Высоковольтный преобразователь напряжения на NE555
Как получить от 20 до 50 киловольт от низковольтного источника питания?
В предыдущей статье мы при помощи умножителя напряжения раскачали входное 8-киловольтное
переменное напряжение до целых аж 200 кВ на выходе. А откуда взялись эти 8 киловольт переменки?
А взялись эти 8 кВ с выхода драйвера, предстающего собой преобразователь низкого постоянного напряжения источника питания в
высокое переменное напряжение с уровнем, необходимым нам для какого-либо конкретного случая.
С одним из вариантов такого драйвера познакомил нас всё тот же словацкий инженер Йозеф Богин на станице своего сайта
http://boginjr.com. Вот что он пишет:
Квазирезонансный обратноходовой преобразователь на NE555
Это устройство высоковольтного преобразователя было создано с целью достижения более высоких выходных напряжений и КПД. В качестве трансформатора
использовался телевизионный строчный трансформатор для электронно-лучевой трубки со встроенной схемой умножителя напряжения. Поскольку эти изделия
обычно герметизированы эпоксидной смолой и могут выдерживать выходное напряжение 50...75 киловольт, то почему бы не использовать их в драйверах,
подобных этому… Более того, эта простая схема также обладает возможностью звуковой модуляции дуги. Итак, приступим!
Квазирезонансный обратноходовой преобразователь
Выходное напряжение зависит от частоты генератора (15-30 кГц),
количества витков первичной обмотки и резонансной ёмкости (0,1 - 1 МкФ). Чтобы получить наилучший результат, подберите эти параметры.
Не забудьте включить схему защиты (диод + резистор) на затворе полевого МОП-транзистора, но если резонансный режим не используется, её можно исключить.
Используйте пятый контакт для ШИМ-модуляции звука. Для достижения наилучших результатов вам понадобится усилитель мощностью 0,5-1,5 Вт.
Если же вы не собираетесь его использовать, то заземлите вывод 100n.
Чтобы обеспечить более высокое входное напряжение и большую выходную мощность, используйте отдельный источник постоянного тока 12–16 В (на несколько ватт)
для генератора NE555. Если вы не хотите поджарить микросхему 555 чрезмерными скачками напряжения, то я не советую
использовать стабилизаторы, такие как 7812, LM3xx, так как они чувствительны к сильным электромагнитным помехам, которые генерирует этот преобразователь.
Также вы можете заменить транзистор IRF5x0 на более мощные с Uds не менее 200 В и низким сопротивлением открытого канала, например IRFP250, IRFP460
или аналогичным. При необходимости увеличьте радиатор.
Резонансный конденсатор, как правило, подбирается в пределах 330n-680n 250V.
Первичную обмотку строчного трансформатора следует подключать к источнику постоянного тока напряжением не менее 20 вольт.
Я дал этому драйверу прозвище «Монстр», потому что, когда вы его включаете, начинается ад. Раздаётся пронзительный вой, сильное шипение и выделяется огромное
количество озона. Высоковольтные провода движутся сами по себе, на всех проводящих поверхностях накапливаются опасные статические заряды, сильный ионный ветер и
коронный разряд ощущаются даже на расстоянии 0,5 м от высоковольтного провода. Некоторые серьезные электромагнитные помехи возвращаются в сеть:
громкоговорители громко гудят и шипят, маршрутизатор ADSL время от времени теряет соединение ... Это всего лишь несколько признаков того, что преобразователь
жив и работает.
При правильной настройке эта схема потребляет от 3 до 8 ампер на нагрузке в диапазоне напряжения питания 18...20 вольт.
По сути, управление обратным ходом преобразователя производится с помощью прямоугольного импульса частотой от 15 до 30 кГц и длительностью от 35% (для малой
мощности) до 60% (более высокая мощность). Не следует эту длительность делать слишком высокой, это может перенасытить ферритовый сердечник и вывести
трансформатор из строя.
Более 50 киловольт при напряжении питания 20 вольт
Преобразователь, работа которого изображена на рисунке, выполнен на транзисторе IRFP250N, а частоту генератора можно перестраивать в диапазоне 16-30 кГц,
что даёт выходное напряжение от 20 до 55 киловольт постоянного тока без нагрузки. Расстояние зажигания дуги составляло 7,5 см, что
эквивалентно примерно 50 кВ на выходе.
Обратите внимание на правильную фазировку катушек трансформатора! Вам необходимо подключить первичную катушку с соблюдением полярности, чтобы внутренние
диоды умножителя работали правильно. В противном случае вы через какое-то время повредите диоды, что вероятно приведет к одновременному выходу из строя
трансформатора и транзистора.
Чтобы обнаружить это, попробуйте подключить первичную катушку в обеих полярностях, а затем использовать киловольтметр или просто понаблюдайте за расстоянием
зажигания дуги. Правильная фазировка даст большее напряжение в киловольтах и, соответственно, большее расстояние зажигания дуги.
Защита от электростатического разряда (важно): если у вас используется большой строчник (например, от проекционного ЭЛТ), который может обеспечить
более 50 киловольт с данной схемой, и ваш драйвер находится близко к высоковольтному выходу, так что он накапливает статическое электричество,
вы можете столкнуться с тем, что микросхема и транзистор случайным образом разрушаются. Чтобы этого избежать, защитите драйвер должным образом, поместите его подальше
от высокого напряжения и обязательно используйте, стабилитроны 16...18 вольт между затвором полевого МОП-транзистора и землёй, а также
между контактами 8 и землёй драйвера NE555!
Заземление сердечника трансформатора подключается к металлическому зажиму, который стягивает его половины. Этим вы предотвратите перегорание драйвера,
если между анодом и сердечником возникнет дуга (а при напряжениях более 55-60 кВ, это обязательно произойдёт).
Jozef Bogin, 16.03.2012
ВНИМАНИЕ!!! Работа с высоким напряжением крайне опасна для жизни и здоровья организма.
Поэтому Vpayaem.ru настоятельно не рекомендует практиковаться в этой
области при отсутствии специальных знаний и соответствующего опыта. Вся информация, размещённая на этой странице, предназначена исключительно для ознакомительных
целей – помните об этом, уважаемые господа и барышни, и не говорите, что вас не предупреждали!
|
