電圧調整管

電圧調整管（VR管）は、電圧を所定のレベルに一定に 保つためのシャントレギュレータとして使用される電子部品です。

物理的には、これらのデバイスは真空管に似ていますが、主に 2 つの違いがあります。

• ガラスの容器にはガス混合物が充填されており、
• これらには冷陰極があり、陰極はフィラメントで加熱されて電子を放出するわけではありません。

電気的には、これらのデバイスはツェナーダイオードに似ていますが、次のような大きな違いがあります。

• ツェナーブレークダウンではなくガスイオン化を利用する
• 放電が確実に開始されるように、非調整供給電圧は公称出力電圧より15～20%高くなければなりません。
• チューブを流れる電流が低すぎる場合、出力は公称値よりも高くなることがあります。

電極間に十分な電圧が加えられると、ガスがイオン化し、陰極電極の周囲にグロー放電が発生します。VR 管は負性抵抗デバイスとして機能します。デバイスを流れる電流が増加すると、イオン化の量も増加し、デバイスの抵抗が減少するため、電流がさらに流れなくなります。このようにして、デバイスは十分な電流を流し、端子間の電圧を目的の値に保ちます。

このデバイスはほぼ無制限の量の電流を流すため、電流を制限する外部手段が必要です。通常、これは VR 管の上流にある外部抵抗器によって提供されます。VR 管は、下流の負荷に流れ込まない電流の一部を流し、VR 管の電極間の電圧をほぼ一定に保ちます。VR 管の調整電圧は、許容範囲内の量の電流を流す場合にのみ保証されます。特に、管を流れる電流がイオン化を維持するには低すぎる場合、出力電圧は公称出力を超えて入力電源電圧まで上昇する可能性があります。管を流れる電流が高すぎると、アーク放電モードになり、電圧が公称値よりも大幅に低くなり、管が損傷する可能性があります。

いくつかの電圧調整管には、より信頼性の高いイオン化を実現するために少量の放射性核種が含まれていました。^[1]

コロナVR 管は、大気圧に近い圧力で水素が充填された高電圧バージョンで、数十マイクロアンペアで 400 V から 30 kV の範囲の電圧用に設計されています。同軸形状で、外側の円筒形電極が陰極、内側の円筒形電極が陽極です。電圧の安定性はガス圧に依存します。

1925 年に成功した水素電圧調整管はレイセオン管であり、これにより当時のラジオは電池ではなく交流電源で作動できるようになりました。

アメリカでは、VR 管にはRETMA 管部品番号が付けられていました。ヒーター (フィラメント) がないため、管の部品番号は「0」(ゼロ) で始まりました。

ヨーロッパでは、VR 管にはプロフェッショナル システム(「ZZ1xxx」) と専用システムで部品番号が付けられていました。

ソ連では、グロー放電スタビトロンは開発のシリアル番号とともにキリル文字で命名された。^[2]例えば、「СГ21Б」、「СГ204К」などである。^[2]

VR チューブは特定の電圧でのみ使用可能でした。一般的なモデルは次のとおりです。

オクタルベース真空管、5～40mA電流: ^[3]

• 0A3 – 75ボルト
• 0B3 – 90ボルト
• 0C3 – 105 ボルト (これら 4 つの中で最良の調整)
• 0D3 – 150ボルト

ミニチュアチューブ、5～30mA電流:

• 0A2 – 150ボルト
• 0B2 – 108 ボルト (これら 3 つの中で最良の調整)
• 0C2 – 72ボルト

ミニチュアチューブ、1～10mA電流:

• 85A2 – 85 ボルト (同等品: 0G3、CV449、CV4048、QS83/3、QS1209)

電圧基準 1.5～3.0 mA 電流:

• 5651 – 87 ボルト (これまでで最も普及した電圧基準)

• 5651A – 85.5ボルト

超小型チューブ:

• ネオンランプに似ているが、より正確な電圧調整のために最適化された991 ^{[4]などのさまざまなモデル}

小型コロナ管、電流5～55μA：

• CK1022 1kV ^[5]

ワイヤエンド型超小型コロナ管:

• CK1037 (6437) 700ボルト、5～125μA ^[6]
• CK1038 900ボルト、5～55μA ^[7]
• CK1039 (6438) 1.2 kV、5～125 μA ^[8]

一部の電圧レギュレータ チューブには、2 つのピン間に接続された内部ジャンパーがあります。このジャンパーは、トランスの二次巻線と直列に使用できます。その後、チューブを取り外しても、電圧が調整されないままになるのではなく、出力がオフになります。

グロー放電は「統計的」なプロセスであるため、イオン化のレベルが変化すると、一定量の電気ノイズが調整電圧に導入されます。ほとんどの場合、これは、VR チューブと並列に小さなコンデンサを配置するか、VR チューブの下流に RC デカップリング ネットワークを使用することで簡単に除去できます。ただし、容量が大きすぎると (たとえば、0D3 の場合は 0.1 μF 以上)、回路は緩和発振器を形成し、電圧調整が確実に損なわれ、チューブが壊滅的に故障する可能性があります。

VR 管は、より広い電圧範囲で直列に動作させることができます。並列に動作させることはできません。製造上のばらつきにより、並列接続された複数の管間で電流が均等に分配されないためです。(直列および並列接続されたツェナー ダイオードの同等の動作に注意してください。)

現在では、VR 管は、ツェナー ダイオードとアバランシェ降伏ダイオードをベースにしたソリッド ステートレギュレータにほぼ完全に置き換えられています。

正常に動作している VR チューブは、通常の動作中に光ります。光る色は、チューブに充填されているガスの混合物によって異なります。

VR 管にはヒーターがありませんが、電流と電圧が流れるため動作中に VR 管は温かくなることがよくあります。