Yüksek voltaj teknolojisi, kendine özgü ruhu, estetiği ve özellikleri olan elektronikte özel bir yöndür. Dünya çapında binlerce meraklı, basit çarpanlardan devasa Van de Graaff jeneratörlerine ve Tesla bobinlerine kadar çeşitli tasarımlar inşa ediyor - kural olarak, tüm bu cihazların herhangi bir pratik uygulaması yoktur, değerleri tam olarak renkli yüksek voltajlı bobinlerin yaratılmasında yatmaktadır. voltaj deşarjları.
Yüksek voltaj üretebilen en uygun fiyatlı elemana güvenle hat transformatörü denilebilir - bu eleman herhangi bir CRT TV'de mevcuttur; şu anda, CRT TV'lerin yavaş yavaş popüler hale geldiği göz önüne alındığında, bu tür transformatörlerin fiyatı çok düşük hale geliyor. geçmiş. Bu tür transformatörlerin iki türü ayırt edilebilir - yerleşik çarpanlı TDKS ve çarpanın ayrı olarak bağlanabileceği "çıplak" bir transformatör olan TVS.Her iki durumda da, böyle bir transformatörün yüksek voltaj üretmesini sağlamak için, birincil sargısını yüksek frekanslı bir voltajla "pompalayacak" özel bir devreye ihtiyaç vardır; bu frekans 1-100 kHz arasında değişebilir. İnternette oldukça fazla sayıda benzer devre vardır, genellikle yalnızca bir güçlü transistör kullanan basit tek uçlu devreler vardır; bu devreler, bir hat transformatörünün birincil sargısının devresini gerekli frekansta kapatır ve açar - bu tür devreler, basit olmasına rağmen, oldukça düşük bir verimliliğe (transistör çok ısınır) ve düşük güce sahiptir, bu nedenle transformatörün tüm potansiyelinin ortaya çıkmasına ve mümkün olan maksimum gücün ondan çıkarılmasına izin vermez - ve transformatörün uzunluğu, gücü ve parlaklığı deşarjlar doğrudan güce bağlıdır.
Şema
Bu makalede sunulan devre, IR2153 mikro devresini temel alan klasik bir yarım köprü dönüştürücüdür; yükte oldukça fazla güç geliştirebilir - çıkışta uygun transistörler kullanıldığında 500 watt'a kadar ve küçük değişikliklerle bile birkaç kilowatt. Aynı zamanda devrenin montajı çok basit görünüyor, pahalı unsurlar içermiyor ve oldukça tekrarlanabilir.
Devrenin yükü L1 endüktansıdır - bizim durumumuzda hat transformatörünün birincil sargısıdır. Ancak bu devreyi temel alarak, yüksek frekanslı voltaj ve büyük genlik gerektiren, örneğin bir indüksiyonlu ısıtıcı gibi diğer çeşitli cihazları da monte etmek mümkündür. Açıklık sağlamak için, aşağıdaki resim, bağlı bir yük olmadan devrenin çıkışındaki sinyal şeklini göstermektedir - neredeyse ideal dikdörtgen darbeler.
Dönüştürücünün detayları ve çalışması hakkında biraz
IR2153 mikro devresi, itme-çekme dikdörtgen darbe üreteci görevi görür - itme-çekmedir çünkü iki çıkış vardır (pim 5 ve 7) ve mikro devre aynı anda iki alan etkili transistörü, üst ve alt kolları kontrol eder. Bu mikro devre yetersiz değil, bazı ağ güç kaynakları ve diğer anahtarlama cihazları temel alınarak inşa ediliyor, radyo bileşenleri mağazalarında fiyatı genellikle 100 rubleyi geçmiyor. Bu mikro devre, içinde zaten mikro devrenin yük ile aynı voltajdan beslenmesine izin veren bir zener diyotu içermesi açısından uygundur - yarım köprünün etkili çalışması için bu voltaj 100-300 volt olmalıdır, bu nedenle ek bir Devrenin mantıksal kısmına güç sağlamak için düşük voltaj kaynağına gerek yoktur. Mikro devrenin zener diyotu üzerinden akımı sınırlayan direnç R1'dir - değeri şemada yıldız işaretiyle işaretlenmiştir. Bu direncin direnci tüm devrenin besleme voltajına bağlı olacaktır - besleme voltajı ne kadar yüksek olursa direnç değeri de o kadar yüksek olur; zener diyot direncini hesaplamak için bir hesap makinesi kullanarak herhangi bir besleme voltajının kesin değerini hesaplayabilirsiniz. . Diyagramda belirtilen değer 250 voltluk bir besleme voltajı için uygundur. Ayrıca, bu direnç üzerinde bir miktar gücün dağılacağı da dikkate alınmalıdır, bu nedenle, baskılı devre kartında yapıldığı gibi, ya bir 1-3 watt'lık direncin ya da birkaç düşük güçlü direncin paralel olarak kullanılması gerekir. Kondansatör C2, mikro devrenin besleme voltajını filtrelemeye yarar, değeri 100 ila 220 μF arasında olabilir, voltaj en az 25 volttur.Kondansatör C1 yüksek voltajlı bir güç kaynağıdır; kapasitesinden tasarruf etmemelisiniz çünkü yükteki güç buna bağlı olacaktır - kapasite çok küçükse güç kesintileri meydana gelebilir ve güç azalacaktır. Optimum değer 470-680 uF olacaktır; bu kapasitörün yüksek besleme voltajı + bir miktar marj için tasarlanması gerektiğini unutmayın.
R2-C3 element zinciri frekansı ayarlar, bu nedenle burada yüksek kaliteli bir yüksek frekans kapasitörünün kullanılması önemlidir; normal bir film kapasitör işe yarayacaktır. Kapasitörün kapasitansı ne kadar büyük olursa devrenin çalışma frekansı o kadar düşük olur; belirtilen değerlerde yaklaşık 80 kHz'e eşittir. Sabit frekanslı bir devre kurabilirsiniz, ancak en iyi sonuçlar frekansı ayarlayabilirseniz elde edilebilir, bu nedenle sabit bir direnç yerine 20 kOhm'luk bir düzeltici takmanızı öneririm; frekans ayar aralığı da seçilebilir. kapasitörün kapasitansı. Kondansatör C4 - 20-30 µF kapasiteli, polar olmayan bir tantal kapasitör kullanılması tavsiye edilir, ancak normal bir elektrolitik olan da işe yarayacaktır. Dirençler R3, R4, 10-30 Ohm'a uygun transistörlerin kapılarındaki akımı sınırlamaya yarar.
Güç transistörlerinin seçimine özellikle dikkat edilmelidir çünkü yükü değiştirecek olanlar onlardır ve hem devrenin verimliliği hem de güvenilirliği onlara bağlı olacaktır. En ucuz, ancak en güçlü seçenek IRF630'dur - 150 volttan fazla olmayan voltajlarda çok fazla güçle çalışmaya uygun değiller, onları kullanıyorum.Burada neredeyse tüm güçlü alan etkili transistörleri kullanabilirsiniz, seçim yaparken maksimum çalışma voltajını, akımı ve açık kanal direncini dikkate almalısınız. Uygun seçenekler ayrıca IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460 olabilir, son ikisi daha pahalıdır ancak 500 watt'a kadar daha yüksek güçlerde çalışmanıza olanak tanır. Kondansatörler C5 ve C6, yarım köprü dönüştürücünün çalışması için gerekli olan bir voltaj bölücü oluşturur; burada 1-2 μF kapasiteli film kapasitörleri kullanılabilir; çalışma voltajları da besleme voltajı + bazılarına göre tasarlanmalıdır. rezerve. VD1 bir diyottur, burada sıradan diyotları değil, ultra hızlı olanları, örneğin UF4007 ve benzerlerini kullanmanız gerekir.
Dönüştürücü tertibatı
Devrenin tamamı, ürüne iliştirilmiş bir baskılı devre kartı üzerine monte edilmiştir. Devrenin kablolama açısından "kaprisli" olduğunu lütfen unutmayın, kartın bu versiyonu test edildi, üzerinde yapılan çalışmalarda herhangi bir eser tespit edilmedi. Levha standart LUT yöntemi kullanılarak yapılmıştır, levhanın yapım ve parçaların yapıştırılması işlemlerinin fotoğrafları aşağıdadır.
Birincil sargı hakkında birkaç söz - standart birincil sargılar yüksek güç için tasarlanmadığından transformatörün ferrit çekirdeğine kendiniz sarılmalıdır. Sarma fazla zaman almaz, sadece 30-40 tur emaye bakır tel yeterlidir, kesiti çok küçük olmamalıdır, aksi takdirde kayıplar meydana gelir. Ortaya çıkan sarım panele tellerle bağlanmalı ve uzunlukları çok uzun olmamalıdır.
Tahmin edebileceğiniz gibi, genellikle kalın yalıtımla tanımlanabilen transformatörün "sıcak" terminalinden yüksek voltaj çıkarılır.TDKS'deki negatif kontak, diğer tüm terminallerle birlikte kasanın alt kısmında bulunur; bulunması kolaydır - sadece "sıcak" terminale yaklaşıldığında arkın hangi kontağın yanacağına bakın. Fotoğraftaki TDKS'nin alt kısmının karardığını lütfen unutmayın - bunlar TDKS bu yarım köprü devresiyle çalışırken oluşmuşlardır, çünkü transformatör neredeyse kapasitesinin sınırına kadar kullanıldığından, bazen farklı terminalleri arasında arızalar meydana gelir. . Bunlardan kaçınmak için, tüm terminalleri dielektrik bir bileşikle doldurmalı ve ayrı bir kabloyla yalnızca gerekli negatif kabloyu çıkarmalısınız.
Tüm yapıya uygun güce sahip bir kaynaktan güç verilmelidir, besleme voltajının ayarlanabiliyor olması uygundur. Benim durumumda güç kaynağı TS-160 tüplü TV'lerinin eski transformatörüdür, düzeltme için küçük bir kart üzerinde kapasitörlü bir diyot köprüsü ayrı olarak bağlanmıştır, fotoğrafta görülebilir.
Bu devredeki IRF630 gibi "düşük güçlü" transistörler bile çok ısınmaz, birkaç dakikalık sürekli çalışmadan sonra yalnızca küçük radyatörlerde sıcak kalırlar. Isı dağılımı küçük olsa da, özellikle IRFP450-560 kullanıldığında, güvenilirlik açısından fotoğraftaki gibi küçük radyatörler gereksiz olmayacaktır. Tasarımın genel görünümü:
Yüksek gerilim arklarını ve videoyu gösteren sonuç fotoğrafları. Havanın arıza voltajı yaklaşık 3 santimetredir. Videoda görülebileceği gibi, yüksek gerilim elektrotları birbirinden belirli bir mesafeye yerleştirildiğinde ark yanmaz ve transformatör boşta çalışır, aynı zamanda "sıcak" terminalinden mor deşarjlar da koronalanır. mahfazanın kendisinden olduğu gibi - göründüklerinde, olası tüm arıza yerlerinin dielektrik bileşik ile izole edilmesi tavsiye edilir.TDKS'nin yalnızca yüksek voltaja sahip olmadığını, aynı zamanda yüksek voltaj terminallerine ellerinizle dokunduğunuzda elektrik yaralanmasına neden olabilecek yeterli güce sahip olduğunu lütfen unutmayın. Oldukça büyük kırılma mesafesi göz önüne alındığında, bir ark oluşması için dokunmaya bile gerek yoktur. Ayrıca devreyi kapattıktan sonra TDKS çıkışındaki yüksek voltajın içeride bir kondansatör olduğu için hala kaldığı, bu nedenle kapatıldıktan sonra bu kondansatörü boşaltmak için yüksek voltaj terminallerinin birbirine bağlanması gerektiği unutulmamalıdır. Mutlu bina!
