Полумостовая катушка тесла схема
Среди множества типов и подтипов катушек Тесла особую нишу занимают устройства с так называемой плавной или квазинепрерывной накачкой, для которой принято международное обозначение QCW (Quasi Continuous Wave). Чаще всего QCW используется вместе с DRSSTC, образуя наиболее сложный из всех известных на данный момент типов катушек Тесла - QCW DRSSTC. Будучи разработанной ещё в двухтысячных, QCW DRSSTC по сей день сохраняет лидирующие позиции по соотношению размеров устройства и разрядов, создаваемых им. О том, что такое QCW, какие преимущества даёт, какие особенности и подводные камни имеет, и пойдёт речь в данной статье. Также предлагается миниатюрный макет устройства, использующего плавную накачку для формирования длинных разрядов необычной мечевидной формы, - QCW RbSSTC.
CW, I, QCW, LP
Начинающий тесластроитель, скорее всего, будет озадачен этими четырьмя аббревиатурами. Однако общее представление о том, что под ними скрывается, необходимо для полного понимания предмета статьи, поэтому сразу к расшифровкам:
CW (англ. Continuous Wave) - непрерывный режим работы катушки Тесла. Вероятно, читатель уже сталкивался с ним, когда собирал качер Бровина, ибо классическая схема этого устройства как раз таки предполагает непрерывную подачу энергии во вторичный контур. Характерной особенностью CW является практически полное отсутствие звуков при работе: как правило, на малых мощностях разряд являет собой абсолютно бесшумную "иголку", на средних - шипящую "кисточку", а на больших - факел. Стоит отметить, что катушки, работающие в CW, имеют рекордно большую среднюю потребляемую мощность, например, для получения хотя бы 10 см разряда в CW, необходимо прокачивать через схему не менее киловатта мощности, причём всё время её работы. Поэтому данный режим характерен для совсем маленьких устройств. Теоретически, в этом режиме могут работать все типы катушек Тесла за исключением SGTC и схожих с ней по принципу действия, например OLTC.
I (англ. Interrupted) - прерывистый режим работы катушки Тесла. Отличается от CW тем, что накачка вторичного контура происходит не постоянно, а короткими импульсами. Это позволяет, во-первых, на порядок уменьшить среднюю потребляемую мощность (устройство будет более экономичным), во-вторых, увеличить пиковую мощность за счёт использования накопительных элементов (конденсаторов). Эти два фактора позволяют в разы увеличить длину разряда и придать ему характерную форму, напоминающую молнию. Увы, но звуковое сопровождение тому будет соответствующим. Стандартная длительность накачки составляет десятки-сотни периодов колебаний на резонансной частоте, таким образом, для большинства катушек эта величина находится в пределах от 10 до 100 мкс. Прерывистый режим работы возможен для всех катушек Тесла, при этом для SGTC(искровых) и подобных он является единственным возможным.
LP (англ. Long Pulse) - режим длинного импульса. Как следует из названия, является обычным прерывистым режимом, но с сильно увеличенной длительностью импульса накачки. Она, к слову, одного порядка с длительностью импульса в QCW. Этот режим работы позволяет немного увеличить длину разряда и заметно повысить его жирность. Наибольший эффект от данного режима наблюдается в DRSSTC, однако, на других топологиях он также присутствует.
Вводные данные
Перед рассмотрением вариантов схемотехники, обозначим желаемые параметры устройства:
*Напряжение питания: не более 24 Вольт
*Средняя потребляемая мощность: не более 10 Ватт
*Высота вторичной обмотки вместе с тороидом: не более 5 см
RbSSTC
Транзисторы T1 и T2 следует брать с логическим уровнем (низким пороговым напряжением) и максимально допустимым напряжением сток-исток не менее удвоенного питающего напряжения схемы. Стабилитроны D2 и D4 должны быть на напряжение чуть выше порогового для выбранных транзисторов, а D1 и D3 на напряжение не ниже 1.5 пороговых и не выше 75% от максимального напряжения затвор-исток. Резистор R1 обеспечивает запуск схемы, его сопротивление целесообразно выбирать достаточно большим. Трансформатор обратной связи Tr1 следует мотать на кольце 10x6x4 из феррита марки T38 производства Epcos. Первичная и вторичная обмотки Tr1 должны быть выполнены в виде витой пары и содержать одинаковое количество витков, равное 10-15. Первичная обмотка L1 должна иметь 1+1 виток провода, причём он должны быть свит в пару. Вторичная обмотка L2 должна содержать не менее 500 витков на каркасе не менее 20 мм диаметром. Приведённые выше данные были получены путём множества экспериментов и оказались наиболее оптимальными. Для проведения экспериментов, описанных далее, была использована вторичная обмотка на пластиковом тонкостенном каркасе диаметром 32 мм, выполненная обмоточным проводом 0.063 мм и содержащая около 500 витков (высота намотки - 35 мм). Тороид выточен из дюраля по следующему чертежу:
Сравним преимущества и недостатки других топологий катушек Тесла применительно к решаемой задаче.
На данный момент способ реализовать QCW для SGTC и OLTC неизвестен, посему эти два типа катушек можно даже не рассматривать.
VTTC довольно часто запускают в около-QCW режиме, питая её частями сетевой синусоиды с помощью синхронного прерывателя, однако, присутствие в схеме электронной лампы не соответствует требованиям по миниатюризации.
Классические SSTC - мосты и полумосты - не оптимальны для низких напряжений и высоких частот: полумост делит и так невысокое напряжение надвое, а мост, пусть и способен раскачивать первичную обмотку до полного напряжения питания, имеет 4 силовых ключа, управление которыми на высоких частотах - нетривиальная задача.
E-class SSTC является интересной топологией, позволяющей снизить динамические потери на силовом ключе за счёт обеспечения его переключения при нуле напряжения, а также подбросить напряжение на первичной обмотке за счёт резонанса. Проблемой является необходимость точной настройки схемы для её нормальной работы, что довольно трудно обеспечить ввиду большой ёмкости разряда, уводящей резонансную частоту вторичной обмотки от исходной.
DRSSTC на низких напряжениях и высоких частотах имеет те же проблемы, что и SSTC, более того, встаёт проблема ухода резонанса, как в SSTC e-класса.
QCW
Как было указано в начале статьи, QCW предполагает плавное повышение напряжения на силовой части, за счёт чего достигается характерная форма разряда. В простейшем случае накачку производят пилообразными импульсами:
Довольно часто возникает проблема: разряд не срывается, ветвится, либо слишком тонкий. Решается это путём изменения длительности импульса накачки Tн. Следует обратить особое внимание на скорость нарастания напряжения Uпик/Tн: если она слишком высока, то разряд станет тоньше и тусклее, а также начнёт сильнее ветвиться; если слишком низка, то разряд начнёт превращаться в CW-шную кисточку. Таким образом, оптимальная длительность накачки, во всяком случае порядок величины, определяется пиковым напряжением Uпик.
Одним из наиболее популярных вариантов инициализации разряда, позволяющий решить проблему его нестабильного возникновения, является т.н. фитиль, т.е. небольшой прямоугольный импульс до основной стадии накачки.
Напряжение Uфит выбирают таким, чтобы его хватало для создания катушкой начальной ионизации воздуха у терминала.
Ещё одна проблема, которая может возникнуть - разряд слишком тусклый и тонкий, однако улучшить его параметры путём манипуляций с длительностью накачки не удаётся. Судя по всему, такая проблема характерна для низковольтных конструкций. Экспериментально было получено, что добавление небольшой полки на пике пилы накачки позволяет повысить жирность разряда, не теряя других его характеристик.
В качестве дополнительной опции можно добавить плавный спад импульса накачки, это позволит немного сгладить звук разряда.
Как правило, длительность спада в несколько раз меньше времени нарастания.
Реализация в железе
Основную сложность реализации QCW составляет необходимость изготовления мощного управляемого понижающего преобразователя напряжения, который должен создать импульс сложной формы непосредственно на силовой части катушки Тесла. Как правило, для этих целей используется buck-конвертер - эффективный неизолированный импульсный понижающий преобразователь напряжения. Тем не менее, на малых мощностях и сравнительно небольших напряжениях можно использовать линейные регуляторы, что и было сделано на практике. Использование линейного регулятора вместо импульсного преобразователя несколько снизило общий КПД устройства, но позволило существенно упростить его схему, уменьшить габариты и немного повысить помехоустойчивость, что особенно важно для управляющих модулей катушек Тесла.
На транзисторах T1 и T2 собран мультивибратор, задающий длительности импульсов накачки и пауз между ними. На транзисторе T3 реализована цепь сброса. Транзистор T4 с резисторами R6, R7 и R8 образуют источник тока, обеспечивающий линейное нарастание напряжения на конденсаторе C3. На транзисторе T5 собран истоковый повторитель, модулирующий силовую часть пилообразными импульсами. C4 предназначен для фильтрации ВЧ выбросов, создаваемых RbSSTC. D(1-4), T(6, 7), R9 и Tr1 составляют RbSSTC - силовую часть установки.
Стоит обратить внимание, что номиналы, отмеченные * следует подбирать для настройки схемы в оптимальный режим. Так, C1 и R2 определяют длительность паузы между импульсами накачки (частоту их следования); C2 и R3 задают полную длительность импульса накачки (пила + полка на пике); R8 необходимо выбирать исходя из длительности импульса накачки и ёмкости конденсатора C3; C3 следует выбирать таким, чтобы его ёмкость была как минимум на порядок выше ёмкости затвора T5, сопротивление R8 не опускалось ниже 1 кОм, пиковое напряжение на затворе T5 относительно массы было максимально близко к напряжению питания схемы (24 В), а длительность полки на пике пилы не превышала 1/2 времени нарастания напряжения. T5 желательно брать с минимальным пороговым напряжением затвора и достаточно большим допустимым током сток-исток. Стоит также обратить внимание на максимальную рассеиваемую мощность стока. Чем она больше, тем лучше.
Сборка проводилась на беспаячной макетной плате, источником питания макета служит сетевой импульсный блок питания 24 В 1 А.
Результаты
Разработанный макет позволил снять разряд максимальной длиной примерно в 1.5 высоты вторичной обмотки, что значительно больше, чем при обычной импульсной накачке.
В следующих частях.
В ходе экспериментов выяснилось, что повышение напряжения с 24 Вольт до 50 (с заменой ряда компонентов в схеме) даже без точной настройки существенно увеличивает разряд, в связи с чем планируется повышение штатного напряжения питания до 50 Вольт с подбором наилучших параметров схемы.
Ещё одним приоритетным направлением работы является разработка новой конфигурации резонансного трансформатора с целью повышения прокачиваемой через него мощности.
Помимо вышеперечисленного, в настоящий момент ведётся разработка регулируемого управляющего блока, который позволит регулировать в широких пределах все основные параметры накачки с помощью потенциометров, а не прямой замены компонентов.
Представляем очередную мощную полупроводниковую катушку Тесла, которая как и предыдущий вариант была подсмотрена в буржунете. Катушки Тесла, как мы знаем, являются устройствами, используемыми для генерации высокого напряжения. В случае SSTC это напряжение около 80 - 100 кВ.
Структура SSTC (электронная катушка Тесла) отличается от классических катушек (SGTC) использованием электронного инвертора вместо генератора на основе искрового промежутка. Это обеспечивает гораздо более компактную конструкцию и устраняет необходимость в высоком напряжении на первичной стороне (схема питается от прямого и отфильтрованного сетевого напряжения). В результате нет необходимости использовать дорогие и труднодоступные высоковольтные трансформаторы и конденсаторы.
Схема высоковольтного генератора SSTC
Что касается данной конструкции, это типичная схема, использующая мост с транзистором. Ниже приведены принципиальные схемы мощной Теслы SSTC (блок питания, контроллер и мост). Функции напряжений БП:
- 15 В используется для питания драйверов.
- 5 В для 74HC14 - эта микросхема имеет ограниченное рабочее напряжение.
- 12 В предназначено для питания вентиляторов охлаждения и NE555.
Сформированный сигнал управляет парой драйверов MOSFET, которые в свою очередь управляют мостовыми транзисторами через трансформатор.
Участок схемы, использующий м/с NE555, является так называемым прерывателем. Он нужен для включения / выключения работы катушки регулируемыми интервалами. Это позволяет изменять поведение разрядов и разгружает электронику, давая ей время остыть, а в случае более продвинутого прерывателя даже модулировать разряды так, чтобы они воспроизводили звук. Другая функция прерывателя - генерировать импульс, который вызывает одиночное переключение моста при включении катушки. Этот импульс вызывает колебания в резонаторе, позволяя катушке начать работать.
Сам мост является типичным H-мостом на МОП-транзисторах. Он питается от сетевого напряжения, которое фильтруется одним твердотельным конденсатором 2200 мкФ 400 В. В качестве устройства плавного пуска использован сильноточный термистор NTC.
Транзисторы в мосту защищены набором диодов. Стабилитроны на затворе также должны защищать полевые ключи. Диоды MBR2545 и 15ETX06 используются для блокировки и замены встроенных транзисторных диодов внешними сверхбыстрыми диодами. Поскольку внешние диоды работают в десятки раз быстрее, это уменьшает явление перекрестных замыканий и потерь на переключение. Наличие этих диодов имеет важное значение, так как они отвечают за защиту от скачков напряжения, возникающих при переключении. Эти импульсы замыкаются на шину питания, где поглощаются конденсаторами С1 и С2, затем накопленная в них энергия берется мостом и, таким образом, восстанавливается.
Антипараллельный дискретный диод во много раз быстрее, чем ключевой диод, поэтому с ним таких проблем не возникает, диод Шоттки на стоке и блокирует протекание тока через диод MOSFET, предотвращая его включение. Это является необходимым дополнением, поскольку несмотря на то, что более быстрые и более медленные диоды различаются по времени отключения, они закрываются почти так же быстро - во время, ограниченное главным образом паразитными факторами, такими как индуктивность соединений.
В общем SSTC - это особый случай высоковольтного генератора, который не следует рассматривать как обычный инвертор, работающий на ферритовом стержне. Здесь у нас есть резонансная вторичная система, на которую динамически настраиваем часть мощности.
К сожалению, на практике (по крайней мере, на таком простом контроллере) всегда будут небольшие перенапряжения, приводящие к переключению диодов с антипараллельными ключами. Проблема в том, что диоды, встроенные в МОП-транзисторы, очень медленные, их отключение занимает много времени. Это приводит к перекрестным замыканиям, потому что диоды не могут выйти из проводимости, а тут уже включится противоположный ключ, что очевидно, очень вредное явление. В обычном инверторе это просто увеличивает время простоя - при блокировке ключа генерируется только короткое замыкание, после которого достаточно дождаться выключения диодов. Здесь же этого сделать нельзя, поскольку после закрытия ключей резонатор все же заставляет ток течь.
Установлены ключи попарно на старые процессорные кулеры, чтобы обеспечить надежное охлаждение. Когда вентиляторы включены, заметного увеличения температуры радиаторов не происходит.
Конденсаторы, соединенные последовательно с первичной обмоткой, предотвращают прохождение постоянного тока, которое может повредить ключи.
- Затворные резисторы R1..R4 вместе с параллельными диодами выполняют две важные функции. Первое - это предотвращение перекрестных коротких замыканий - резистор замедляет зарядку затвора, задерживая активность транзистора, а диод обеспечивает быструю разрядку затвора и закрытие ключа. Это исключает риск возникновения ситуации, когда верхнее и нижнее плечо одновременно открыты.
- Вторая функция - подавление паразитных колебаний - индуктивность обмотки GDT и емкость затвора создают систему LC, которая может возбуждаться во время переключения. Такие колебания могут выводить транзистор из состояния насыщения, что приводит к большим потерям и создает риск его повреждения.
Здесь следует упомянуть, что значение резисторов на затворах транзистора зависит от конкретной их модели. Некоторые типичные значения известны, но их следует определять индивидуально с помощью экспериментов и измерений с помощью осциллографа, чтобы установить наиболее оптимальное время простоя.
Резонатор был намотан на трубу из ПВХ диаметром 110 мм (канализационная) с помощью провода диаметром 0,18 мм; длина самой намотки 45 см. Эти значения довольно велики, так что при желании вы можете легко использовать гораздо меньший резонатор.
Тор изготовлен из алюминиевой гибкой трубки (также стандартная) 80 мм и имеет внешний диаметр 280 мм, что дает ёмкость около 12 пФ. Резонансная частота вторичного контура составляет около 100 кГц.
Первичная обмотка была сделана на трубе из ПВХ диаметром 160 мм, с центром вокруг резонатора. Это обеспечивает хорошую механическую поддержку обмоток. Оригинальный вариант насчитывает 13 витков 2,5 мм2.
Антенна сделана из медного провода 0,8 мм, 4 катушки по 20 мм внизу и около 60 мм основания, она помещена под резонатор вместе со всей электроникой в открытом корпусе. Когда она торчала наверх результат был намного хуже. В схеме транзисторы IRFP 460, диоды Шотки SBL3060, S40D45 и MUR860, потому что были под рукой, все остальное по схеме. GDT на данный момент работает на сердечнике 3E5, но можно и 3E25 диаметром 25 мм. Резисторы 12R вместо 27R.
Как видите, мощное электрическое поле катушки Тесла способно эффективно зажигать газоразрядные лампы, на фото светится трубчатая люминесцентная лампа. Максимальное расстояние, с которого она может засветиться, почти в три раза больше, чем показано на фотографии.
И ещё несколько разрядов на фотографиях:
Разряды имеют около 20-25 сантиметров.
Внимание: человек практически не чувствует поражения таким электрическим током поскольку он не стимулирует нервные окончания, это также означает, что даже относительно сильный удар не влияет на частоту сердечных сокращений мышц, как это происходит при постоянном или переменном напряжении 50 Гц. Тем не менее, несмотря на это и учитывая тот факт, что имеется опасный ток (для SSTC это миллиамперы, но для DRRSTC или SGTC ток может достигать мгновенных значений, рассчитанных в амперах), высокая мощность (малый ток, хотя и умноженный на десятки кВ), которую излучает катушка накачки - ткани человека подвергаются воздействию и это может привести к обширному термическому повреждению. Причём первой страдает нервная система!
Кроме того, следует учитывать, что прерыватель добавляет к излучению низкочастотную форму волны (например 10 - 50 Гц), а вот она уже может быть опасной. Всё это приводит к дополнительному риску, так как человек, который не знает об этом, может сознательно продлить касание, ошибочно думая, что если не чувствуется ток электричества, он в безопасности. Конечно, часто люди, которые касались разрядов от небольших катушек, не чувствовали негативных последствий (или, скорее, они были слишком малы, чтобы быть очевидными), но также есть случаи, когда игры с DRSSTC заканчивались парастазами и другими заболеваниями. Так что будьте осторожны с ВВ всегда!
Форум по обсуждению материала КАТУШКА ТЕСЛА SSTC
Тестирование, схема и разборка мини паяльной станции из Китая KSGER STM32 V3.1S OLED T12.
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.
Обзор ещё нескольких схем и готовых конструкций Gauss Gun с Алиэкспресс.
Представляем еще один HV проект - огромная катушка Тесла. После успехов с обычными высоковольтными генераторами, решено было построить что-то действительно большое. Конечно, это была DRSSTC.
Справка: QCW DRSSTC — особый тип транзисторных катушек Тесла, характеризующийся плавной накачкой: постепенным и плавным (а не резким как в обычных катушках) нарастанием напряжения и тока первичного контура.
Выбор пал на транзисторы Mitsubishi Electronic IGBT - CM300DY24HA, с номинальными параметрами: максимальный непрерывный ток - 300 A, максимум напряжения К-Э 1200 V. Тесты изготовителей tesla в США показали, что эти транзисторы способны выдерживать непрерывный импульс 4 кА (они взрываются примерно на 5 кА в результате насыщения) и могут безопасно использоваться с импульсными токами до 2 кА. Транзисторы защищены ТВС, способными рассеивать около 12 кВт, а также 5 мкФ / 1 кВ на электропитании.
Принципиальная схема DRSSTC
А это структурная схема генератора:
Технические характеристики Теслы
- В первичной цепи установлен ограничитель тока на 1400 А.
- Потребление энергии в сети около 20 А.
- Резонансная частота составляет 42 кГц.
- Предельная длина искры 3 метра.
- Тесла имеет более 2 метра в высоту.
- Диаметр верхнего тороида - около 1 метра.
Разумеется ни одна DRSSTC не может функционировать без хорошего резонансного конденсатора, и именно там появилась самая большая проблема - чем выше емкость, тем лучше эффект по искре, но и тоньше кошелек. Минимальное напряжение пробоя составляет 8 кВ, однако чем больше, тем лучше. После многих расчетов решено было принять параметры 600nF / 10kV, а это означает необходимость покупки 100 конденсаторов CDE942C20P15kF. Они не единственные конденсаторы подходящие для этой цели, но другие еще дороже.
Следующим шагом было проектирование механической части, расположение ключевых элементов и т. д. Первичка вызвала немало проблем. Одной из концепций была коническая обмотка, но с другой стороны, из-за гораздо лучшего распределения поля остановились на плоской. Обмотка выполнена из мягкой меди диаметром 15 мм с толщиной стенки 1 мм.
Другим важным элементом катушки Тесла является вторичная обмотка. Это классическое решение, которое заключается в использовании в качестве формы под неё канализационной трубы из ПВХ диаметром 200 мм и высотой 1 м. Катушка содержит около 2300 витков проволоки 0,4 мм. Это почти 2 кг меди и около 1,5 км кабеля. Обмотка традиционно залита лаком.
Тороиды представляют собой классическую конструкцию, изготовленную из вентиляционных гофрированных труб. Использование двух тороидов улучшает распределение электрического поля вокруг обмоток, благодаря чему искры неохотно идут внутрь. Также использовались защитные катушки в количестве 2 штуки - одна выше, другая - под первичной плоскостью. Верхняя катушка провода является временной.
Нижняя часть корпуса электроники будет покрыта сеткой, пока закрыта только лицевая сторона, чтобы иметь легкий доступ к деталям во время ввода Теслы в эксплуатацию.
Разумеется, для мощных транзисторов требуется массивный радиатор. Он также охлаждается двумя мощными 120-миллиметровыми вентиляторами. Хотя общее количество выделяемого тепла не велико - большой радиатор и кулеры нужны обязательно, как результат - во время работы радиатор практически холоден.
Следующий ключевой элемент - силовые фильтрующие конденсаторы. Поскольку устройство работает с мощным импульсом, для импульсной работы требуются высоковольтные электролиты значительной мощности и низким импедансом (low esr).
Получение постоянного напряжения 650 В DC несложно, достаточно удвоить напряжение сети 220 В.
Необходимо поставить диодный мост с напряжением выше 320 В (после выпрямления), в частности около 600 В постоянного тока, также были необходимы электролиты способные работать с таким напряжением, однако самое высокое напряжение, которое когда-либо встречалось на любом электролите, было 500 В, но и этого все еще недостаточно. Поэтому необходимо последовательно подключать два электролитических конденсатора, что означает половину емкости и потребность сразу в четырех конденсаторах.
Контроллер управляет промежуточным мостом на MOSFET. Однако на этот раз промежуточный мост питается стабилизированным напряжением 80 В, которое выдает специально сконструированный трансформатор, управляющий затворами транзисторов IGBT. Трансформация этого трансформатора составляет 4: 1: 1: 1: 1. Эта конструкция позволяет получить типичные 20V на затворах, и его применение направлено на значительное сокращение времени их перезарядки.
Молнии безумно громкие и невероятно яркие, но красота требует жертв, поэтому расходы превышают 1000 долларов.
Форум по обсуждению материала БОЛЬШАЯ САМОДЕЛЬНАЯ КАТУШКА ТЕСЛА DRSSTC
Что такое изолятор и чем он отличается от токопроводящего материала. Занимательная теория радиоэлектроники.
Обзор ещё нескольких схем и готовых конструкций Gauss Gun с Алиэкспресс.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Приводится несколько рабочих схем электромагнитных Gauss Gun. Первая часть сборника.
Нашел в нэте статью про катушку Теслы на ПП, понравилась. Да и схема не очень сложная, единственное нету микросхемы UCC27245. Посмотрев даташит на нее, я подумал можно ли заменить эту микру двумя ОУ? Набросал примерно схему. Антенна выполняет роль обратной связи. Вопрос Можно так или нет?
В общем вот статья коротко:
силовая часть
Основная часть катушки – силовая, возможные решения – полумост или мост (мост представляет собой просто два полумоста, соединённых так, чтобы раскачивать первичную обмотку с удвоенной амплитудой). Полумост представляет собой два последовательно соединённых полевых транзистора (MOSFET, далее просто фет), поочерёдно открывающихся и закрывающихся за счёт прямоугольного сигнала с драйвера.
Развязка необходима, чтобы гальванически отвязать друг от друга управление фетов. Применительно к катушке стоит говорить только о двух типах развязок: трансформаторная (GDT, gate-drive transformer) и оптическая (на оптронах). GDT представляет собой небольшое ферритовое кольцо, на котором максимально плотно друг к другу намотаны три (или пять для моста) обмотки: одна подключённая к драйверу и две (четыре) – к затворам-стокам соответствующих транзисторов силовой части.
Преимущества GDT: минимум настройки, элементарное управление, значительно более низкая стоимость и простота изготовления, автоматическое формирование дед-тайма. Недостатки – необходимо отыскать хороший феррит и рассчитать и качественно намотать сам GDT. Важно: при подключении необходимо следить, чтобы управление затворами транзисторов происходило в противофазе (как того требует топология полумоста). Преимущества оптронов: точное управление и минимум искажений сигнала. Недостатки – куча компонентов (на каждый канал (4 для моста, 2 для полумоста): оптрон, его обвязка (в том числе SMD керамика на ноги) и питание), необходимость формировать дед-тайм, сложность в работе, а ещё оптика страдает от помех от трансформатора Тесла.
При его использовании, кстати, желательно поставить стабилитрон на 15 вольт между истоком и затвором фета. Я их не использовал, и так всё работает, но лучше его там иметь, чтобы исключить пробой по затвору из-за глюков GDT, каковые могут возникать при издевательствах над катушкой в процессе настройки.
Генератор – задатчик резонансной рабочей частоты колебаний первички. Самый очевидный способ, в то же время самый неэффективный: использовать внешний генератор, например, на TL494, UC3825, IR2153 или другой соответствующей. Неэффективен он тем, что точная подстройка в резонанс без обратной связи от вторички практически невозможна: любое изменение условий работы, даже просто сам факт появления разряда, мгновенно унесёт рабочую частоту достаточно далеко для выхода из резонанса. Более прогрессивно и удобно просто использовать антеннку, которая будет ловить сигнал. Обрезая верх и низ принимаемого ей синусоидального сигнала при помощи вилки из диодов Шоттки, мы получаем прямоугольный сигнал (фактически логические 0 и 1) на входе драйвера.
Как вариант, вместо антеннки можно использовать трансформатор тока с низа вторичной обмотки. Этот метод в общем случае сильно надёжнее, но несильно удобнее.
В этой конструкции использована антенна как наиболее простой и удобный способ.
Прерыватель.
Полумостовой транзисторный трансформатор Тесла Для уменьшения средней мощности, прокачиваемой сквозь катушку, и получения трескучих красивых разрядов, сигнал необходимо рвать. Благодаря наличию у UCC27425 ENABLE-входов, достаточно просто подключить к ним выход элементарного генератора на 555-м таймере. 555 не самая удобная для этого микросхема, но, определённо, самая простая и популярная. Использованная схема чуть отличается от общепринятой включением переменных резисторов. Более продвинутая версия может содержать в себе второй таймер для прерывания первого – т.н. burst-mode, двойное прерывание.
Резонатор (вторичная обмотка) – примерно 250 кгц частотой, размеры 11х16 см, провод 0.2 мм. Тороид свит из медной трубки и представляет полностью разомкнутый виток для уменьшения ВЧ-нагрева оного. Высота первички относительно вторички подобрана довольно точно для достижения тока в первичном контуре около 30А (предельный для диодов). Количество витков особой роли не играет, поскольку ток зависит чуть менее, чем полностью только от коэффициента связи обмоток, а оный настраивается положением первички.
[)еНиС, Если она по схеме так включена то значит можно,нужно только отыскать аналоги етой микры.Я етой микры не знаю но судя по схеме у нее мощный выходной каскад с открытым колектором.
Ксюня, ну мои ОУ будут ту роль выполнять? Здесь используются мощные полевеки с большим током затвора. А я поставлю все равно дохлые.
На крайняк можно еще на выходы ОУ прицепить ключи из биполярных транзисторов. Мне главное, чтоб эти ОУ выполняли роль обратной связи так сказать. Принцип такой- подается 220, создается эл поле на катушке. Оно улавливается антенной и понеслось)
[)еНиС, Бегло прочитав статью засомневался что у тебя в етой схеме выйдет заменить микру обычными ОУ.Ета микра ето не ОУ а драйвер управления с выходом до 4А тока.Так что ищи микру или ее аналоги в моно исполнении.
Ксюня, В том то и дело что нет. Я знаю что это драйвер. Допустим всетаки не учитывать ток, а просто принцип действия этого драйвера и ОУ.
[)еНиС, Не выйдет.Там драйвер быстрее всего собран на логике а Оу стоят на входе.Если перенести всю начинку на отдельные елементы то получится довольно внушительная схема.
я попробую собрать в симуляторе но использовать в драйвере операционники имхо полный бред. драйвера которые использовал автор(а я с ним знаком) прокачивают ток до 4а в импульсе. да и к тому же управление должно быть цифровое а не аналаговое
мда. какой же ты бред несешь.. вот для любителей п****ться
Ну типа того
А то получится как на большинстве форумов кучемола, начали с одной схемы в итоге собрали совсем другое
мимо пролетая над форумом
краб, мультиметр сгорел давно, в моем 43101 изначально был спален ОУ, осц. - сплошной экран + заземлен на батарею.
Где вы берете эти бржуйские драва? Типа уцц и ixdd. Нигде найти не могу, щас друг отправил, жду. В принципе если у тебя по схеме что в ВК собрано, то тебе нужно сделать только особый интераптер и будет дрка
лалшта? ключики в хардсвиче вынесет при 70-75а. тут никакой *особый* прерыватель не спасет. нужно еще предиктер, ОЦД и ММС толстую набирать. схема моя личная
я с таким не знаком только поверхностно, так что сказать ничего не могу)
На счет ОС антенна не лучший вариант. Не очень стабильно, лучше ТТ делать
bvz, и говорили и сам пробовал, убедился на сске на ФАПЧ. На антенну постоянно емкость рук и тела влияет если близко нахожусь, а когда сделал ТТ стало норм, на руки перестало влиять.
Еще ОС вот так можно сделать.
вот когда попробуешь на двухкиловаттной катушке с большим тором, тогда и говори про это. а щас, научись их грамотно пускать и не забудь осцыл достать . кстати, разбуй глаза, ограничение точно так же я сделал, все остальное -задержка при переключении и бесполезные детали в схеме,лол.
Совсем недавно в мою голову влетела мысль, которая мне не давала покоя около недели. После нескольких ночей напролет эта мысль воплотилась в нечто материальное, о чем сегодня я вас и поведаю.
Идея состояла в том чтобы сделать некое подобие катушки Тесла, которую будет приятно подарить кому-нибудь или просто поставить у себя на столе и любоваться на нее вечерами. Но задача была не только воссоздать эту конструкцию, но и чтобы она обладала небольшими габаритами, малым тепловыделением (что немаловажно) ну и естественно красивыми стримерами, которые будут короновать из тороида катушки.
Ну что заинтриговал? Тогда начнем. А начну я со схемы.
Основная часть схемы представляет собой драйвер на ШИМ-контроллере 3845 тактируемом интегральном таймере 555. Начну по порядку, интегральный таймер по имени 555 включен в режиме астабильного генератора прямоугольных импульсов, частота которых регулируется переменными резисторами R6, R7. Частота задающего генератора высчитывается по формуле которую все давным давно знают, но для любопытных из расчетов по схеме резисторы R6, R7 регулируют частоту от 16 герц до 160 герц. Далее у нас идет сам ШИМ -контроллер, углубляться в принцип работы я тоже не буду но все же пару слов скажу. Прямоугольные импульсы с выхода 555 идут через резистор на ШИМ на вход (третий вывод) тем самым в момент импульса микросхема отключается, переставая подавать сигнал на полевой транзистор, в паузах между импульсами 3845 работает как полагается.
Взаимозаменяемость
Все детали можно заменить аналогами. К примеру для микросхемы NE555 есть отечественный аналог КР1006ВИ, а для UC3845 аналогом будет MIC38C45. Отклоняться от номиналов деталей можно но не более 30%.
Собственно вот сам драйвер на фото.(простите за качество фото, было плохое освещение)
Печатная плате делалась методом аэрозольного фоторезиста.
Сначала сделал шаблон. Делается он легко и просто. Для этого надо распечатать печатку на лазерном принтере, затем прям поверх рисунка наклеить скотч, затем аккуратненько разрезать по кусочкам.
Далее эти кусочки в теплой воде оттираются от бумаги и получается нечто подобное. На фото результат из трех слоев шаблона.
Затем шаблон кладется на текстолит заранее покрытый фоторезистом. Для лучшего прилегания надо смочить текстолит водой или маслом.
Читайте также: