR 1 = UVo / R 1 = 1,2 V / 5,6 Ohm = 0,215 A.
Durch das Poti fließt ein Strom von mindestens IR 2 = UVo / R 2 = 1,2 V / 20 Ohm = 0,06 A.
Zusammen sind das 0,275 A, der Spannungsregler selber braucht nur ca. 1 mA. Durch das Poti kann dann der Eingangsstrom, zugleich der Röhrenheizstrom, auf genau 300 mA eingestellt werden.
Der Spannungsregler braucht selber ca. 3 V zum einwandfreien Regeln und über den Widerständen selber fallen auch noch mal 1,2 V ab. Die Heizspannung muss also mindestens 4,2 V + Heizspannung für 300 mA (aus Datenblatt entnehmen) betragen.
Die maximale Eingangsspannung des LM 317 beträgt 40 V. Es können mit dem Regler P-Röhren mit bis zu 35 V für 300 mA geheizt werden.
Der LM 317 ist ausreichend zu kühlen, pro Volt muss er 0,3 W in Wärme umsetzen. Die maximale Verlustleistung des LM 317 beträgt 15 W.
Eine isolierte Montage (Glimmerscheibe und Isoliernippel) am Gehäuse ist empfehlenswert.

Frank Kneifel

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