A nagyfeszültségű technológia az elektronika egy speciális irányzata, amelynek megvan a maga egyedi szelleme, esztétikája és jellemzői. Világszerte szerelmesek ezrei építenek különféle terveket, az egyszerű szorzóktól a hatalmas Van de Graaff generátorokig és a Tesla tekercsekig – ezeknek az eszközöknek általában nincs gyakorlati alkalmazása, értékük éppen a színes, magas- feszültségkisülések.
A legolcsóbb, nagy feszültséget generáló elemet magabiztosan vonali transzformátornak nevezhetjük - ez az elem minden CRT TV-ben megtalálható; jelenleg az ilyen transzformátorok ára nagyon alacsony, mivel a CRT TV-k fokozatosan a katódsugárcsöves TV-k kínálatává válnak. a múlt. Kétféle ilyen transzformátor különböztethető meg - TDKS, beépített szorzóval, és TVS - „csupasz” transzformátor, amelyhez a szorzó külön csatlakoztatható.Mindkét esetben ahhoz, hogy egy ilyen transzformátor nagy feszültséget termeljen, speciális áramkörre van szükség, amely nagyfrekvenciás feszültséggel "szivattyúzza" a primer tekercsét, ez a frekvencia 1-100 kHz között változhat. Az interneten meglehetősen sok hasonló áramkör található, gyakran egyszerű egyvégű áramkörök, amelyek csak egy erős tranzisztort használnak, és amelyek a szükséges frekvenciával bezárják és kinyitják a vonali transzformátor primer tekercsének áramkörét - az ilyen áramkörök, bár egyszerűek, meglehetősen alacsony hatásfokkal (a tranzisztor nagyon felforrósodik) és kis teljesítményűek, így nem engedik, hogy a transzformátor teljes potenciálja feltáruljon, és a lehető legnagyobb teljesítmény eltávolítható legyen - és a transzformátor hossza, erőssége és fényereje a kisülések közvetlenül a teljesítménytől függenek.
Rendszer
A cikkben bemutatott áramkör egy klasszikus, IR2153 mikroáramkörre épülő félhíd-átalakító, amely a terhelésben meglehetősen nagy teljesítményt képes kifejleszteni - akár 500 wattot is, ha a kimeneten megfelelő tranzisztorokat használunk, és kisebb módosításokkal még egy néhány kilowatt. Ugyanakkor maga az áramkör nagyon egyszerűen összeszerelhetőnek tűnik, nem tartalmaz drága elemeket és nagyon megismételhető.
Az áramkör terhelése L1 induktivitás - esetünkben ez a vonali transzformátor primer tekercse. De ezen az áramkörön alapulva különféle egyéb eszközök is összeállíthatók, amelyek nagyfrekvenciás feszültséget és nagy amplitúdót igényelnek, például egy indukciós fűtőtest. Az érthetőség kedvéért az alábbi képen látható a jel alakja az áramkör kimenetén csatlakoztatott terhelés nélkül - majdnem ideális négyszögletes impulzusok.
Egy kicsit az átalakító részleteiről és működéséről
Az IR2153 mikroáramkör egy push-pull téglalap alakú impulzusgenerátorként működik - ez push-pull, mert két kimenete van (5-ös és 7-es érintkező), és a mikroáramkör egyszerre vezérel két térhatású tranzisztort, a felső és az alsó kart. Ez a mikroáramkör nem hiányzik, egyes hálózati tápegységek és egyéb kapcsolókészülékek erre épülnek, az ára a rádióalkatrész-üzletekben általában nem haladja meg a 100 rubelt. Ez a mikroáramkör kényelmes abból a szempontból, hogy már tartalmaz egy zener-diódát, amely lehetővé teszi, hogy a mikroáramkört a terheléssel azonos feszültségről táplálják - ennek a feszültségnek a félhíd hatékony működéséhez 100-300 voltnak kell lennie, tehát további Az áramkör logikai részének tápellátásához nincs szükség kisfeszültségű forrásra. Az ellenállás, amely korlátozza az áramot a mikroáramkör zener-diódáján, az R1 - értéke az ábrán csillaggal van jelölve. Ennek az ellenállásnak az ellenállása a teljes áramkör tápfeszültségétől függ - minél nagyobb a tápfeszültség, annál nagyobb az ellenállás értéke; bármilyen tápfeszültség pontos értékét kiszámíthatja egy számológép segítségével a Zener dióda ellenállásának kiszámításához . A diagramon feltüntetett névleges érték 250 V tápfeszültségre alkalmas. Figyelembe kell venni azt is, hogy ezen az ellenálláson némi teljesítmény disszipálódik, ezért vagy egy 1-3 wattos ellenállást, vagy több kis teljesítményűt párhuzamosan kell használni, ahogy a nyomtatott áramköri lapon teszik. A C2 kondenzátor a mikroáramkör tápfeszültségének szűrésére szolgál, értéke 100 és 220 μF között lehet, a feszültség legalább 25 volt.A C1 kondenzátor egy nagyfeszültségű tápegység, a kapacitásán nem szabad spórolni, mert attól függ a terhelési teljesítmény - ha túl kicsi a kapacitás, akkor áramkimaradás léphet fel és a teljesítmény csökken. Az optimális érték 470-680 uF lenne; vegye figyelembe, hogy ezt a kondenzátort nagy tápfeszültségre + némi tartalékra kell tervezni.
Az R2-C3 elemlánc határozza meg a frekvenciát, ezért fontos, hogy itt jó minőségű nagyfrekvenciás kondenzátort használjunk, egy normál filmkondenzátor megteszi. Minél nagyobb a kondenzátor kapacitása, annál alacsonyabb az áramkör működési frekvenciája; a feltüntetett névleges értékeknél körülbelül 80 kHz. Összeállíthat fix frekvenciájú áramkört, de a legjobb eredményt a frekvencia beállításával érheti el, ezért az állandó ellenállás helyett egy 20 kOhm-os trimmer beépítését javaslom, a frekvenciabeállítások tartományát a a kondenzátor kapacitása. C4 kondenzátor - célszerű 20-30 µF kapacitású nem poláris tantál kondenzátort használni, de egy hagyományos elektrolit is megteszi. Az R3, R4 ellenállások a tranzisztorok kapuiban lévő áram korlátozására szolgálnak, alkalmasak 10-30 Ohmra.
Különös figyelmet kell fordítani a teljesítménytranzisztorok kiválasztására, mert ezek váltják a terhelést, és tőlük függ az áramkör hatékonysága és megbízhatósága. A legolcsóbb, de nem a legerősebb lehetőség az IRF630 - 150 V-nál nem nagyobb feszültségen való működésre alkalmasak, nem túl sok teljesítménnyel, én ezeket használom.Itt szinte bármilyen erős térhatású tranzisztor használható, a választásnál figyelembe kell venni a maximális üzemi feszültséget, az áramerősséget és a nyitott csatornás ellenállást. A megfelelő opciók az IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460 is lennének, az utóbbi kettő drágább, de lehetővé teszi a nagyobb teljesítménnyel, akár 500 wattal történő működést. A C5 és C6 kondenzátorok feszültségosztót alkotnak, ami a félhíd átalakító működéséhez szükséges, itt 1-2 μF kapacitású filmkondenzátorok használhatók, üzemi feszültségüket is a tápfeszültségre kell tervezni + néhány lefoglal. A VD1 egy dióda, itt nem közönséges diódákat kell használni, hanem ultragyors diódákat, például UF4007-et és hasonlókat.
Átalakító összeállítás
A teljes áramkör egy nyomtatott áramköri lapra van felszerelve, amely a cikkhez van rögzítve. Kérjük, vegye figyelembe, hogy az áramkör „szeszélyes” a huzalozást illetően; a kártya ezen verzióját tesztelték, a rajta végzett munka során nem észleltek műterméket. A tábla a szabványos LUT módszerrel készül, a tábla készítési folyamatáról és az alkatrészek tömítéséről az alábbiakban található fényképek.
Néhány szó a primer tekercsről - magának kell feltekernie a transzformátor ferrit magjára, mivel a szabványos primer tekercseket nem nagy teljesítményre tervezték. A tekercselés nem sok időt vesz igénybe, a zománcozott rézhuzalból mindössze 30-40 menet elég, a keresztmetszete ne legyen túl kicsi, különben veszteségek keletkeznek. A kapott tekercset vezetékekkel kell a táblához csatlakoztatni, és hosszuk nem lehet túl hosszú.
Ahogy sejthető, a transzformátor „forró” termináljáról a nagyfeszültség lekerül, amit általában vastag szigeteléssel lehet azonosítani.A TDKS negatív érintkezője a ház alsó részében található az összes többi kivezetéssel együtt; könnyen megtalálható - csak nézze meg, hogy melyik érintkező világít az ív, amikor a „forró” terminálhoz közeledik. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a fényképen a TDKS alsó része elfeketedett - akkor keletkeztek, amikor a TDKS ezzel a félhíd áramkörrel dolgozott, mivel a transzformátort szinte a képességei határáig használják, néha meghibásodások fordulnak elő a különböző terminálok között . Ezek elkerülése érdekében töltse fel az összes kivezetést dielektromos keverékkel, és csak a szükséges negatív vezetéket húzza ki külön vezetékkel.
A teljes szerkezetet megfelelő teljesítményű forrásból kell táplálni, kényelmes, ha a tápfeszültség állítható. Az én esetemben az áramforrás a TS-160-as csőtévéjük régi trafója, egyenirányításhoz egy kis táblán kondenzátoros diódahíd külön van csatlakoztatva, ez a képen látható.
Még az ilyen „kis teljesítményű” tranzisztorok, mint az IRF630 ebben az áramkörben sem melegednek fel nagyon, több perces folyamatos működés után csak kis radiátorokon maradnak melegek. Bár a hőleadás kicsi, különösen akkor, ha például IRFP450-560-at használunk, a megbízhatóság érdekében a képen látható kis radiátorok nem lesznek feleslegesek. A tervezés általános képe:
Befejező fényképek - amelyek nagyfeszültségű íveket ábrázolnak, valamint videót. A levegő áttörési feszültsége körülbelül 3 centiméter. Ahogy a videón is látható, ha a nagyfeszültségű elektródákat egymástól bizonyos távolságra helyezzük el, az ív nem ég, a transzformátor alapjáraton működik, miközben a „forró” csatlakozójáról lila kisülések is koronáznak. mint magától a háztól - amikor megjelennek, tanácsos az összes lehetséges meghibásodási helyet dielektromos vegyülettel elkülöníteni.Kérjük, vegye figyelembe, hogy a TDKS nemcsak nagy feszültséggel rendelkezik, hanem elegendő energiával is rendelkezik ahhoz, hogy elektromos sérülést okozzon, ha kézzel megérinti a nagyfeszültségű kivezetéseket. Még csak érintés sem szükséges ahhoz, hogy ív keletkezzen, tekintettel a meglehetősen nagy áttörési távolságra. Emlékeztetni kell arra is, hogy az áramkör kikapcsolása után a TDKS kimenet magas feszültsége továbbra is megmarad, mivel benne van egy kondenzátor, ezért a kikapcsolás után a nagyfeszültségű kapcsokat egymáshoz kell csatlakoztatni a kondenzátor kisütéséhez. Boldog építkezést!
