Cuerpos de cerámica

La mayoría de las válvulas de alta potencia tienen cuerpos de cerámica. La cerámica es mucho más resistente al calor que el vidrio, por lo que la válvula puede ser más pequeña y aun así no derretirse. Eso es importante, porque el tamaño tiene una relación directa con la frecuencia de trabajo máxima de la válvula.

Las válvulas de potencia de cerámica funcionan muy bien en la gama baja de VHF (hasta 250 MHz), pero no superan ese límite por mucho. La mayoría de las válvulas de vidrio, al ser de mayor tamaño, no pueden trabajar a más de 100 MHz.

La frecuencia máxima de trabajo se debe en parte a la capacitancia interelec­tródica:  los elementos dentro de la válvula actúan como capacitores dieléctri­cos de vacío, haciendo difícil ajustar la válvula a resonancia.

En cierta medida, la nomenclatura de las válvulas de potencia está normalizada.

En las válvulas de las series 3CX, 4CX y 5CX, el primer número es la can­tidad de elementos activos. CX significa que la válvula tiene un cuerpo de cerámi­ca y los números finales indican la potencia en vatios que la placa puede disipar como calor.

Las válvulas de dicha serie son en reali­dad muy robustas y pueden absorber una potencia mayor que su potencia nominal en la placa por un cierto tiempo. Pero eso es a costa de una duración muy reducida.

En el caso de la 4CX15000, el número 15000 indica la potencia máxima no utiliz­able que puede disipar la placa como calor, que en este caso es 15 kW. Por ejemplo, si una válvula funciona con una tensión de placa de 7.000 V y el amperímetro indica 3 amperios de corriente de placa, la potencia generada por dicha combinación de tensión y cor­riente es de 21 kW (3 x 7.000 21.000). Esto se denomina la potencia de entrada da la placa.

Si la válvula es una 4CX15000, sólo puede disipar 15 kW de potencia de la placa como calor; los 6 kW restantes deben acoplarse a la antena como poten­cia de salida de RF, o si no la válvula por último se quemará.

Típicamente, una 4CX 15000 tiene una eficiencia — la potencia de salida de la placa dividida por su potencia de entrada de un 55 a un 65 por ciento, de manera que, con una potencia de entrada de la pla­ca de 21 kW, la válvula debe producir una potencia de salida de unos 14 kW, siendo los 7 kW disipados de la placa como calor.

Sin embargo, en el ejemplo anterior la eficiencia sería muy baja, de un 28,5 por ciento, lo cual indica un problema serio de sintonización.

Algunas válvulas de potencia tienen fil­amentos que desempeñan también la fun­ción de cátodos, los cuales se denominan “cátodos de caldeo directo”. El filamento está revestido con un material con abun­dantes electrones que, al calentarse, adquieren tanta energía que se dispersan.

La 4CX5000 pertenece a ese tipo. En otras válvulas, el filamento tiene un cátodo separado, el cual, a su vez, dis­persa electrones. La 4CX250B es ese tipo de válvula.

La única diferencia práctica entre la 4CX5000 y la 4CX250B es la manera en que la válvula se conecta en el circuito.

El transformador del filamento sum­inistra la CA de baja tensión/alta corri­ente necesaria para calentar la válvula. La toma central es transparente a la energía de CA, pero suministra la conexión a tierra de CC necesaria en el cátodo/filamento para completar el cir­cuito de retorno de la placa al cátodo a través de la fuente de alimentación de la placa de alta tensión.

En una válvula de calentamiento indi­recto, el cátodo mismo (que no tiene ninguna tensión de filamento aplicada) está conectado a tierra. En la mayoría de los casos, la rejilla de control de una válvula amplificadora de RF de alta potencia se usa para ingre­sar la señal que se amplificará. Además de ser un circuito de RF sintonizado, la rejilla también incluye un circuito de CC, que se usa para aplicar una tensión polar­izadora a la válvula.

La polarización fija de CC se usa para “fijar” la válvula en un punto determinado de su curva característica de funcionamien­to. Por lo general, el fabricante de la válvu­la elegirá un plinto que ofrezca la eficien­cia ¡mis alta de funcionamiento con un grado aceptable de distorsión en la forma de onda amplificada.

La polarización fija también es útil para proteger la válvula en el caso de que se pierda la excitación de RF de entrada. En la cerámica es mucho más resistente al calor que el vidrio, por lo que la válvula puede ser más pequeña, sin derretirse.

Los tetrodos de potencia, la rejilla de con­trol sirve de limitadora de corriente. Una válvula sin rejilla simplemente conduce cuando el cátodo se calienta y se aplica una tensión positiva elevada a la placa.

Si se pierde la excitación de RF a la rejilla en un tetrodo de potencia y no hay una polanzación fija, el tetrodo actúa como diodo, y la corriente de placa será la que pueda suministrar la fuente alimentadora de la placa, o sea la máxima.

Al no haber una señal de entrada, no habrá por lo tanto una señal de salida, de modo que la potencia de entrada de la pla­ca será la máxima, y la potencia de salida (y la eficiencia) será nula.

Si la sobrecarga de la placa no causa una desconexión, la válvula indudable­mente se destruirá; probablemente también se pierda el zócalo, e incluso podrá arru­inarse la fuente alimentadora de la placa.

La polarización fija evita que eso ocur­ra, reduciendo el régimen de conducción de la válvula a un nivel sostenible, incluso si se pierde la excitación. Ese estado de reposo también se conoce como punto de trabajo estático de la válvula.

Si bien no se recomienda tal método, los tetrodos funcionan muy bien sin polarización, siempre que no se pierda nunca la excitación.Eso se debe a que la señal de entrada hace que fluya corriente en el circuito de rejilla. Dicha corriente se desarrolla entre los terminales de un resistor conectado entre la rejilla y tierra.

Usando nuevamente la ley de Ohm, el flujo de corriente por una resistencia sig­nifica que hay un potencial de tensión entre las terminales del resistor. Dicha tensión en la rejilla se conoce como autopolarización.

Jim Withers