Augstsprieguma tehnoloģija ir īpašs virziens elektronikā, kam ir savs unikāls gars, estētika un īpašības. Tūkstošiem entuziastu visā pasaulē būvē dažādus dizainus, sākot no vienkāršiem reizinātājiem līdz milzīgiem Van de Graaff ģeneratoriem un Tesla spolēm - parasti visām šīm ierīcēm nav praktiska pielietojuma, to vērtība ir tieši krāsainu augstas kvalitātes sprieguma izlādes.
Vispieejamāko elementu, kas spēj radīt augstu spriegumu, droši var saukt par līnijas transformatoru - šis elements ir jebkurā CRT televizorā; šobrīd šādu transformatoru cena kļūst ļoti zema, ņemot vērā to, ka CRT televizori pamazām kļūst par pagātne. Var izšķirt divu veidu šādus transformatorus - TDKS, ar iebūvētu reizinātāju un TVS - “plikais” transformators, kuram reizinātāju var pieslēgt atsevišķi.Abos gadījumos, lai šāds transformators radītu augstu spriegumu, ir nepieciešama īpaša ķēde, kas “sūknēs” tā primāro tinumu ar augstfrekvences spriegumu; šī frekvence var svārstīties no 1 līdz 100 kHz. Internetā ir diezgan daudz līdzīgu shēmu, bieži vien vienkāršas viena gala shēmas, kurās izmanto tikai vienu jaudīgu tranzistoru, kas aizver un atver līnijas transformatora primārā tinuma ķēdi ar nepieciešamo frekvenci - šādas shēmas, lai arī vienkāršas, ir diezgan zema efektivitāte (tranzistors ļoti uzkarst) un zema jauda, tāpēc neļauj atklāties visam transformatora potenciālam un noņemt no tā maksimālo iespējamo jaudu - un transformatora garumu, stiprumu un spilgtumu. izlādes ir tieši atkarīgas no jaudas.
Shēma
Šajā rakstā parādītā shēma ir klasisks pustilta pārveidotājs, kura pamatā ir IR2153 mikroshēma; tas var attīstīt diezgan lielu jaudu slodzē - līdz 500 vatiem, izmantojot atbilstošus tranzistorus pie izejas, un ar nelielām izmaiņām pat daži kilovati. Tajā pašā laikā pati shēma izskatās ļoti vienkārši montējama, nesatur dārgus elementus un ir ļoti atkārtojama.
Ķēdes slodze ir induktivitāte L1 - mūsu gadījumā tas ir līnijas transformatora primārais tinums. Bet arī pamatojoties uz šo shēmu, ir iespējams salikt dažādas citas ierīces, kurām nepieciešams augstfrekvences spriegums un liela amplitūda, piemēram, indukcijas sildītājs. Skaidrības labad zemāk esošajā attēlā redzama signāla forma ķēdes izejā bez pievienotas slodzes - gandrīz ideāli taisnstūra impulsi.
Mazliet par pārveidotāja detaļām un darbību
IR2153 mikroshēma darbojas kā push-pull taisnstūra impulsu ģenerators - tas ir push-pull, jo ir divas izejas (5. un 7. tapas) un mikroshēma vienlaikus kontrolē divus lauka efekta tranzistorus, augšējo un apakšējo roku. Šīs mikroshēmas netrūkst, uz tās bāzes ir būvēti daži tīkla barošanas avoti un citas komutācijas ierīces, kuras cena radio komponentu veikalos parasti nepārsniedz 100 rubļus. Šī mikroshēma ir ērta ar to, ka tajā jau ir iekšā Zener diode, kas ļauj mikroshēmu darbināt no tāda paša sprieguma kā slodze - šim spriegumam pustilta efektīvai darbībai jābūt 100-300 voltiem, tādējādi, papildus ķēdes loģiskās daļas darbināšanai nav nepieciešams zemsprieguma avots. Rezistors, kas ierobežo strāvu caur mikroshēmas Zener diodi, ir R1 - tā vērtība diagrammā ir atzīmēta ar zvaigznīti. Šī rezistora pretestība būs atkarīga no visas ķēdes barošanas sprieguma - jo lielāks barošanas spriegums, jo lielāka būs pretestības vērtība; jūs varat aprēķināt precīzu jebkura barošanas sprieguma vērtību, izmantojot kalkulatoru, lai aprēķinātu Zenera diodes rezistoru . Diagrammā norādītā vērtība ir piemērota 250 voltu barošanas spriegumam. Jāņem vērā arī tas, ka uz šī rezistora tiks izkliedēta daļa jaudas, tāpēc ir nepieciešams izmantot vai nu vienu 1-3 vatu rezistoru, vai arī paralēli vairākus mazjaudas, kā tas tiek darīts uz iespiedshēmas plates. Kondensators C2 kalpo mikroshēmas barošanas sprieguma filtrēšanai; tā vērtība var būt no 100 līdz 220 μF, spriegums ir vismaz 25 volti.Kondensators C1 ir augstsprieguma barošanas avots, ar tā kapacitāti nevajadzētu taupīt, jo no tā būs atkarīga jauda pie slodzes - ja kapacitāte ir pārāk maza, var rasties jaudas zudumi un jauda samazināsies. Optimālā vērtība būtu 470-680 uF; ņemiet vērā, ka šim kondensatoram jābūt paredzētam augstam barošanas spriegumam + zināmai rezervei.
Elementu ķēde R2-C3 nosaka frekvenci, tāpēc šeit ir svarīgi izmantot augstas kvalitātes augstfrekvences kondensatoru, parastais plēves kondensators. Jo lielāka ir kondensatora kapacitāte, jo zemāka ir ķēdes darbības frekvence; norādītajos nominālos tā ir aptuveni vienāda ar 80 kHz. Jūs varat salikt ķēdi ar fiksētu frekvenci, taču vislabākos rezultātus var iegūt, ja varat regulēt frekvenci, tāpēc pastāvīga rezistora vietā iesaku uzstādīt 20 kOhm trimmeri; frekvences regulēšanas diapazonu var izvēlēties arī kondensatora kapacitāte. Kondensators C4 - vēlams izmantot nepolāru tantala kondensatoru ar jaudu 20-30 µF, bet derēs arī parastais elektrolītiskais. Rezistori R3, R4 kalpo, lai ierobežotu strāvu tranzistoru vārtos, kas piemēroti 10-30 omi.
Īpaša uzmanība jāpievērš jaudas tranzistoru izvēlei, jo tie ir tie, kas pārslēgs slodzi un no tiem būs atkarīga gan ķēdes efektivitāte, gan tās uzticamība. Lētākais, bet ne jaudīgākais variants ir IRF630 - tie ir piemēroti darbam ar spriegumu, kas nepārsniedz 150 voltus, ar ne pārāk lielu jaudu, es tos izmantoju.Šeit varat izmantot gandrīz visus jaudīgos lauka efekta tranzistorus, izvēloties, jāņem vērā to maksimālais darba spriegums, strāva un atvērtā kanāla pretestība. Piemērotas opcijas būtu arī IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460, pēdējie divi ir dārgāki, bet ļaus darboties ar lielākām jaudām, līdz 500 vatiem. Kondensatori C5 un C6 veido sprieguma dalītāju, kas nepieciešams pustilta pārveidotāja darbībai, šeit var izmantot plēves kondensatorus ar jaudu 1-2 μF, to darba spriegums jāprojektē arī barošanas spriegumam + daži rezerve. VD1 ir diode, šeit ir jāizmanto nevis parastas diodes, bet gan īpaši ātras, piemēram, UF4007 un līdzīgas.
Pārveidotāja montāža
Visa shēma ir samontēta uz iespiedshēmas plates, kas ir pievienota izstrādājumam. Lūdzu, ņemiet vērā, ka ķēde ir “kaprīza” elektroinstalācijas ziņā; šī plates versija ir pārbaudīta, darbā pie tās netika konstatēti artefakti. Plāksne ir izgatavota pēc standarta LUT metodes, fotogrāfijas no tāfeles izgatavošanas procesa un detaļu blīvēšanas ir zemāk.
Daži vārdi par primāro tinumu - tam pašam jābūt uztītam uz transformatora ferīta serdes, jo standarta primārie tinumi nav paredzēti lielai jaudai. Uztīšana neaizņem daudz laika, pietiek tikai ar 30-40 emaljētas vara stieples apgriezieniem, tās šķērsgriezumam nevajadzētu būt pārāk mazam, pretējā gadījumā radīsies zudumi. Iegūtais tinums ir jāsavieno ar dēli ar vadiem, un to garums nedrīkst būt pārāk garš.
Kā jūs varētu nojaust, no transformatora “karstās” spailes tiek noņemts augsts spriegums, ko parasti var identificēt pēc biezas izolācijas.TDKS negatīvais kontakts atrodas korpusa apakšējā daļā kopā ar visiem pārējiem spailēm, to ir viegli atrast - paskatieties, kuram kontaktam iedegsies loka, kad tuvosies “karstā” spaile. Lūdzu, ņemiet vērā, ka fotoattēlā redzamā TDKS apakšējā daļa ir nomelnējusi - tie veidojās, kad TDKS strādāja ar šo pustilta ķēdi, jo transformators tiek izmantots gandrīz līdz savu iespēju robežai, dažreiz starp dažādiem tā spailēm notiek bojājumi. . Lai no tiem izvairītos, jāaizpilda visi spailes ar dielektrisku savienojumu un jāizvelk tikai nepieciešamais negatīvais vads ar atsevišķu vadu.
Visa konstrukcija jābaro no avota ar atbilstošu jaudu, ērti, ja barošanas spriegumu var regulēt. Manā gadījumā barošanas avots ir viņu TS-160 lampu televizora vecais transformators, taisnošanai atsevišķi pieslēgts diodes tiltiņš ar kondensatoriem uz nelielas plates, tas redzams bildē.
Pat tādi “mazjaudas” tranzistori kā IRF630 šajā ķēdē ļoti nesakarst, pēc vairāku minūšu nepārtrauktas darbības tie paliek silti tikai uz maziem radiatoriem. Lai gan siltuma izkliede ir maza, it īpaši izmantojot, piemēram, IRFP450-560, nelieli radiatori, kā fotoattēlā, uzticamības labad nebūs lieki. Dizaina vispārīgs skats:
Noslēguma fotogrāfijas - kurās attēloti augstsprieguma loki, kā arī video. Gaisa sabrukšanas spriegums ir aptuveni 3 centimetri. Kā redzams video, ja augstsprieguma elektrodi ir novietoti noteiktā attālumā viens no otra, loks nedeg, un transformators darbojas dīkstāvē, savukārt no tā “karstās” spailes tiek kronētas violetās izlādes, kā arī tāpat kā no paša korpusa - kad tie parādās, visas iespējamās bojājumu vietas ieteicams izolēt ar dielektrisko savienojumu.Lūdzu, ņemiet vērā, ka TDKS ir ne tikai augsts spriegums, bet arī pietiekama jauda, lai, pieskaroties augstsprieguma spailēm ar rokām, radītu elektriskas traumas. Pieskaršanās pat nav nepieciešama, lai rastos loks, ņemot vērā diezgan lielo sadalījuma attālumu. Jāatceras arī, ka pēc ķēdes izslēgšanas joprojām saglabājas augsts spriegums pie TDKS izejas, jo iekšpusē ir kondensators, tāpēc pēc izslēgšanas augstsprieguma spailes ir jāsavieno viens ar otru, lai izlādētu šo kondensatoru. Laimīgu būvniecību!
