Høyspentteknologi er en spesiell retning innen elektronikk, som har sin egen unike ånd, estetikk og egenskaper. Tusenvis av entusiaster rundt om i verden bygger forskjellige design, alt fra enkle multiplikatorer til enorme Van de Graaff-generatorer og Tesla-spoler - som regel har ikke alle disse enhetene noen praktisk anvendelse, verdien deres ligger nettopp i å skape fargerike høy- spenningsutladninger.
Det rimeligste elementet som er i stand til å generere høyspenning kan trygt kalles en linjetransformator - dette elementet er til stede i enhver CRT-TV; for øyeblikket blir prisen på slike transformatorer veldig lav, gitt at CRT-TVer gradvis blir en ting av fortiden. To typer slike transformatorer kan skilles - TDKS, med en innebygd multiplikator, og TVS - en "bar" transformator, som multiplikatoren kan kobles til separat.I begge tilfeller, for å få en slik transformator til å produsere høyspenning, er det nødvendig med en spesiell krets som vil "pumpe" primærviklingen med en høyfrekvent spenning; denne frekvensen kan variere mellom 1-100 kHz. Det er et ganske stort antall lignende kretser på Internett, ofte enkle ensidige kretser som bruker bare en kraftig transistor, som lukker og åpner kretsen til primærviklingen til en linjetransformator med den nødvendige frekvensen - slike kretser, selv om de er enkle, har en ganske lav virkningsgrad (transistoren blir veldig varm) og lav effekt, slik at transformatorens fulle potensial ikke blir avslørt og maksimal mulig kraft fjernes fra den - og lengden, styrken og lysstyrken til transformatoren. utladninger er direkte avhengig av effekten.
Opplegg
Kretsen presentert i denne artikkelen er en klassisk halvbro-omformer basert på IR2153-mikrokretsen; den kan utvikle ganske mye kraft i belastningen - opptil 500 watt ved bruk av passende transistorer ved utgangen, og med mindre modifikasjoner til og med en noen kilowatt. Samtidig ser selve kretsen veldig enkel ut å montere, inneholder ingen dyre elementer og er svært repeterbar.
Belastningen til kretsen er induktansen L1 - i vårt tilfelle er det primærviklingen til linjetransformatoren. Men også basert på denne kretsen er det mulig å sette sammen forskjellige andre enheter som krever høyfrekvent spenning og stor amplitude, for eksempel en induksjonsvarmer. For klarhetens skyld viser bildet nedenfor signalformen ved utgangen av kretsen uten tilkoblet last - nesten ideelle rektangulære pulser.
Litt om detaljene og driften av omformeren
IR2153 mikrokretsen fungerer som en push-pull rektangulær pulsgenerator - den er push-pull fordi det er to utganger (pinne 5 og 7) og mikrokretsen styrer samtidig to felteffekttransistorer, øvre og nedre armer. Denne mikrokretsen er ikke mangelvare; noen nettverksstrømforsyninger og andre svitsjenheter er bygget på dens basis; prisen for den i radiokomponentbutikker overstiger vanligvis ikke 100 rubler. Denne mikrokretsen er praktisk ved at den allerede inneholder en zenerdiode inne, som gjør at mikrokretsen kan drives fra samme spenning som lasten - denne spenningen for effektiv drift av halvbroen bør være 100-300 volt, og dermed en ekstra lavspenningskilde er ikke nødvendig for å drive den logiske delen av kretsen. Motstanden som begrenser strømmen gjennom zenerdioden til mikrokretsen er R1 - verdien er merket med en stjerne i diagrammet. Motstanden til denne motstanden vil avhenge av forsyningsspenningen til hele kretsen - jo høyere forsyningsspenning, desto høyere vil motstandsverdien være; du kan beregne den nøyaktige verdien for enhver forsyningsspenning ved å bruke en kalkulator for å beregne zenerdiodemotstanden . Rangeringen angitt i diagrammet er egnet for en forsyningsspenning på 250 volt. Det bør også tas med i betraktningen at noe strøm vil forsvinne på denne motstanden, så det er nødvendig å bruke enten én 1-3 watt motstand, eller flere laveffekts-motstander parallelt, som gjort på et kretskort. Kondensator C2 tjener til å filtrere forsyningsspenningen til mikrokretsen; verdien kan være fra 100 til 220 μF, spenningen er minst 25 volt.Kondensator C1 er en høyspent strømforsyning; du bør ikke spare på kapasiteten, fordi kraften ved belastningen vil avhenge av den - hvis kapasiteten er for liten, kan det oppstå strømbrudd og strømmen vil avta. Den optimale verdien vil være 470-680 uF; merk at denne kondensatoren må være designet for en høy forsyningsspenning + en viss margin.
Kjeden av elementer R2-C3 setter frekvensen, så det er viktig å bruke en høyfrekvent kondensator av høy kvalitet her; en vanlig filmkondensator vil gjøre det. Jo større kapasitansen til kondensatoren er, desto lavere er driftsfrekvensen til kretsen; ved de angitte verdiene er den omtrent lik 80 kHz. Du kan sette sammen en krets med en fast frekvens, men de beste resultatene kan oppnås hvis du kan justere frekvensen, så i stedet for en konstant motstand, anbefaler jeg å installere en 20 kOhm trimmer; området for frekvensjusteringer kan også velges av kapasitans til kondensatoren. Kondensator C4 - det er tilrådelig å bruke en ikke-polar tantalkondensator med en kapasitet på 20-30 µF, men en vanlig elektrolytisk en vil gjøre det. Motstander R3, R4 tjener til å begrense strømmen i portene til transistorer, egnet for 10-30 ohm.
Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot valget av krafttransistorer, fordi det er de som vil bytte belastningen, og både effektiviteten til kretsen og dens pålitelighet vil avhenge av dem. Det rimeligste, men ikke det kraftigste alternativet er IRF630 - de er egnet for drift ved spenninger på ikke mer enn 150 volt med ikke for mye strøm, jeg bruker dem.Du kan bruke nesten alle kraftige felteffekttransistorer her; når du velger, bør du ta hensyn til deres maksimale driftsspenning, strøm og åpen kanalmotstand. Egnede alternativer vil også være IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460, de to siste er dyrere, men vil tillate deg å operere med høyere effekter, opptil 500 watt. Kondensatorer C5 og C6 danner en spenningsdeler, som er nødvendig for driften av en halvbro-omformer; filmkondensatorer med en kapasitet på 1-2 μF kan brukes her; deres driftsspenning må også være designet for forsyningsspenningen + noe reservere. VD1 er en diode; her må du ikke bruke vanlige dioder, men ultraraske, for eksempel UF4007 og lignende.
Omformer montering
Hele kretsen er satt sammen på et trykt kretskort, som er festet til artikkelen. Vær oppmerksom på at kretsen er "lunefull" når det gjelder ledninger; denne versjonen av brettet er testet, ingen artefakter ble oppdaget i arbeidet med det. Platen er laget etter standard LUT-metoden, fotografier av prosessen med å lage brettet og forsegling av delene er nedenfor.
Noen få ord om primærviklingen - den må vikles på ferrittkjernen til transformatoren selv, siden standard primærviklinger ikke er designet for høy effekt. Vikling tar ikke mye tid, bare 30-40 omdreininger med emaljert kobbertråd er nok, tverrsnittet bør ikke være for lite, ellers vil tap oppstå. Den resulterende viklingen må kobles til brettet med ledninger, og lengden bør ikke være for lang.
Som du kanskje gjetter, fjernes høyspenning fra den "varme" terminalen på transformatoren, som vanligvis kan identifiseres av tykk isolasjon.Den negative kontakten på TDKS er plassert i den nedre delen av kabinettet sammen med alle de andre terminalene; det er lett å finne - bare se på hvilken kontakt lysbuen vil lyse når den "varme" terminalen nærmes. Vær oppmerksom på at den nedre delen av TDKS på bildet har sverting - de ble dannet da TDKS arbeidet med denne halvbrokretsen, siden transformatoren brukes nesten til grensen av dens evner, oppstår noen ganger sammenbrudd mellom de forskjellige terminalene. . For å unngå dem, bør du fylle alle terminalene med en dielektrisk forbindelse, og bare ta ut den nødvendige negative ledningen med en separat ledning.
Hele strukturen må drives fra en kilde med passende strøm; det er praktisk hvis forsyningsspenningen kan justeres. I mitt tilfelle er strømkilden den gamle transformatoren til deres TS-160 rør-TV; for retting er en diodebro med kondensatorer på et lite kort koblet separat, det kan sees på bildet.
Selv slike "laveffekts"-transistorer som IRF630 i denne kretsen blir ikke veldig varme; etter flere minutter med kontinuerlig drift forblir de bare varme på små radiatorer. Selv om varmeavledningen er liten, spesielt ved bruk av for eksempel IRFP450-560, vil små radiatorer som på bildet for pålitelighet ikke være overflødige. Generelt syn på designet:
Avsluttende fotografier - som viser høyspentbuer, samt video. Nedbrytningsspenningen til luft er omtrent 3 centimeter. Som det kan ses i videoen, hvis høyspentelektrodene er plassert i en viss avstand fra hverandre, brenner ikke lysbuen, og transformatoren fungerer på tomgang, mens fiolette utladninger koronas fra den "varme" terminalen, også fra selve huset - når de vises, er det tilrådelig å isolere alle mulige steder for sammenbrudd av dielektrisk forbindelse.Vær oppmerksom på at TDKS ikke bare har høy spenning, men også tilstrekkelig kraft til å forårsake elektrisk skade hvis du berører høyspenningsterminalene med hendene. Berøring er ikke engang nødvendig for at en bue skal oppstå, gitt den ganske store sammenbruddsavstanden. Det bør også huskes at etter å ha slått av kretsen, forblir høyspenningen ved TDKS-utgangen fortsatt, siden det er en kondensator inne, så etter å ha slått av, bør høyspenningsterminalene kobles til hverandre for å utlade denne kondensatoren. Lykke til med å bygge!
