Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди




Високовольтна техніка — особливий напрямок в електроніці, що має свій неповторний дух, естетику і особливості. Тисячі ентузіастів по всьому світу будують різні конструкції, починаючи від простих умножителей і закінчуючи величезними генераторами Ван де Грааф і котушками Тесла — як правило, всі ці пристрої не мають будь-якого практичного застосування, їх цінність полягає саме в створенні барвистих високовольтних розрядів.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Найдоступнішим елементом, здатним виробляти високу напругу, з упевненістю можна назвати рядковий трансформатор — цей елемент присутній в будь-якому телевізорів кінескопів, на даний момент ціна на такі трансформатори стає дуже невелика, враховуючи, що кінескопні телевізори поступово відходять у минуле. Розрізнити можна два типи таких трансформаторів — ТДКС, з вбудованим помножувачем, і ТВС — «голий» трансформатор, умножитель до якого можна підключити окремо. І в тому і в іншому випадку для того, щоб змусити такий трансформатор виробляти високу напругу необхідна спеціальна схема, яка буде «качати» його первинну обмотку напругою високої частоти, ця частота може варіюватися в межах 1-100 кГц. Подібних схем в інтернеті представлено досить велику кількість, часто зустрічаються прості однотактний з використанням всього лише одного потужного транзистора, який з потрібною частотою замикає й розмикає ланцюг первинної обмотки рядкового трансформатора — такі схеми хоч і прості, але мають досить низьким ККД (транзистор сильно гріється) і малою потужністю, таким чином, не дозволяють розкрити весь потенціал трансформатора і зняти з нього максимально можливу потужність — а від потужності безпосередньо залежать довжина, сила і яскравість розрядів.

схема

Представлена ​​ж у цій статті схема є класичним полумостовим перетворювачем на основі мікросхеми IR2153, вона може розвивати досить велику потужність в навантаженні — до 500 ват при застосуванні відповідних транзисторів на виході, а з невеликими доробками і все кілька кіловат. При цьому сама схема виглядає вельми простий для збірки, не містить будь-яких дорогих елементів і володіє високою повторюваністю.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Навантаженням схеми служить індуктивність L1 — в нашому випадку це первинна обмотка рядкового трансформатора. Але також на основі даної схеми можна збирати і різні інші пристрої, де потрібна напруга високої частоти і великої амплітуди, наприклад, індукційний нагрівач. Нижче на зображенні для наочності показана форма сигналу на виході схеми без підключеного навантаження — практично ідеальні прямокутні імпульси.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди




Трохи про деталі і роботі перетворювача

Мікросхема IR2153 виступає в ролі двотактного генератора прямокутних імпульсів — двотактний він тому, що виходів два (5 і 7 висновки) і мікросхема управляє одночасно двома польовими транзисторами, верхнім і нижнім плечем. Дана мікросхема не є дефіцитною, на її основі побудовані деякі мережеві блоки живлення і інші імпульсні пристрої, ціна на неї в магазинах радіодеталей зазвичай не перевищує 100 рублів. Дана мікросхема зручна тим, що вже містить усередині стабілітрон, який дозволяє живити мікросхему від того ж напруги, що і навантаження — це напруга для ефективної роботи напівмоста має становити 100-300 вольт, таким чином, додатковий низьковольтний джерело для харчування логічної частини схеми не потрібно . Резистором, що обмежує струм через стабілітрон мікросхеми є R1 — його номінал на схемі позначений зірочкою. Опір даного резистора буде залежати від напруги живлення всієї схеми — чим більше напруга живлення, тим вище буде значення опору, розрахувати точне значення для будь-якої напруги харчування можна скориставшись калькулятором для розрахунку резистора стабилитрона. Зазначений на схемі номінал підійде для напруги живлення в 250 вольт. Також слід враховувати, що на даному резисторі буде розсіюватися деяка потужність, тому необхідно використовувати або один резистор на 1-3 вата, або кілька малопотужних паралельно, як зроблено на друкованій платі. Конденсатор С2 служить для фільтрації напруги живлення мікросхеми, його номінал може становити від 100 до 220 мкФ, напругу не менше 25 вольт. Конденсатор С1 — високовольтний з харчування, на його ємності не варто економити, адже від цього буде залежати потужність на навантаженні — при дуже маленькою ємності можуть виникнути просадки по харчуванню і потужність знизиться. Оптимальним буде значення в 470-680 мкФ, зверніть увагу, що даний конденсатор повинен бути розрахований на високу напругу живлення + деякий запас.
Схема і плата в архіві, який можна завантажити тут:
sdelaysam-svoimirukami_ru.zip
[41,91 Kb] (cкачиваний: 36)

Ланцюжок з елементів R2-C3 задає частоту, тому тут важливо застосувати якісний високочастотний конденсатор, підійде і звичайний плівковий. Чим більше ємність конденсатора — тим ним нижче частота роботи схеми, при зазначених номіналах вона приблизно дорівнює 80 кГц. Можна зібрати схему з фіксованою частотою, але найкращі результати можна отримати при можливості регулювати частоту, тому замість постійного резистора рекомендую встановити підлаштування на 20 ком, діапазон регулювань частоти можна підбирати також ємністю конденсатора. Конденсатор С4 — бажано застосувати неполярний танталовий, місткістю 20-30 мкФ, але підійде і звичайний електролітичний. Резистори R3, R4 служать для обмеження струму в затворах транзисторів, підійдуть на 10-30 Ом.
Особливу увагу варто приділити вибору силових транзисторів, адже саме вони будуть комутувати навантаження і від них буде залежати як ККД схеми, так і її надійність. Самим недорогим, але не найпотужнішим варіантом є IRF630 — вони підійдуть для роботи на напрузі не більше 150 вольт при не дуже великої потужності, я використовую саме їх. Використовувати тут можна практично будь-які потужні польові транзистори, враховувати при виборі слід їх максимальна робоча напруга, струм і опір відкритого каналу. Відповідними варіантами будуть також IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460, останні два є більш дорогими, але дозволять працювати на більш високих потужностях, до 500 ват. Конденсатори C5 і C6 утворюють дільник напруги, який необхідний для роботи полумостового перетворювача, застосувати тут можна плівкові конденсатори ємністю 1-2 мкФ, їх робоча напруга має бути також розрахована на напругу живлення + деякий запас. VD1 — діод, використовувати тут потрібно не звичайні діоди, а ультрашвидкі, наприклад UF4007 і аналогічні.

збірка перетворювача

Вся схема збирається на друкованій платі, яка додається до статті. Зверніть увагу, що схема «примхлива» в плані розведення, даний варіант плати є перевіреним, ніяких артефактів в роботі на ньому не виявлено. Плата виконується стандартним методом Лут, фотографії процесу виготовлення плати та запаювання деталей нижче.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Кілька слів про первинній обмотці — її необхідно намотати на феритових сердечнику трансформатора самостійно, так як штатні первинні обмотки не розраховані на велику потужність. Намотування не займає багато часу, достатньо всього 30-40 витків мідного емальованого дроту, його розтину не повинно бути занадто маленьким, інакше виникнуть втрати. Отриману обмотку необхідно з’єднати з платою проводами, при цьому їх довжина не повинна бути занадто великий.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як неважко здогадатися, висока напруга знімається з «гарячого» виведення трансформатора, зазвичай його можна відрізнити по товстої ізоляції. Мінусовій контакт на ТДКС розташований в нижній частині корпусу разом з усіма іншими висновками, знайти його просто — достатньо подивитися, на якому контакті запалиться дуга при тому, що піднесло «гарячого» виведення. Зверніть увагу, що нижня частина ТДКС на фотографії має почорніння — вони утворилися при роботі ТДКС з даної полумостовой схемою, так як трансформатор використовується практично на межі своїх можливостей, іноді між різними його висновками виникають пробої. Щоб їх уникнути, слід залити все висновки діелектричним компаундом, вивести тільки потрібний мінусовій окремим проводом.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Живити всю конструкцію потрібно від джерела з відповідною потужністю, зручно, якщо, напругу живлення можна регулювати. У моєму випадку джерелом живлення служить старий трансформатор їх лампового телевізора ТС-160, для випрямлення окремо підключений діодний міст з конденсаторами на невелику плату, його видно на фото.
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Навіть такі «малопотужні» транзистори, як IRF630 в даній схемі не сильно нагріваються, після декількох хвилин безперервної роботи вони залишаються лише теплими на невеликих радіаторах. Хоч і тепловиділення маленьке, особливо при використанні, наприклад, IRFP450-560, невеликі радіатори як на фото для надійності не будуть зайвими. Загальний вигляд конструкції:
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Укладають фотографії — на яких відображені високовольтні дуги, а також відео. Напруга пробою повітря приблизно дорівнює 3-м сантиметрам. Як видно на відео, якщо високовольтні електроди віднесені на деяку відстань один від одного, дуга не горить, і трансформатор працює в холосту, при цьому з його «гарячого» виведення, а також самого корпусу коронирующим фіолетові розряди — при їх появі бажано ізолювати всі можливі місця пробоїв діелектричним компаундом. Зверніть увагу, що ТДКС володіє не тільки високою напругою, але і достатню потужність для того, щоб завдати електротравму, якщо торкнутися руками високовольтних висновків. Для виникнення дуги дотик навіть не обов’язково, враховуючи досить велику відстань пробою. Слід також пам’ятати, що після виключення схеми висока напруга на виході ТДКС як і раніше зберігається, так як всередині присутній конденсатор, тому після вимкнення слід замикати між собою високовольтні виводи для розрядки цього конденсатора. вдалою збірки!
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди
Як зробити полумостовой перетворювач з ТДКС і спостерігати барвисті розряди

дивіться відео


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт домов и квартир своими руками