Aukštos įtampos technologija – ypatinga elektronikos kryptis, turinti savitą dvasią, estetiką ir ypatybes. Tūkstančiai entuziastų visame pasaulyje kuria įvairius dizainus, pradedant nuo paprastų daugintuvų ir baigiant didžiuliais Van de Graaff generatoriais ir Tesla ritėmis – kaip taisyklė, visi šie įrenginiai neturi jokio praktinio pritaikymo, jų vertė slypi būtent spalvingų aukštos kokybės įtampos iškrovos.
Pats prieinamiausias elementas, galintis generuoti aukštą įtampą, drąsiai gali būti vadinamas linijiniu transformatoriumi - šio elemento yra bet kuriame kineskopiniame televizoriuje; šiuo metu tokių transformatorių kaina tampa labai žema, nes kineskopiniai televizoriai pamažu tampa praeitis. Galima išskirti du tokių transformatorių tipus - TDKS, su įmontuotu daugintuvu, ir TVS - „plikas“ transformatorius, prie kurio daugintuvą galima prijungti atskirai.Abiem atvejais, norint, kad toks transformatorius gamintų aukštą įtampą, reikalinga speciali grandinė, kuri jo pirminę apviją „pumpuotų“ aukšto dažnio įtampa, šis dažnis gali svyruoti nuo 1 iki 100 kHz. Internete yra gana daug panašių grandinių, dažnai paprastos vieno galo grandinės, kuriose naudojamas tik vienas galingas tranzistorius, kuris reikiamu dažniu uždaro ir atidaro linijos transformatoriaus pirminės apvijos grandinę - tokios grandinės, nors ir paprastos, turi gana mažą efektyvumą (tranzistorius labai įkaista) ir mažą galią, todėl neleidžia atskleisti viso transformatoriaus potencialo ir pašalinti iš jo maksimalią galią – ir transformatoriaus ilgio, stiprumo ir ryškumo. iškrovos tiesiogiai priklauso nuo galios.
Schema
Šiame straipsnyje pateikta grandinė yra klasikinis pusiau tilto keitiklis, pagrįstas IR2153 mikroschema; apkrovoje jis gali išvystyti gana didelę galią - iki 500 vatų, kai išvestyje naudojami atitinkami tranzistoriai, o su nedideliais pakeitimais - net keli kilovatai. Tuo pačiu metu pati grandinė atrodo labai paprasta surinkti, joje nėra brangių elementų ir ji yra labai pakartojama.
Grandinės apkrova yra induktyvumas L1 - mūsų atveju tai yra pagrindinė linijos transformatoriaus apvija. Bet ir remiantis šia grandine galima surinkti įvairius kitus įrenginius, kuriems reikalinga aukšto dažnio įtampa ir didelė amplitudė, pavyzdžiui, indukcinį šildytuvą. Aiškumo dėlei žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta signalo forma grandinės išvestyje be prijungtos apkrovos – beveik idealūs stačiakampiai impulsai.
Šiek tiek apie keitiklio detales ir veikimą
IR2153 mikroschema veikia kaip stūmimo stačiakampio impulsų generatorius – jis yra stumiamas, nes yra du išėjimai (5 ir 7 kontaktai), o mikroschema vienu metu valdo du lauko tranzistorius – viršutinę ir apatinę pečius. Šios mikroschemos netrūksta, jos pagrindu sukurti kai kurie tinklo maitinimo šaltiniai ir kiti perjungimo įrenginiai, jo kaina radijo komponentų parduotuvėse paprastai neviršija 100 rublių. Ši mikroschema patogi tuo, kad viduje jau yra zenerio diodas, leidžiantis mikroschemą maitinti iš tos pačios įtampos kaip ir apkrova – ši įtampa efektyviam pustilčio veikimui turėtų būti 100-300 voltų, taigi, papildoma Žemos įtampos šaltinio loginei grandinės daliai maitinti nereikia. Rezistorius, ribojantis srovę per mikroschemos zenerio diodą, yra R1 - jo vertė diagramoje pažymėta žvaigždute. Šio rezistoriaus varža priklausys nuo visos grandinės maitinimo įtampos – kuo didesnė maitinimo įtampa, tuo didesnė bus varžos vertė; tikslią bet kokios maitinimo įtampos vertę galite apskaičiuoti naudodami skaičiuotuvą, skirtą zenerio diodo rezistoriaus apskaičiavimui. . Diagramoje nurodyta vertė tinka 250 voltų maitinimo įtampai. Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad šio rezistoriaus dalis bus išsklaidyta, todėl reikia naudoti arba vieną 1-3 vatų rezistorių, arba kelis mažos galios rezistorius lygiagrečiai, kaip tai daroma ant spausdintinės plokštės. Kondensatorius C2 skirtas mikroschemos maitinimo įtampai filtruoti, jo vertė gali būti nuo 100 iki 220 μF, įtampa ne mažesnė kaip 25 voltai.Kondensatorius C1 yra aukštos įtampos maitinimo šaltinis, jo talpos nereikėtų taupyti, nes nuo jo priklausys galia esant apkrovai - jei talpa per maža, gali trūkti galios ir galia sumažėti. Optimali vertė būtų 470–680 uF; atkreipkite dėmesį, kad šis kondensatorius turi būti suprojektuotas aukštai maitinimo įtampai + tam tikram rezervui.
Elementų grandinė R2-C3 nustato dažnį, todėl čia svarbu naudoti aukštos kokybės aukšto dažnio kondensatorių, tiks įprastas plėvelinis kondensatorius. Kuo didesnė kondensatoriaus talpa, tuo mažesnis grandinės veikimo dažnis; esant nurodytoms nominacijoms, jis yra maždaug lygus 80 kHz. Galite surinkti grandinę su fiksuotu dažniu, tačiau geriausius rezultatus galite gauti, jei galite reguliuoti dažnį, todėl vietoj pastovaus rezistoriaus rekomenduoju sumontuoti 20 kOhm trimerį; dažnio reguliavimo diapazoną taip pat gali pasirinkti kondensatoriaus talpa. Kondensatorius C4 - patartina naudoti nepolinį tantalo kondensatorių, kurio talpa 20-30 µF, bet tiks ir įprastas elektrolitinis. Rezistoriai R3, R4 skirti apriboti srovę tranzistorių vartuose, tinkamų 10-30 omų.
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas galios tranzistorių pasirinkimui, nes būtent jie perjungs apkrovą ir nuo jų priklausys tiek grandinės efektyvumas, tiek jos patikimumas. Pats nebrangiausias, bet ne pats galingiausias variantas yra IRF630 – jie tinkami ne didesnei nei 150 voltų įtampai su ne per didele galia, aš juos naudoju.Čia galite naudoti beveik bet kokius galingus lauko tranzistorius, renkantis reikia atsižvelgti į jų maksimalią darbinę įtampą, srovę ir atvirojo kanalo varžą. Tinkami variantai taip pat būtų IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460, paskutiniai du brangesni, bet leis dirbti didesnėmis galiomis, iki 500 vatų. Kondensatoriai C5 ir C6 sudaro įtampos daliklį, kuris reikalingas pustilčio keitiklio veikimui, čia galima naudoti 1-2 μF talpos plėvelinius kondensatorius, jų darbinė įtampa taip pat turi būti skirta maitinimo įtampai + kai kurie rezervas. VD1 yra diodas, čia reikia naudoti ne paprastus diodus, o itin greitus, pavyzdžiui, UF4007 ir panašius.
Konverterio surinkimas
Visa grandinė sumontuota ant spausdintinės plokštės, kuri yra pritvirtinta prie gaminio. Atkreipkite dėmesį, kad grandinė yra „kaprizinga“ laidų atžvilgiu; ši plokštės versija yra išbandyta, dirbant su ja nebuvo aptikta jokių artefaktų. Plokštė pagaminta standartiniu LUT metodu, žemiau pateiktos lentos gamybos ir detalių sandarinimo proceso nuotraukos.
Keletas žodžių apie pirminę apviją - ją reikia apvynioti ant transformatoriaus ferito šerdies, nes standartinės pirminės apvijos nėra skirtos didelei galiai. Apvija neužima daug laiko, užtenka tik 30-40 emaliuotos varinės vielos apsisukimų, jos skerspjūvis neturi būti per mažas, kitaip atsiras nuostolių. Gauta apvija turi būti prijungta prie plokštės laidais, o jų ilgis neturėtų būti per ilgas.
Kaip galite atspėti, aukšta įtampa pašalinama iš „karšto“ transformatoriaus gnybto, kurį paprastai galima atpažinti pagal storą izoliaciją.TDKS neigiamas kontaktas yra apatinėje korpuso dalyje kartu su visais kitais gnybtais, jį lengva rasti – tereikia pažiūrėti, prie kurio kontakto užsidegs lankas priartėjus prie „karštojo“ gnybto. Atkreipkite dėmesį, kad nuotraukoje apatinė TDKS dalis yra pajuodusi - jie susidarė, kai TDKS dirbo su šia pusiau tilto grandine, nes transformatorius išnaudojamas beveik iki savo galimybių ribos, kartais įvyksta gedimai tarp skirtingų jo gnybtų. . Norėdami jų išvengti, visus gnybtus reikia užpildyti dielektriniu mišiniu, o atskiru laidu ištraukti tik reikiamą neigiamą laidą.
Visa konstrukcija turi būti maitinama iš atitinkamos galios šaltinio, patogu, jei galima reguliuoti maitinimo įtampą. Mano atveju maitinimo šaltinis yra senas jų TS-160 vamzdinio televizoriaus transformatorius, ištaisymui atskirai prijungtas diodinis tiltelis su kondensatoriais ant nedidelės plokštės, tai matosi nuotraukoje.
Net tokie „mažos galios“ tranzistoriai kaip IRF630 šioje grandinėje labai neįkaista, po kelių minučių nepertraukiamo veikimo jie išlieka šilti tik ant mažų radiatorių. Nors šilumos išsklaidymas yra mažas, ypač naudojant, pavyzdžiui, IRFP450-560, maži radiatoriai, kaip nuotraukoje, dėl patikimumo nebus nereikalingi. Bendras dizaino vaizdas:
Baigiamosios nuotraukos - kuriose vaizduojami aukštos įtampos lankai, taip pat vaizdo įrašas. Oro gedimo įtampa yra maždaug 3 centimetrai. Kaip matyti vaizdo įraše, jei aukštos įtampos elektrodai yra išdėstyti tam tikru atstumu vienas nuo kito, lankas nedega, o transformatorius veikia tuščiąja eiga, o violetinės iškrovos vainikuojamos iš jo „karštojo“ gnybto. kaip ir iš paties korpuso - jiems atsiradus, visas galimas gedimų vietas patartina izoliuoti dielektriniu junginiu.Atkreipkite dėmesį, kad TDKS turi ne tik aukštą įtampą, bet ir pakankamai galios, kad būtų galima sužaloti elektros energiją, jei paliesite aukštos įtampos gnybtus rankomis. Atsižvelgiant į gana didelį gedimo atstumą, lietimas net nebūtinas, kad atsirastų lankas. Taip pat reikia atsiminti, kad išjungus grandinę, aukšta įtampa TDKS išėjime vis tiek išlieka, nes viduje yra kondensatorius, todėl išjungus aukštos įtampos gnybtus reikia sujungti vienas su kitu, kad šis kondensatorius iškrautų. Laimingas pastatymas!
