В быту часто необходим мощный источник питания на фиксированное напряжение. Он может быть использован в качестве зарядного устройства, для питания звуковой аппаратуры (усилителей) и т.д. Подобные блоки питания целесообразно выполнять по импульсной схеме. Такая схемотехника позволяет создавать легкие и мощные источники постоянного напряжения. Сложность схемы начинает отходить на второй план перед ее преимуществами уже при токах нагрузки более 2А. Сделать импульсный блок питания можно своими руками при наличии приборов и определенной квалификации.
Виды и принцип работы импульсных источников питания
Основной принцип работы импульсного источника питания (ИИП) состоит в том, что постоянное напряжение (выпрямленное сетевое или от стороннего источника) преобразовывается в импульсное частотой до сотен килогерц. За счет этого намоточные детали (трансформаторы, дроссели) получаются легкими и компактными.
Принципиально ИИП делятся на две категории:
- с импульсным трансформатором;
- с накопительной индуктивностью (она также может иметь вторичные обмотки)
Первые подобны обычным трансформаторным сетевым блокам питания, выходное напряжение у них регулируется изменением среднего тока через обмотку трансформатора. Вторые работают по другому принципу – у них регулируется изменением количества накопленной энергии.
По другим признакам ИИП можно разделить на нестабилизированные и стабилизированные, однополярные и двухполярные и т.п. Эти особенности не носят столь принципиального характера.
Источник постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Схема
Конструкция блока питания HVDC.
Для таких цепей, как счетчики Гейгера, трубки Никси и датчики, требуются источники постоянного тока высокого напряжения (HVDC).
На рынке доступны различные типы блоков питания HVDC, в том числе удвоитель напряжения, преобразователь с обратной связью и повышающий преобразователь. Некоторые из них имеют низкую выходную мощность по току.
Но при правильных вычислениях с использованием базовых формул повышающего преобразования мы можем добиться поставок HVDC, способных к чистой и высокой токовой емкости.
Здесь представлен дизайн повышающего преобразователя с использованием преобразователя постоянного тока MC34063. Авторский прототип показан на рис. 1. Товары для изобретателей.
Структурная и принципиальная схема основных частей блока
Обобщенная структурная схема импульсного БП.
На входе блока питания устанавливается сетевой фильтр. Принципиально на работу самодельного или промышленного импульсного блока питания он не влияет – все будет функционировать без него. Но отказываться от схемы фильтрации нельзя – из-за крайне нелинейной формы потребляемого тока импульсные источники интенсивно «сыплют» помехами в бытовую сеть 220 вольт. По этой причине работающие от этой же сети устройства на микропроцессорах и микроконтроллерах – от электронных часов до компьютеров – будут работать со сбоями.
Схема сетевого фильтра.
Назначение входного устройства — защита от двух видов помех:
- синфазной (несимметричной) – возникает между любым проводом и землей (корпусом) БП;
- дифференциальной (симметричной) – между проводами (полюсами) питания.
Фильтр, как и весь блок питания, на входе защищен предохранителем F (плавким или самовосстанавливающимся). После предохранителя стоит варистор – резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Пока входное напряжение в норме, сопротивление варистора велико и он не оказывает никакого действия на работу схемы. Если напряжение повышается, сопротивление варистора резко просаживается, что вызывает увеличение тока и сгорание предохранителя.
Конденсаторы Cx блокируют дифференциальные помехи на входе и выходе фильтра в диапазоне до 30 МГц. На частоте 50 Гц их сопротивление велико, поэтому влияния на сетевое напряжение они не оказывают. Их емкость может быть выбрана от 10 до 330 нФ. Резистор Rd устанавливается для безопасности – через него разряжаются конденсаторы после отключения питания.
Синфазные помехи подавляет фильтр на Cy и L. Их значения для частоты среза f связаны формулой Томпсона:
f=1/(2*π*√L*C), где:
- f – частота среза в кГц (берется частота преобразования импульсника);
- L – индуктивность дросселя, мкГн;
- С – емкость Cy, мкФ.
Синфазный дроссель наматывается на ферритовом кольце. Обмотки одинаковые, мотаются на противоположных сторонах.
Конструктив синфазного дросселя.
В отличие от выходного фильтра, на расчет элементов фильтра защиты от помех номинальный ток БП не влияет, за исключением провода, которым наматывается дроссель.
После фильтра сетевое напряжение выпрямляется. В большинстве случаев используется стандартный двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Как сделать строчный трансформатор своими руками. Что можно сделать из строчного трансформатора
Главная / Железо ПК
С этим устройством знакомы наверное все, кто занимался когда-либо высоковольтной техникой. Оно представляет собой блокинг-генератор, нагрузкой которого является первичная обмотка строчника. Частота генерации находится где-то в районе 20 кГц. Она зависит от величины зазора в сердечнике строчника. Чем он больше, тем она выше. Однако оптимальная величина зазора — 0,1-0,5мм. При отсутствии зазора сердечник сильно нагревается из-за его перенасыщения. Теперь к схеме. Схема невероятно простая, и наверное является самой простой схемой для создания высокого напряжения:))) Резисторы R1 и R2 должны иметь мощность не менее 2-х, а лучше 10 ватт. Транзистор VT1-типа КТ805 — для выходной мощности до 30 ватт и 2N3055 — для выходной мощности до 120 ватт. Его нужно установить на радиатор с полезной площадью не менее 500, а лучше 1000 кв.см (для мощности в 120 ватт). Нужно сказать, что с транзистором КТ805 нельзя подавать на схему больше 12 В. Т.е можно, но транзистор может не выдержать. Сам сжёг таким образом целых пять транзисторов КТ805. Блок питания лучше разместить рядом с генератором. Для него подойдёт любой трансформатор с выходным напряжением от 12В до 36 В при силе тока не менее 3 А. Диодный мост должен быть собран из мощных диодов, например Д242. Про конденсатор можно сказать одно — чем больше ёмкость, тем лучше. Однако 10000 МкФ 50 В вполне достаточно. При низковольтном питании можно ёмкость уменьшить до 2000 Мкф. Строчник лучше взять от чёрно-белого телика, я лично использовал строчник ТВС-110ЛА. Строчник следует переделать: I. Разобрать сердечник на 2 п-образные половинки; II. Снять первичные обмотки (они больше не нужны); III. Изготовить из толстого картона каркас для новых первичных обмоток; IV. Намотать новые первичные обмотки: а) 1-2 — проводом толщиной 0,6-0,8 мм, 2-3 витка; б) 3-4 — проводом толщиной 1-1,5 мм, 5-6 витков; Обмотки должны быть подключены один в один как на схеме, иначе работать не будет. V. Поставить первичные обмотки на седечник вместе с повышающей и скрепить сердечник. Всё конструкция монтируется на подставке из надёжного диэлектрика, например, из фанеры. Не ленись делать нормальный девайс. Поленишься, сделаешь «кучку деталей в коробочке из-под конфет», дороже выйдет. Сам в этом лично убедился, сжёг три транзистора:(( После сборки прибор следует включить в сеть. Если всё собрано верно, то между выводами повышающей обмотки при их сближении на 5-10мм, образуется дуга, которая растягивается до 2-х и более сантиметров (зависит от мощности трансформатора питания и от количества витков вторички). Если же дуги нет, то следует поменять местами выводы 1-2. Если и после этого разряд отсутствует, то скорее всего или транзистор горелый, или обмотка горелая:((( Ещё хочу предупредить, что если ты, держась одной рукой за плазменный шар случайно коснёшься рукой радиатора, то транзистор сразу же сдохнет, поэтому лучше не касайся его руками во время работы строчника.
ОПЫТЫ СО СТРОЧНИКОМ: 1) Плазменный шар. Для этого опыта понадобится обычная лампочка. Один вывод заземляется, другой подсоединяется к лампочке, при этом внутри неё образуются красивые разряды. ВНИМАНИЕ: При большой мощности разряды могут сильно нагреть лампу и привести к ожогам. Также не следует касаться лампы металлическим предметом, т.к. дуга расплавит стекло и испортит лампу. 2) Лестница Иакова. Это два электрода, расположенные, как на рисунке. В нижней точке возникает дуга, воздух нагревается и поднимается вверх, дуга тоже поднимается наверх и гаснет, затем процесс повторяется. 3) Умножитель. Он подключается, как на рисунке. Лучше взять умножитель УН 9-27. На выходе умножителя разряд будет ярко-синего цвета и раза в три длиннее, чем без него. ВНИМАНИЕ: На выходе строчника напряжение высокое, но сила тока небольшая. От него тебя может сильно ударить током и ты получишь ожоги. Тем не менее, тебя никогда не убьёт ток строчника:))) А вот конденсаторы умножителя выдают ток, достаточный для твоей смерти =(((
Применение у этого прибора весьма обширное. Оно не ограничивается питанием плазменных шаров и лестниц Иакова. Его можно использовать в качестве зажигалки для газа (при этом не требуется большая мощность), ионизатора воздуха (придётся собрать умножитель для отрицательного напряжения, УН 9-27 не пойдёт, там положительное напряжениё на выходе). Некоторые говорят, что в этой схеме работают не все строчники. Это — абсолютная ложь. Работать будут не только строчники, но и любые трансформаторы с ферритовым сердечником. Нужно лишь знать, что сейчас продаются строчники со встроенным умножителем. Устройство будет работать, но плазменный шар или лестницу Иакова от него не запитаешь. Но если это и не надо,то можно использовать этот аппарат в качестве преобразователя 12 В — 220 В небольшой мощности, например для питания электробритвы или лампочек (на случай отключения света). Для этого надо заменить строчниковую обмотку на самодельную.При этом для электробритвы необходим постоянный ток, необходимо поставить диодный мост для выпрямления тока на выходе. Итак, тебе понадобится для сборки: 1) Строчник; 2) Транзистор КТ805 или 2N3055 и радиатор для него; 3) Мощные резисторы 27 Ом и 240 Ом; 4) Понижающий трансформатор; 5) Выпрямительные диоды; 6) Электролитический конденсатор 10000 МкФ 50 В; А также кусок фанеры, винты, гайки и другая мелочь. УДАЧИ!!!
Внимание! Умножитель дает очень большое ПОСТОЯННОЕ напряжение! Это реально опасно, поэтому если решите повторить — будь предельно аккуратны и соблюдайте технику безопасности. После опытов выход умножителя обязательно разряжать! Установка запросто может убить технику, цифрой снимать только из далека, а опыты проводить подальше от компьютера и прочих бытовых приборов.
Это устройство является логическим завершением темы, по использованию строчного трансформатора ТВС-110ЛА, и обобщением статьи и темы форума .
Полученное в итоге устройство нашло применение в различных экспериментах, где требуется высокое напряжение. Окончательная схема устройства приведена на рис.1
Схема очень проста, и представляет собой обычный блокинг-генератор. Без высоковольтной катушки и умножителя может использоваться там, где нужно переменное высокое напряжение с частотой в десятки Гц, например ее можно использовать для питания ЛДС или для проверки подобных ламп. Более высокое переменное напряжение получается с использованием высоковольтной обмотки. Для получения высокого постоянного напряжения использован умножитель УН9-27. Рис.1 Принципиальная схема.
Фото 1. Внешний вид источника питания на ТВС-110
Фото 2. Внешний вид источника питания на ТВС-110
Фото 3. Внешний вид источника питания на ТВС-110
Фото 4. Внешний вид источника питания на ТВС-110
Иногда возникает необходимость получения высокого напряжения из подручных материалов. Строчная развертка отечественных телевизоров и есть готовый высоковольтный генератор, мы лишь чуток переделаем генератор. Из блока строчной развертки нужно выпаять умножитель напряжения и строчный трансформатор. Для нашей цели был использован умножитель УН9-27.
Строчный трансформатор подойдет буквально любой.
Строчный трансформатор сделан с огромным запасом, в телевизорах используется лишь 15-20% мощности. Строчник имеет высоковольтную обмотку, один конец которого можно увидеть прямо на катушке, второй конец высоковольтной обмотки находится на стенде, вместе с основными контактами внизу катушки (13-ый вывод). Найти высоковольтные выводы очень легко, если взглянуть на схему строчного трансформатора.
Используемый умножитель имеет несколько выводов, ниже представлена схема подключения.
Схема умножителя напряжения
После подключения умножителя к высоковольтной обмотке строчного трансформатора, нужно думать о конструкции генератора, который будет питать всю схему. С генератором не мудрил, решил взять готовый. Была использована схема управления ЛДС с мощностью в 40 ватт, иными словами просто балласт ЛДС.
Балласт китайского производства, можно найти в любом магазине, цена не более 2-2,5$. Такой балласт удобен тем, что работает на высоких частотах (17-5кГц в зависимости от типа и производителя). Единственный недостаток заключается в том, что выходное напряжение имеет повышенный номинал, поэтому мы не можем напрямую подключить такой балласт к строчному трансформатору. Для подключения используется конденсатор с напряжением 1000-5000 вольт, емкость от 1000 до 6800пкФ. Балласт может быть заменен на другой генератор, он не критичен, тут важен только разгон строчного трансформатора.
ВНИМАНИЕ!!!
Выходное напряжение от умножителя составляет порядка 30.000 вольт
, это напряжение в некоторых случаях может быть смертельно опасным, поэтому просим быть предельно осторожными.
После выключения схемы
в умножителе остается заряд,
замыкайте высоковольтные выводы
, чтобы полностью разрядить его. Все опыты с высоким напряжением делайте вдали от электронных устройств. Вообще вся схема находится под высоким напряжением, поэтому не дотрагивайтесь компонентов во время работы.
Установка может использоваться в качестве демонстрационного генератора высокого напряжения, с которым можно проводить ряд интересных опытов.
«Аудио & Видео» — информация по новинкам аудио -, видео-техники и аксессуаров
: обзоры аппаратуры (
видеокамеры
,
телевизоры
,
магнитолы
,
DVD
и др.), тесты, отзывы, советы, все, что поможет Вам сориентироваться и правильно сделать выбор той или иной аудио — или видео-техники .
Сегодня уже практически во всех домах появляются плоские ЖК (LDC, TFT) или плазменные цифровые телевизоры. А старые добрые ламповые уезжают на ссылку в дачные дома, перемещаются на балконы, в сараи или просто на свалку.
И только радиолюбители рассматривают ставший ненужным старый телевизор в качестве источника радиодеталей.
Один из ключевых элементов, без которого невозможна работа кинескопа – строчный трансформатор.
Это основная деталь блока развертки строк, которая позволяет формировать очень высокое напряжение (порядка 25-30 тысяч вольт) на аноде кинескопа.
Выглядит этот элемент следующим образом (изображение приведено в качестве примера, бывают различные типы и виды этих трансформаторов).
Рис. 1. Строчный трансформатор
Не выбрасывать же его? При правильном подходе и он сможет найти свое место в быту. На крайний случай он отлично подойдет для опытов с большими напряжениями.
Что можно сделать из строчника
Первое, что приходит в голову на роль приборов с большими напряжениями – плазменные шары (катушки Теслы) и «лестницы Иакова».
Первые выглядят так.
Рис. 2. Плазменный шар
Здесь в качестве шара выступила бюджетная лампа накаливания.
А вторые так.
Рис. 3. «Лестницы Иакова»
Однако, помимо «игрушек» на основе строчника можно сделать и более полезные вещи:
1.Зажигалки (для бытовых газовых плит);
2.Ионизаторы воздуха;
3.Генераторы для поджига газонаполненных ламп;
4.Сварочные аппараты (только с полной перемоткой трансформаторов).
Но так как последние изделия не так «эффектны», как первые, то рассмотрим пару примеров с красивыми дугами тока.
Катушка Тесла / плазменный шар из обычной лампы накаливания
Так как вторичная обмотка будет доделываться под свои нужды, то для опытов подойдет только такой строчный трансформатор, у которого есть доступ к обмоткам, например, ТВС90, ТВС-110 и т.п. (из старых советских телевизоров).
Принципиальная схема представлена ниже.
Рис. 4. Принципиальная схема
Вторичную обмотку строчника оставляют «как есть», а первичную перематывают (или наматывают поверх имеющейся, если позволяет конструкция трансформатора). Делают 5 витков толстым проводом диаметром около 2 мм (или несколькими, но так, чтоб общая площадь сечения была не меньше указанной). Лучше всего использовать провод в изоляции.
Обратите внимание, лампа может быть даже нерабочей (со сломанной или перегоревшей спиралью). Так что она фактически может получить вторую жизнь.
Резистор из LC-фильтра может изрядно нагреваться, это нормально. Этот элемент должен быть рассчитан на рассеивание мощности приблизительно в 1-2 Вт.
Еще один слабый элемент схемы – полевой транзистор. Он обязательно должен устанавливаться на теплоотвод причем с использованием термопасты (для лучше проводимости температуры). Площадь теплоотвода следует рассчитывать из показателя в 80 Вт, получаемых от транзистора.
Вот такая красота получается в итоге.
Рис. 5. Плазменный шар
Речь пойдет не об одноименном фильме, или лестнице в небо, а об интересном феномене с электрическими дугами.
Дело в том, что при пробое выделяется энергия (тепло), которая передается окружающему воздуху. Тот в свою очередь, нагреваясь, согласно закону конвекции, начинает подниматься вверх, а вместе с ним поднимаются и разряды пробоев между двумя проводниками (ведь сопротивление теплого воздуха меньше, чем у холодного).
Итак, схема.
Сам строчный трансформатор подвергается той же «доработке». Первичная обмотка делается своими руками из толстого медного провода. В качестве «донора» можно использовать, например, ТВС -110Л/6. Наматывается 5 витков.
Усилитель, о котором речь шла в предыдущей схеме для шара, уже интегрирован в ШИМ контроллер UC3845.
Пробой происходит на расстоянии приблизительно 1,5-3 см. Именно на таком расстоянии и следует установить электроды.
На выходе может получиться вот такое чудо.
Рис. 7. Лестница Иакова
Техника безопасности
На выходе с трансформатора получается напряжение в несколько тысяч вольт с силой тока в 90 мА (этого достаточно для летального исхода при определенных обстоятельствах).
Ни в коем случае не прикасайтесь с токоведущим частям, особенно на выходе строчного трансформатора.
При долгом воздействии дуг стекло лампы может расплавиться, поэтому не прикасайтесь к нему руками на протяжении длительного времени.
При включении аппарата все действия лучше всего совершать одной рукой, предварительно одев сухую обувь на резиновой подошве.
Строчные трансформаторы являются одними из самых часто используемых любителями источников высокого напряжения, в основном из-за их простоты и доступности. В каждом CRT телевизоре (большом и тяжелом), который сейчас выбрасывают люди, есть такой трансформатор.
В отличие от многих трансформаторов, которые есть в другой электронике, предназначенных для работы с обычным переменным током 50Гц, и понижающих трансформаторов, строчный трансформатор работает на более высокой частоте, около 16КГц, а иногда и выше. Многие современные строчные трансформаторы выдают постоянный ток. Старые строчные трансформаторы выдавали переменный ток, что позволяло делать с ними что угодно. Строчные трансформаторы переменного тока более мощные, так как в них нет встроенного выпрямителя/умножителя. Строчные трансформаторы постоянного тока легче найти, и именно они рекомендуются для этого проекта. Убедитесь, что ваш строчный трансформатор имеет воздушный зазор. Это значит, что сердечник не является замкнутым кругом, а скорее напоминает букву С, с зазором около миллиметра. Почти во всех современных строчных трансформаторах он есть, поэтому если вы используете современный строчный трансформатор, то это можно не проверять.
В данной схеме используется транзистор 2N3055, который любят и ненавидят строители качеров на строчных трансформаторах. Их любят за их доступность и ненавидят за то, что они обычно воняют. Они склонны сгорать и довольно эффектно, но схема работает с ними невероятно хорошо. Плохую репутацию 2N3055 получил при использовании его в простых одно-транзисторных качерах, в которых на транзисторе присутствует высокое напряжение. В этой схеме добавлено несколько деталей, которые значительно увеличивают её выходную мощность. Теория работы схемы написана ниже.
Схема
В этой схеме очень мало элементов, и все они описаны на этой странице. И многие детали могут быть заменены. Значение резистора 470 Ом можно поменять. Я использовал резистор на 450 Ом, полученный из трех соединенных последовательно резисторов по 150 Ом. Его значение некритично для работы схемы, но для уменьшения нагрева используйте максимальное значение резистора, при котором схема работает. Значение нижнего резистора может быть изменено для повышения мощности. Я использую резистор 20 Ом, собранный из двух последовательно соединенных резисторов по 10 Ом. Чем меньше его значение, тем выше температура и меньше время работы схемы.
Конденсатор, находящийся рядом с транзистором(0.47 мкФ) может быть заменен для увеличения мощности. Чем больше его значение, тем больше выходной ток (и температура дуги) и меньше напряжение. Я остановился на конденсаторе 0.47мкФ. Число витков на катушке обратной связи (катушка с тремя витками) может изменять выходную мощность. Чем больше витков, тем больше сила тока, но не напряжение.
Эта схема отличается от более распространенного одно-транзисторного качера тем, что в неё добавлен диод и конденсатор, который подключается параллельно диоду. Диод защищает транзистор от скачков напряжения обратной полярности, которые могут спалить транзистор. Можно использовать диод другого типа. Я использовал диод GI824, вынутый из телевизора. При выборе диода, обращайте внимание на напряжение и скорость переключения. Чтобы узнать, подходит ли ваш диод, найдите даташит на диод BY500, а потом на ваш диод и сравните параметры. Если ваш диод сопоставим с этим или лучше его, то он подходит.
Конденсатор — это ключ к высокой выходной мощности. Транзистор генерирует частоту, установленную главным образом первичной катушкой и катушкой обратной связи. Конденсатор и первичная обмотка образуют LC цепь. LC цепь работает на определенной частоте, и если настроить схему так, чтобы эта частота была одинаковой с частотой транзистора, выходная мощность значительно увеличиться. Теория LC цепи похожа на теорию катушки Тесла. Эта схема может быть настроена путем изменения емкости конденсатора и количества витков на первичных/вторичных обмотках. Эта схема требует мощного блока питания, который описан ниже.
Блок питания
Схеме необходим мощный блок питания постоянного тока с выходным напряжением от 12 до 30 вольт и от 1 до желаемого вами количества ампер. Хорошей идеей является сделать регулируемый блок питания, чтобы схема получала именно такое напряжение, какое ей нужно. Если схема собрана неправильно, и используется блок питания вроде этого, схема сгорит. Но регулируемое напряжение необязательно для нормальной работы.
Я использовал трансформатор на 300 Вт от усилителя. У него есть обмотки на 2, 4, 15, 30 и 60 вольт. Схема требует от 12 до 18 вольт для 2N3055. Я часто запускаю схему от 30В, но ненадолго, и транзистор установлен на мощный радиатор. При 15В, схема может работать бесконечно, так как после 30 минут работы, температура не превышала комнатную.
Переменный ток с трансформатора идет на мостовой выпрямитель 400 Вт, установленный на радиаторе, а с него на конденсатор 7800 мкФ 70В, чтобы сгладить напряжение. Используя аналогичные компоненты, вы можете сделать свой блок питания.
Также, в качестве блока питания можно использовать импульсные блоки питания, ИБП. Они есть в зарядных устройствах ноутбуков, ЗУ для автомобильных аккумуляторов и блоках питания компьютеров. Часто у них на выходе 12В и ток до 10А, что подходит для этой схемы.
Это очень простая по сборке схема. Моя сборка не является инструкцией и примером, но вы можете повторить её. Всё смонтировано на куске MDF, и элементы расположены свободно, чтобы свести к минимуму помехи от проводов, расположенных рядом и создать условия для охлаждения. Используйте многожильный провод. На многочисленных фотографиях подробно показаны различные элементы схемы, что зачастую полезнее слов.
Одним из наиболее важных моментов в сборке является радиатор транзистора. 2N3055 изготовлен в корпусе ТО-3. Вы можете купить ТО-3 радиаторы, но их немного трудно найти. Я использовал радиатор от компьютерного процессора с отверстиями для его контактов на плоской стороне. Провода от контактов проходят между лопастями. Транзистор прикреплен к радиатору саморезами. Помните, что необходимо использовать термопасту между транзистором и радиатором. Провода, идущие к строчному трансформатору крепятся к нему при помощи крокодильчиков, чтобы можно было менять строчные трансформаторы для экспериментов.
Другим важным моментом являются обмотки строчного трансформатора. Эмальная изоляция медной проволоки это хорошо, но лучше добавить дополнительную изоляцию между сердечником и обмотками. Сердечник может иметь острые края, и если эмаль обдерётся, то может произойти короткое замыкание. Я при намотке катушек снял металлический зажим, скрепляющий половинки трансформатора, намотал катушки, а потом установил его снова. На некоторых трансформаторах такое невозможно, и провод надо будет обматывать вокруг сердечника. Обмотки должны быть намотаны из фазы, что значит, что они мотаются вокруг сердечника в противоположных направлениях. Это показано на фотографиях.
Использование
При использовании этой схемы не проводите никаких манипуляций с подключенными проводами. Также проверяйте температуру транзистора и резисторов во время работы, но делайте это только при отключённом от сети устройстве. Если какой то элемент ощутимо теплый, то не включайте схему, пока он не остынет. Конденсаторы могут сохранять опасный заряд, поэтому будить осторожны.
Кроме того, носите обувь на резиновой подошве при работе с высокими напряжениями и прикасайтесь к включённому устройству только одной рукой. Убедитесь в том, что схема была подключена к земле после работы, чтобы не получить электрический шок. Не пытайтесь настраивать включенную схему.
С этой схемой можно делать многие вещи, например использовать её для питания катушки Тесла, плавления соли или просто забавного времяпровождения с электрическими дугами.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
| Биполярный транзистор | 2N3055 | 1 | КТ819ГМ | В блокнот | ||
| Выпрямительный диод | BY500-200 | 1 | 200 B | В блокнот | ||
| Электролитический конденсатор | 4700 мкФ 25В | 1 | В блокнот | |||
| 0.47 мкФ 200В | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор |
Схемы инверторов
Получившееся выпрямленное напряжение поступает на преобразователь (инвертор). Его выполняют на биполярных или полевых транзисторах, а также на IGBT-элементах, сочетающих свойства полевых и биполярных. В последние годы получили распространение мощные и недорогие полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET). На таких элементах удобно строить ключевые схемы инверторов. В схемах импульсных блоков питания используются различные варианты включения MOSFET, но в основном применяются двухтактные схемы из-за простоты и возможности наращивания мощности без существенных переделок.
Пуш-пульная схема
Схема пуш-пульного преобразователя.
Пуш-пульный инвертор (push – толкать, pull – тянуть) — пример двухтактного преобразователя. Транзисторные ключи работают на первичную обмотку трансформатора, состоящую из двух полуобмоток I и II. Транзисторы поочередно открываются на заданный промежуток времени. Когда открыт верхний по схеме транзистор, ток течет через полуобмотку I (красная стрелка), когда второй – через полуобмотку II (зеленая). Чтобы избежать ситуации, когда оба ключа открыты (из-за конечной скорости работы транзисторов), схема управления формирует паузу, называемую Dead time.
Управление транзисторами с учетом Dead time.
Такая схема хорошо работает при низком напряжении питания (до +12 вольт). Минусом является наличие выбросов амплитудой, равной удвоенному напряжению питания. Это влечет за собой применение транзисторов, рассчитанных на вдвое большее напряжение.
Мостовая схема
От главного недостатка предыдущей схемы свободна двухтактная мостовая.
Двухтактная мостовая схема инвертора.
Здесь одновременно открывается пара транзисторов T1 и T4, потом Т2 и Т3 (сигнал управления ключами формируется с учетом Dead time). При этом первичная обмотка подключается к источнику питания то одной стороной, то другой. Амплитуда импульсов равна полному напряжению питания, и выбросы напряжения отсутствуют. К минусам относят применение четырех транзисторов вместо двух. Помимо увеличения габаритов БП это ведет к удвоенным потерям напряжения.
Полумостовая схема
На практике часто применяют полумостовую схему инвертора – в определенной мере компромисс между предыдущими двумя схемами.
Полумостовая схема.
В этом случае одна сторона обмотки коммутируется поочередно открывающимися транзисторами Т1 и Т2, а другая подключается к средней точке емкостного делителя С1, С2. Достоинства схемы:
- в отличие от пушпульной отсутствуют выбросы напряжения;
- в отличие от мостовой используются только два транзистора.
На другой чаше весов – обмотка трансформатора запитана лишь от половины напряжения питания.
Однотактные схемы
В схемотехнике преобразователей применяются и однотактные схемы – прямоходовые и обратноходовые. Их принципиальное отличие от двухтактных – трансформатор (точнее, его первичная обмотка) служит одновременно накопительной индуктивностью. В обратноходовых схемах энергия накапливается в первичной обмотке во время открытого состояния транзистора, а отдается в нагрузку через вторичную обмотку во время закрытого. В прямоходовых накопление энергии и отдача потребителю происходит одновременно.
Две фазы работы обратногоходового однотактного инвертора.
Универсальный тип преобразователя
Для того чтобы сделать повышающий преобразователь напряжения своими руками объединенный с понижающим преобразователем напряжения своими руками, потребуется внести некоторые усовершенствования и такие элементы, как:
- высоковольтное преобразовательное устройство до 400 килоВольт;
- модуль для повышения;
- низковольтное устройство преобразования 5Вольт на 1,5Ампер;
- повышающий на 500Ватт преобразователь;
- набор для регулирования напряжений.
Компактное устройство получается большой мощности с однотактным рабочим режимом. Обычно подобные типовые устройства способны выполнять только одну функцию. Повышать или повышать напряжение. Универсальное авторское решение способно совмещать эти две особенности.
Для тестирования самостоятельно выполненных приборов применяются разнообразные источники подаваемого питания. Устройства можно заряжать и применять для разного рода задач.
Силовой трансформатор
Силовой трансформатор работает на высоких частотах (до нескольких десятков килогерц), поэтому его можно выполнить на сердечнике не из трансформаторного железа, а на феррите. Также за счет повышенной частоты его размеры будут меньше, чем у сетевого, предназначенного для преобразования на частоте 50 Гц. Расчет импульсного трансформатора достаточно объемен. С ним можно разобраться для общего развития, а для практических целей лучше воспользоваться какой-либо программой, включая онлайн-сервисы.
Интерфейс программы Lite-CalcIT.
Популярностью пользуется программа Lite-CalcIT. Она может рассчитать трансформатор под имеющийся сердечник, а может подобрать оптимальный, исходя из введенных данных.
Испытания преобразователя в действии
Инвертор способен выдерживать 10 минут непрерывной работы, после чего трансформаторы начинают требовать охлаждения. Транзисторы не нагреваются слишком сильно – радиаторы остаются почти холодными. Большая часть тепла выделяется на выпрямителе моста, который может неплохо нагреваться – на нем тоже большой радиатор.
Полезное: Озонатор воздуха своими руками (для дома или авто)
Инвертор способен выдавать большие разряды благодаря значительной эффективности тока. Максимальная длина растянутой молнии составляет чуть более 20 см.
Также покажем сигналы осциллограмм: Первый это синусоида на LC-схеме без зажженной дуги. Последний скриншот показывает последовательность импульсов на одном из полевых ключей.
Снаббер
Чтобы скомпенсировать выбросы тока и напряжения, неизбежно возникающие при коммутации первичной обмотки трансформатора, применяются демпферные цепи, в англоязычной технической литературе называемые снабберами. Такие цепи могут устанавливаться по питанию (параллельно первичной обмотке трансформатора) либо отдельно на каждый ключ. Исполнение снабберов может быть разным, но наибольшее распространение получили демпферы в виде последовательной RC-цепочки (схема б на рисунке).
Различные схемы демпферов.
Обоснованной методики расчета снаббера не существует. Для этого надо учесть все паразитные индуктивности (обмотки, дорожек, конденсаторов) на множестве частот и для неизвестных волновых сопротивлений. Поэтому все существующие расчеты носят эмпирический характер.
Основным (и единственным) действующим элементом демпфера является конденсатор. Он «поглощает» импульсные выбросы. Резистор лишь ухудшает демпфирующие свойства, но ограничивает ток через конденсатор, который может достигнуть значительных величин, хотя и кратковременно. Такая схема более актуальна в тиристорных преобразователях.
Что такое снаббер или демпфер можете узнать посмотрев видео.
В схемах RCD-снабберов (в и г на рисунке) присутствуют диоды. Они могут быть полезны для ограничения импульсов обратной полярности в схемах с тиристорами и биполярными транзисторами. Если ключи собраны на полевых или IGBT-транзисторах, то смысла в установке вентилей нет – они дублируют диоды, имеющиеся внутри указанных транзисторов.
Емкость конденсатора выбирается в пределах 0,1–0,33 мкФ. В 90+ процентах случаев этого достаточно. Увеличение или уменьшение номинала применяется для ключей, работающих в нестандартных условиях (повышенная частота преобразования и т.п.)
Способы проверки
Для проверки аппарата применяется осциллограф. Прибор подсоединяют к выходу вторичного контура через сопротивление на 10 Ом. Необходимость замены или ремонта устройства возникает при выявлении следующих отклонений:
- появления замыкания между витками, с выдачей проверочным прибором «прямоугольника» при больших помехах. Если указанная проверка не показала неисправности, величина отклонения может составить несколько долей вольта;
- при отсутствии напряжения на выходе требуется полная замена выходной катушки по причине обрыва провода;
- после снятия сопротивления в 10 Ом создаётся нагрузка до 1 кОм на вторичной катушке и замеряются параметры напряжения на выходе. Если всё в порядке, она соответствует входным характеристикам. При наличии отклонения требуется ремонт или полная замена.
Другие неисправности происходят с меньшей вероятностью, и их не сложно определить самостоятельно человеку, обладающему начальным уровнем знаний в области электротехники.
При подозрении на пробой транзистора, данный элемент извлекается и проверяется работа устройства без него. В случае значительного превышения заданных характеристик, элемент необходимо заменить на идентичный.
Перемотка катушки – достаточно трудоёмкая операция. Поэтому контур проще заменить, чем восстанавливать.
Также в ходе осмотра о неисправностях могут свидетельствовать следы гари на деталях, видимые обрывы контактов. Неисправные элементы следует заменить, не помешает дополнительно пропаять контакты.
Выпрямитель
Напряжение вторичной обмотки надо выпрямить. Для уровней до 12 вольт желательно использовать двухполупериодную схему со средней точкой.
Схема выпрямителя со средней точкой и прохождение тока по ней.
Преимущество данной схемы – ток проходит в каждую сторону только через один диод, и падение напряжения на вентилях, в отличие от классической мостовой схемы, в два раза меньше. Это может существенно сократить потребное число витков вторичной обмотки. Этой же цели служит применение диодов Шоттки и сборок из них.
Схема мостового выпрямителя и прохождение тока по ней.
Если выходное напряжение БП выше +12 вольт, то экономия 0,6 вольт становится несущественной, и можно выполнить выпрямитель по стандартной схеме и применить трансформатор без отвода.
В случае, если выход импульсного блока питания должен быть двухполярным, снова становится рациональным выполнение отвода от средней точки. В этом случае экономится сразу 4 диода и радиаторы для них – выигрыш в габаритах может быть существенным.
Двухполярный выпрямитель со средней точкой.
Частые поломки и способы ремонта
Трансформаторы строчного типа нередко выходят из строя. Дальнейшая эксплуатация телевизора в данной ситуации невозможна. Замена аппарата связана со сложностями, вызванными их высокой стоимостью. Некоторые модели таких трансформаторов сложно отыскать.
В процессе ремонта требуется замена дефектной схемы. В процессе эксплуатации возможно возникновение следующих неисправностей:
- обрыва контура;
- пробоя герметичного корпуса;
- межвиткового замыкания обмоток;
- обрыва контакта потенциометра.
Первые две из указанных неисправностей идентифицировать достаточно легко по результатам внешнего осмотра. Ремонт выполняется путём замены вышедших из строя элементов, поиск материала для которых не представляет особенных проблем, поскольку его не сложно найти в любом магазине радиотоваров.
Также читайте: Разделительный трансформатор
С поиском замыкания между витками обмоток несколько сложнее. Такую неисправность можно определить по писку, издаваемому трансформатором при работе. В данной ситуации выполняется диагностика с использованием специального прибора.
Фильтр
Выходное напряжение надо отфильтровать – оно содержит большое количество продуктов преобразования. Так как инвертор работает на достаточно большой частоте, то эффективными становятся фильтры, содержащие не только конденсаторы, но и малогабаритные дроссели относительно небольшой индуктивности.
Г- и П-образные LC-фильтры.
Для расчета элементов фильтра надо задаться коэффициентом пульсаций Кп. Он выбирается из предполагаемой нагрузки:
- чувствительная аппаратура для радиоприема, предварительные каскады аудиоаппаратуры, микрофонные усилители – Кп=10-5..10-4;
- усилители звуковой частоты – Кп=10-4..10-3;
- приемная и звуковоспроизводящая аппаратура среднего и низкого класса – Кп=10-2..10-3.
Для Г-образного фильтра, устанавливаемого после двухполупериодного выпрямителя, действуют соотношения:
- L*C=25000/(f2+Кп);
- L/C=1000/R2н.
В этих формулах:
- L – индуктивность дросселя в мкГн;
- С – емкость конденсатора в мкФ;
- f – частота преобразования в Гц;
- Rн – сопротивление нагрузки в Омах.
Для П-образного фильтра:
- С1=С2=С;
- L/C=1176/R2н.
Размерность величин та же, что и для предыдущего фильтра.
Изготовление высоковольтного модуля из энергосберегающей лампы
И такое устройство можно без труда изготовить своими руками. Вот только где взять высоковольтный модуль? Можно использовать обычную лампочку накаливания. Вначале мотаем не более 80 мотков. Второй слой – 400-600 витков. Между каждым слоем не забываем делать изоляцию из скотча.
Для испытания устройства подключим его через ограничительную лампочку в 35 Вт. Получился достаточно мощный высоковольтный модуль зажигания.
Схемы и изготовление импульсных блоков питания
Импульсные блоки питания собираются на различной элементной базе. Обычно для построения ИИП применяются специализированные микросхемы, специально разработанные для создания таких устройств. За исключением самых простых блоков.
Мощный импульсный блок на ir2153
Несложные блоки питания можно строить на микросхеме IR2153. Она представляет собой мощный интегральный драйвер с таймером, подобным NE555. Частота генерации задается внешними элементами. Входов для организации обратной связи микросхема не имеет, поэтому стабилизацию тока и напряжения методом ШИМ не получить.
Расположение выводов микросхемы IR2153.
Назначение выводов приведено в таблице.
| № | Обозначение | Назначение | Назначение | Обозначение | № |
| 1 | Vcc | Питание логики и драйверов | Питание выходных ключей | Vb | 8 |
| 2 | Rt | Резистор частотозадающей цепи | Выход верхнего драйвера | HO | 7 |
| 3 | Ct | Конденсатор частотозадающей цепи | Возврат питания верхнего драйвера | Vs | 6 |
| 4 | COM | Общий | Выход нижнего драйвера | LO | 5 |
Внутренняя схема IR2153.
Для наилучшего понимания работы и назначения выводов лучше изучить внутреннюю схему. Основной момент, на который надо обратить внимание – выходные ключи собраны по полумостовой схеме.
На этой микросхеме можно собрать простой блок питания.
Схема простого БП на IR2153.
Питается IR2153 от 220 вольт через гасящий резистор R1, выпрямитель на диоде VD3, фильтр на С4. Частота генерации задается элементами С5, R2 (с указанными на схеме номиналами получается около 47 кГц). Трансформатор можно посчитать программой. В авторском варианте использовался силовой трансформатор от компьютерного БП. Штатные обмотки удалены, первичка намотана в две жилы проводом в эмалевой изоляции диаметром 0,6 мм.
Другие поломки
Существует множество причин, почему не работает ТДКС. Опытные радиолюбители помогут изучить распространенные неисправности.
Если в приборе пробит транзистор, необходимо его достать и замерять коллекторное напряжение без него. При определении слишком высокого показателя, его регулируют до требуемого значения. При невозможности совершения подобной процедуры, нужно поменять в блоке питания стабилитрон. Обязательно нужно установить новый конденсатор.
Рекомендуется проверить пайку на всех разъемах. При необходимости ее усиливают. Если такая проблема определялась на конденсаторах, их выпаивают. Осмотр может выявить почернение. Потребуется приобрести новую деталь. Если прямоугольные конденсаторы раздуты, их также следует заменить. Если видно остатки канифоли, их следует убрать при помощи спирта и щетки.
При постоянном пробивании транзистора в строчной разверстке, следует определить тип неисправности. Пробой может быть тепловым или электрическим. Именно неисправный трансформатор приводит к появлению подобной проблемы.
