Højspændingsteknologi er en særlig retning inden for elektronik, som har sin egen unikke ånd, æstetik og egenskaber. Tusindvis af entusiaster rundt om i verden bygger forskellige designs, lige fra simple multiplikatorer til enorme Van de Graaff-generatorer og Tesla-spoler - som regel har alle disse enheder ingen praktisk anvendelse, deres værdi ligger netop i skabelsen af farverige høj- spændingsudladninger.
Det mest overkommelige element, der er i stand til at generere højspænding, kan med sikkerhed kaldes en linjetransformator - dette element er til stede i ethvert CRT-tv; i øjeblikket er prisen på sådanne transformere ved at blive meget lav, da CRT-tv'er gradvist bliver en ting af fortiden. Der kan skelnes mellem to typer af sådanne transformere - TDKS, med en indbygget multiplikator, og TVS - en "bar" transformer, hvortil multiplikatoren kan tilsluttes separat.I begge tilfælde, for at få en sådan transformer til at producere højspænding, kræves der et specielt kredsløb, der vil "pumpe" sin primære vikling med en højfrekvent spænding; denne frekvens kan variere mellem 1-100 kHz. Der er et ret stort antal lignende kredsløb på internettet, ofte simple enkelt-endede kredsløb, der kun bruger en kraftfuld transistor, som lukker og åbner kredsløbet af primærviklingen af en linjetransformator med den nødvendige frekvens - sådanne kredsløb, selvom de er enkle, har en forholdsvis lav virkningsgrad (transistoren bliver meget varm) og lav effekt, og tillader derfor ikke transformatorens fulde potentiale at blive afsløret og den maksimalt mulige effekt fjernes fra den - og længden, styrken og lysstyrken af udladninger afhænger direkte af effekten.
Ordning
Kredsløbet, der præsenteres i denne artikel, er en klassisk halvbro-konverter baseret på IR2153-mikrokredsløbet; det kan udvikle en hel del effekt i belastningen - op til 500 watt ved brug af de passende transistorer ved udgangen, og med mindre modifikationer endda en få kilowatt. Samtidig ser selve kredsløbet meget enkelt ud at samle, indeholder ingen dyre elementer og er meget gentageligt.
Belastningen af kredsløbet er induktansen L1 - i vores tilfælde er det den primære vikling af linjetransformatoren. Men også baseret på dette kredsløb er det muligt at samle forskellige andre enheder, der kræver højfrekvent spænding og stor amplitude, for eksempel en induktionsvarmer. For klarhedens skyld viser billedet nedenfor signalformen ved udgangen af kredsløbet uden en tilsluttet belastning - næsten ideelle rektangulære impulser.
Lidt om detaljerne og betjeningen af konverteren
IR2153 mikrokredsløbet fungerer som en push-pull rektangulær impulsgenerator - den er push-pull, fordi der er to udgange (ben 5 og 7), og mikrokredsløbet styrer samtidigt to felteffekttransistorer, den øvre og nedre arm. Dette mikrokredsløb er ikke en mangelvare; nogle netværksstrømforsyninger og andre omskiftningsenheder er bygget på dets grundlag; prisen for det i radiokomponentbutikker overstiger normalt ikke 100 rubler. Dette mikrokredsløb er praktisk, fordi det allerede indeholder en zenerdiode indeni, som gør det muligt for mikrokredsløbet at blive strømforsynet fra samme spænding som belastningen - denne spænding til effektiv drift af halvbroen skal være 100-300 volt, således en ekstra lavspændingskilde er ikke nødvendig for at drive den logiske del af kredsløbet. Modstanden, der begrænser strømmen gennem mikrokredsløbets zenerdiode, er R1 - dens værdi er markeret med en stjerne i diagrammet. Modstanden af denne modstand vil afhænge af forsyningsspændingen for hele kredsløbet - jo højere forsyningsspændingen er, jo højere modstandsværdien vil være; du kan beregne den nøjagtige værdi for enhver forsyningsspænding ved at bruge en lommeregner til at beregne zenerdiodemodstanden . Den værdi, der er angivet i diagrammet, er egnet til en forsyningsspænding på 250 volt. Det skal også tages i betragtning, at en del strøm vil blive afgivet på denne modstand, så det er nødvendigt at bruge enten én 1-3 watt modstand, eller flere laveffekts-modstande parallelt, som det gøres på et printkort. Kondensator C2 tjener til at filtrere mikrokredsløbets forsyningsspænding; dens værdi kan være fra 100 til 220 μF, spændingen er mindst 25 volt.Kondensator C1 er en højspændingsstrømforsyning; du bør ikke spare på dens kapacitet, fordi strømmen ved belastningen vil afhænge af den - hvis kapaciteten er for lille, kan der opstå strømudtag, og strømmen vil falde. Den optimale værdi ville være 470-680 uF; bemærk, at denne kondensator skal være designet til en høj forsyningsspænding + en vis margin.
Kæden af elementer R2-C3 sætter frekvensen, så det er vigtigt at bruge en høj-kvalitets højfrekvent kondensator her; en almindelig filmkondensator vil klare sig. Jo større kapacitansen på kondensatoren er, jo lavere er kredsløbets driftsfrekvens; ved de angivne værdier er den omtrent lig med 80 kHz. Du kan samle et kredsløb med en fast frekvens, men de bedste resultater kan opnås, hvis du kan justere frekvensen, så i stedet for en konstant modstand, anbefaler jeg at installere en 20 kOhm trimmer; frekvensjusteringsområdet kan også vælges af kondensatorens kapacitans. Kondensator C4 - det er tilrådeligt at bruge en ikke-polær tantalkondensator med en kapacitet på 20-30 µF, men en almindelig elektrolytisk en vil gøre det. Modstande R3, R4 tjener til at begrænse strømmen i portene til transistorer, egnet til 10-30 ohm.
Der skal lægges særlig vægt på valget af krafttransistorer, fordi det er dem, der vil skifte belastningen, og både effektiviteten af kredsløbet og dets pålidelighed vil afhænge af dem. Den billigste, men ikke den mest kraftfulde mulighed er IRF630 - de er velegnede til drift ved spændinger på højst 150 volt med ikke for meget strøm, jeg bruger dem.Du kan bruge næsten alle kraftfulde felteffekttransistorer her; når du vælger, skal du tage højde for deres maksimale driftsspænding, strøm og åben-kanal modstand. Egnede muligheder ville også være IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460, de sidste to er dyrere, men vil give dig mulighed for at arbejde med højere ydelser, op til 500 watt. Kondensatorer C5 og C6 danner en spændingsdeler, som er nødvendig for driften af en halvbrokonverter; her kan anvendes filmkondensatorer med en kapacitet på 1-2 μF; deres driftsspænding skal også være designet til forsyningsspændingen + nogle reservere. VD1 er en diode; her skal du ikke bruge almindelige dioder, men ultrahurtige, for eksempel UF4007 og lignende.
Konverter samling
Hele kredsløbet er samlet på et printkort, som er fastgjort til artiklen. Bemærk venligst, at kredsløbet er "ludefuldt" med hensyn til ledninger; denne version af kortet er testet, ingen artefakter blev opdaget i arbejdet på det. Pladen er lavet efter standard LUT-metoden, fotografier af processen med at lave pladen og forsegling af delene er nedenfor.
Et par ord om primærviklingen - den skal selv vikles på transformatorens ferritkerne, da standard primærviklinger ikke er designet til høj effekt. Vikling tager ikke meget tid, kun 30-40 omdrejninger af emaljeret kobbertråd er nok, dets tværsnit bør ikke være for lille, ellers vil der opstå tab. Den resulterende vikling skal forbindes til brættet med ledninger, og deres længde bør ikke være for lang.
Som du måske kan gætte, fjernes højspænding fra transformatorens "varme" terminal, som normalt kan identificeres ved tyk isolering.Den negative kontakt på TDKS er placeret i den nederste del af kabinettet sammen med alle de andre terminaler; den er let at finde - se bare hvilken kontakt lysbuen vil lyse, når den "varme" terminal nærmes. Bemærk venligst, at den nederste del af TDKS'en på billedet er sortfarvet - de blev dannet, da TDKS'en arbejdede med dette halvbro-kredsløb, da transformatoren bruges næsten til grænsen af dens kapacitet, forekommer der nogle gange sammenbrud mellem dens forskellige terminaler . For at undgå dem skal du fylde alle terminalerne med en dielektrisk forbindelse og kun tage den nødvendige negative ledning ud med en separat ledning.
Hele strukturen skal strømforsynes fra en kilde med passende strøm; det er praktisk, hvis forsyningsspændingen kan justeres. I mit tilfælde er strømkilden den gamle transformer på deres TS-160 rør-tv; til ensretning er en diodebro med kondensatorer på et lille bord separat forbundet, det kan ses på billedet.
Selv sådanne "laveffekt" transistorer som IRF630 i dette kredsløb bliver ikke meget varme; efter flere minutters kontinuerlig drift forbliver de kun varme på små radiatorer. Selvom varmeafledningen er lille, især ved brug af for eksempel IRFP450-560, vil små radiatorer som på billedet for pålidelighed ikke være overflødige. Generelt billede af designet:
Afsluttende fotografier - som afbilder højspændingsbuer, samt video. Luftens gennembrudsspænding er cirka 3 centimeter. Som det kan ses i videoen, hvis højspændingselektroderne er placeret i en vis afstand fra hinanden, brænder lysbuen ikke, og transformatoren kører i tomgang, mens violette udladninger koronas fra dens "varme" terminal. fra selve huset - når de vises, er det tilrådeligt at isolere alle mulige nedbrudssteder med dielektrisk forbindelse.Bemærk venligst, at TDKS ikke kun har højspænding, men også tilstrækkelig strøm til at forårsage elektrisk skade, hvis du rører ved højspændingsterminalerne med dine hænder. Berøring er ikke engang nødvendigt for at der opstår en bue, givet den ret store nedbrydningsafstand. Det skal også huskes, at efter slukning af kredsløbet forbliver højspændingen ved TDKS-udgangen stadig, da der er en kondensator indeni, så efter slukning skal højspændingsterminalerne forbindes med hinanden for at aflade denne kondensator. Glad bygning!
