Visokonaponska tehnika poseban je smjer u elektronici, koji ima svoj jedinstveni duh, estetiku i značajke. Tisuće entuzijasta diljem svijeta grade različite dizajne, od jednostavnih množitelja do golemih Van de Graaffovih generatora i Teslinih zavojnica - u pravilu svi ti uređaji nemaju nikakvu praktičnu primjenu, njihova vrijednost leži upravo u stvaranju šarenih visoko- naponska pražnjenja.
Najpristupačniji element koji može generirati visoki napon može se pouzdano nazvati linijskim transformatorom - ovaj element je prisutan u bilo kojem CRT TV-u; u ovom trenutku cijena takvih transformatora postaje vrlo niska, s obzirom na to da CRT TV-i postupno postaju stvar prošlost. Mogu se razlikovati dvije vrste takvih transformatora - TDKS, s ugrađenim množiteljem, i TVS - "goli" transformator, na koji se množitelj može zasebno spojiti.U oba slučaja, da bi takav transformator proizvodio visoki napon, potreban je poseban sklop koji će njegov primarni namot "pumpati" visokofrekventnim naponom, a ta frekvencija može varirati između 1-100 kHz. Na internetu postoji prilično velik broj sličnih sklopova, često jednostavnih jednostranih sklopova koji koriste samo jedan snažan tranzistor, koji zatvara i otvara krug primarnog namota linijskog transformatora s potrebnom frekvencijom - takvi sklopovi, iako jednostavni, imaju prilično nisku učinkovitost (tranzistor se jako zagrijava) i malu snagu, stoga ne dopuštaju da se otkrije puni potencijal transformatora i da se iz njega ukloni najveća moguća snaga - i duljina, snaga i svjetlina transformatora pražnjenja izravno ovise o snazi.
Shema
Krug predstavljen u ovom članku klasični je polumostni pretvarač temeljen na mikro krugu IR2153; može razviti prilično veliku snagu u opterećenju - do 500 vata kada se koriste odgovarajući tranzistori na izlazu, a uz manje izmjene čak i nekoliko kilovata. U isto vrijeme, sam sklop izgleda vrlo jednostavno za sklapanje, ne sadrži skupe elemente i vrlo je ponovljiv.
Opterećenje kruga je induktivitet L1 - u našem slučaju to je primarni namot linijskog transformatora. Ali također na temelju ovog kruga moguće je sastaviti razne druge uređaje koji zahtijevaju visokofrekventni napon i veliku amplitudu, na primjer, indukcijski grijač. Radi jasnoće, slika ispod prikazuje oblik signala na izlazu kruga bez priključenog opterećenja - gotovo idealni pravokutni impulsi.
Malo o detaljima i radu pretvarača
Mikrosklop IR2153 djeluje kao push-pull pravokutni generator impulsa - on je push-pull jer postoje dva izlaza (pinovi 5 i 7) i mikrosklop istovremeno kontrolira dva tranzistora s efektom polja, gornji i donji krak. Ovaj mikro krug nije manjak; neki mrežni izvori napajanja i drugi sklopni uređaji izgrađeni su na njegovoj osnovi; cijena za to u trgovinama radio komponentama obično ne prelazi 100 rubalja. Ovaj mikro krug je prikladan jer već sadrži zener diodu iznutra, što omogućuje da se mikro krug napaja iz istog napona kao i opterećenje - ovaj napon za učinkovit rad polumosta trebao bi biti 100-300 volti, dakle, dodatni izvor niskog napona nije potreban za napajanje logičkog dijela sklopa. Otpornik koji ograničava struju kroz zener diodu mikro kruga je R1 - njegova vrijednost je na dijagramu označena zvjezdicom. Otpor ovog otpornika ovisit će o naponu napajanja cijelog kruga - što je napon napajanja veći, to će biti veća vrijednost otpora; možete izračunati točnu vrijednost za bilo koji napon napajanja pomoću kalkulatora za izračun otpornika zener diode . Nazivna vrijednost navedena u dijagramu prikladna je za napon napajanja od 250 volti. Također treba uzeti u obzir da će se dio snage raspršiti na ovom otporniku, pa je potrebno koristiti ili jedan otpornik od 1-3 vata ili nekoliko paralelno niskih snaga, kao što je to učinjeno na tiskanoj pločici. Kondenzator C2 služi za filtriranje napona napajanja mikro kruga, njegova vrijednost može biti od 100 do 220 μF, napon je najmanje 25 volti.Kondenzator C1 je visokonaponsko napajanje; ne biste trebali štedjeti na njegovom kapacitetu, jer će snaga na opterećenju ovisiti o tome - ako je kapacitet premali, može doći do pada snage i snaga će se smanjiti. Optimalna vrijednost bila bi 470-680 uF; imajte na umu da ovaj kondenzator mora biti dizajniran za visoki napon napajanja + neka margina.
Lanac elemenata R2-C3 postavlja frekvenciju, tako da je ovdje važno koristiti visokokvalitetni visokofrekventni kondenzator; to će učiniti obični filmski kondenzator. Što je veći kapacitet kondenzatora, to je niža radna frekvencija kruga; kod navedenih vrijednosti približno je jednaka 80 kHz. Možete sastaviti strujni krug s fiksnom frekvencijom, ali najbolji rezultati se mogu postići ako možete podesiti frekvenciju, stoga umjesto konstantnog otpornika preporučujem ugradnju trimera od 20 kOhm; raspon podešavanja frekvencije također se može odabrati pomoću kapacitet kondenzatora. Kondenzator C4 - preporučljivo je koristiti nepolarni tantalski kondenzator kapaciteta 20-30 µF, ali će poslužiti i obični elektrolitički. Otpornici R3, R4 služe za ograničavanje struje u vratima tranzistora, pogodni za 10-30 Ohma.
Posebnu pozornost treba obratiti na izbor tranzistora snage, jer oni su ti koji će prebacivati opterećenje i o njima će ovisiti i učinkovitost sklopa i njegova pouzdanost. Najjeftinija, ali ne i najsnažnija opcija je IRF630 - prikladni su za rad na naponima ne većim od 150 volti s ne previše snage, ja ih koristim.Ovdje možete koristiti gotovo sve moćne tranzistore s efektom polja, pri odabiru treba uzeti u obzir njihov maksimalni radni napon, struju i otpor otvorenog kanala. Prikladne opcije također bi bile IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460, posljednje dvije su skuplje, ali će vam omogućiti da radite na većim snagama, do 500 vata. Kondenzatori C5 i C6 tvore razdjelnik napona, koji je neophodan za rad polumosnog pretvarača; ovdje se mogu koristiti filmski kondenzatori kapaciteta 1-2 μF; njihov radni napon također mora biti dizajniran za napon napajanja + neki pričuva. VD1 je dioda, ovdje morate koristiti ne obične diode, već ultra-brze, na primjer UF4007 i slične.
Sklop pretvarača
Cijeli sklop je sastavljen na tiskanoj pločici koja je pričvršćena na proizvod. Imajte na umu da je krug "kapriciozan" u smislu ožičenja; ova verzija ploče je testirana, u radu na njoj nisu otkriveni nikakvi artefakti. Ploča je izrađena standardnom LUT metodom, fotografije procesa izrade ploče i brtvljenja dijelova nalaze se u nastavku.
Nekoliko riječi o primarnom namotu - morate ga sami namotati na feritnu jezgru transformatora, budući da standardni primarni namoti nisu dizajnirani za veliku snagu. Namatanje ne oduzima puno vremena, dovoljno je samo 30-40 zavoja emajlirane bakrene žice, njezin presjek ne smije biti premali, inače će doći do gubitaka. Dobiveni namot mora biti spojen na ploču žicama, a njihova duljina ne smije biti predugačka.
Kao što možda pretpostavljate, visoki napon uklanja se s "vrućeg" terminala transformatora, što se obično može prepoznati po debeloj izolaciji.Negativni kontakt na TDKS-u nalazi se u donjem dijelu kućišta zajedno sa svim ostalim terminalima; lako ga je pronaći - samo pogledajte na kojem će kontaktu luk zasvijetliti kada se približi "vrući" terminal. Imajte na umu da donji dio TDKS-a na fotografiji ima crnjenje - nastali su kada je TDKS radio s ovim krugom polumosta, budući da se transformator koristi gotovo do granice svojih mogućnosti, ponekad dolazi do kvarova između njegovih različitih terminala . Da biste ih izbjegli, trebali biste ispuniti sve priključke dielektričnom smjesom i izvući samo potrebnu negativnu žicu zasebnom žicom.
Cijela konstrukcija mora se napajati iz izvora odgovarajuće snage, zgodno je ako se napon napajanja može podešavati. U mom slučaju izvor napajanja je stari transformator njihovog cijevnog televizora TS-160; za ispravljanje je zasebno spojen diodni most s kondenzatorima na maloj pločici, što se vidi na fotografiji.
Čak i takvi tranzistori "niske snage" kao što je IRF630 u ovom krugu ne postaju jako vrući; nakon nekoliko minuta neprekidnog rada ostaju topli samo na malim radijatorima. Iako je rasipanje topline malo, posebno kada se koristi, na primjer, IRFP450-560, mali radijatori kao na fotografiji za pouzdanost neće biti suvišni. Opći pogled na dizajn:
Završne fotografije - koje prikazuju visokonaponske lukove, kao i video. Probojni napon zraka je otprilike 3 centimetra. Kao što se može vidjeti na videu, ako su visokonaponske elektrode postavljene na određenoj udaljenosti jedna od druge, luk ne gori, a transformator radi u praznom hodu, a ljubičasta pražnjenja također se krune s njegovog "vrućeg" terminala kao i od samog kućišta - kada se pojave, preporučljivo je izolirati sva moguća mjesta kvarova dielektričnim spojem.Imajte na umu da TDKS ne samo da ima visok napon, već i dovoljnu snagu da izazove električnu ozljedu ako dodirnete visokonaponske priključke rukama. Dodir čak nije potreban da bi došlo do luka, s obzirom na prilično veliku udaljenost proboja. Također treba imati na umu da nakon isključivanja kruga, visoki napon na TDKS izlazu i dalje ostaje, budući da je unutra kondenzator, pa nakon isključivanja visokonaponske stezaljke treba međusobno spojiti kako bi se ovaj kondenzator ispraznio. Sretna gradnja!
