Hochspannungs-DC-DC-Wandler

Impuls-DC-DC-Wandler sind sowohl für steigende als auch fallende Spannungen ausgelegt. Mit ihrer Hilfe können Sie beispielsweise 5 Volt verlustarm in 12, 24 oder umgekehrt umwandeln. Es gibt auch Hochspannungs-DC-DC-Wandler; sie sind in der Lage, aus einer relativ niedrigen Spannung (5-12 Volt) eine sehr signifikante Potentialdifferenz von Hunderten von Volt zu erzeugen. In diesem Artikel betrachten wir den Zusammenbau eines solchen Konverters, dessen Ausgangsspannung im Bereich von 60 bis 250 Volt eingestellt werden kann.

Konverterschaltung

Es basiert auf dem gängigen integrierten Timer NE555. Q1 im Diagramm ist ein Feldeffekttransistor; Sie können IRF630, IRF730, IRF740 oder jeden anderen verwenden, der für den Betrieb mit Spannungen über 300 Volt ausgelegt ist. Q2 ist ein Bipolartransistor mit geringem Stromverbrauch. Sie können BC547, BC337, KT315, 2SC828 sicher installieren. Die Drossel L1 sollte eine Induktivität von 100 μH haben. Wenn diese jedoch nicht vorhanden ist, können Sie Drosseln im Bereich von 50–150 μH installieren. Dies hat keinen Einfluss auf den Betrieb der Schaltung. Eine Drossel lässt sich ganz einfach selbst herstellen: Wickeln Sie 50–100 Windungen Kupferdraht auf einen Ferritring.Diode D1 gemäß FR105-Schaltung; stattdessen können Sie UF4007 oder jede andere Hochgeschwindigkeitsdiode mit einer Spannung von mindestens 300 Volt einbauen. Der Kondensator C4 muss Hochspannung haben, mindestens 250 Volt, mehr möglich. Je größer die Kapazität, desto besser. Für eine hochwertige Filterung hochfrequenter Störungen am Ausgang des Wandlers empfiehlt sich außerdem die parallele Installation eines Folienkondensators kleiner Kapazität. VR1 ist ein Trimmwiderstand, mit dem die Ausgangsspannung geregelt wird. Die minimale Versorgungsspannung für den Stromkreis beträgt 5 Volt, optimal sind 9-12 Volt.

Konverterherstellung

Die Schaltung ist auf einer Leiterplatte mit den Maßen 65x25 mm montiert; eine Datei mit einer Zeichnung der Platine ist dem Artikel beigefügt. Sie können einen Textolithen nehmen, der größer als die Zeichnung selbst ist, damit an den Rändern Platz für die Befestigung der Platine am Gehäuse bleibt. Ein paar Fotos vom Herstellungsprozess:

Nach dem Ätzen muss die Platine verzinnt und auf Kurzschlüsse überprüft werden. Weil Auf der Platine liegt Hochspannung an, zwischen den Leiterbahnen dürfen sich keine Metallgrate befinden, sonst ist ein Ausfall möglich. Zunächst werden Kleinteile auf die Platine gelötet – Widerstände, Dioden, Kondensatoren. Dann die Mikroschaltung (besser in die Steckdose einbauen), Transistoren, Trimmwiderstand, Induktivität. Um den Anschluss von Drähten an die Platine zu erleichtern, empfehle ich die Installation von Schraubklemmenblöcken; dafür sind auf der Platine Plätze vorgesehen.

Erster Start und Einrichtung

Überprüfen Sie vor Beginn unbedingt die korrekte Installation und klingeln Sie die Gleise. Stellen Sie den Trimmwiderstand auf die minimale Position (der Schieber sollte sich auf der Seite des Widerstands R4 befinden).Anschließend können Sie Spannung an die Platine anlegen, indem Sie ein Amperemeter in Reihe schalten. Im Leerlauf sollte die Stromaufnahme der Schaltung 50 mA nicht überschreiten. Wenn es innerhalb der Norm liegt, können Sie den Trimmwiderstand vorsichtig drehen und so die Ausgangsspannung steuern. Wenn alles in Ordnung ist, schließen Sie eine Last, beispielsweise einen 10-20 kOhm-Widerstand, an den Hochspannungsausgang an und testen Sie die Funktion der Schaltung erneut, diesmal unter Last.

Der maximale Strom, den ein solcher Wandler erzeugen kann, beträgt etwa 10-15 mA. Es kann beispielsweise als Teil der Lampentechnik zur Stromversorgung von Lampenanoden oder zur Beleuchtung von Gasentladungs- oder Lumineszenzindikatoren eingesetzt werden. Die Hauptanwendung ist ein Miniatur-Elektroschocker, da die Ausgangsspannung von 250 Volt für den Menschen spürbar ist. Viel Spaß beim Bauen!

Die Funktionsweise des Konverters wird im Video anschaulich demonstriert: