วิธีสร้างตัวแปลงฮาล์ฟบริดจ์ด้วย TDKS และสังเกตการปล่อยประจุที่มีสีสัน

เทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูงเป็นทิศทางพิเศษในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีจิตวิญญาณ สุนทรียศาสตร์ และคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง ผู้ที่ชื่นชอบหลายพันคนทั่วโลกกำลังสร้างการออกแบบที่หลากหลาย ตั้งแต่ตัวคูณอย่างง่ายไปจนถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff ขนาดใหญ่และคอยล์เทสลา - ตามกฎแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดไม่มีการใช้งานจริงใด ๆ คุณค่าของมันอยู่ที่การสร้างสีสันสดใสสูง การปล่อยแรงดันไฟฟ้า

องค์ประกอบที่เหมาะสมที่สุดที่สามารถสร้างไฟฟ้าแรงสูงสามารถเรียกได้ว่าเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าแบบเส้น - องค์ประกอบนี้มีอยู่ใน CRT TV ทุกรุ่น ในขณะนี้ราคาของหม้อแปลงดังกล่าวกำลังต่ำมากเนื่องจากทีวี CRT กำลังค่อยๆกลายเป็นเรื่องของ ที่ผ่านมา. สามารถแยกแยะหม้อแปลงดังกล่าวได้สองประเภท - TDKS พร้อมตัวคูณในตัวและ TVS - หม้อแปลง "เปล่า" ซึ่งสามารถเชื่อมต่อตัวคูณแยกกันได้ในทั้งสองกรณี เพื่อให้หม้อแปลงไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าแรงสูง จำเป็นต้องมีวงจรพิเศษที่จะ "ปั๊ม" ขดลวดปฐมภูมิด้วยแรงดันไฟฟ้าความถี่สูง ความถี่นี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ระหว่าง 1-100 kHz บนอินเทอร์เน็ตมีวงจรที่คล้ายกันจำนวนมากซึ่งมักจะเป็นวงจรปลายเดี่ยวธรรมดาโดยใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังเพียงตัวเดียวซึ่งปิดและเปิดวงจรของขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเส้นด้วยความถี่ที่ต้องการ - วงจรดังกล่าวแม้ว่าจะง่าย มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ (ทรานซิสเตอร์ร้อนมาก) และพลังงานต่ำ ดังนั้นจึงไม่อนุญาตให้เปิดเผยศักยภาพของหม้อแปลงอย่างเต็มที่และกำลังขับสูงสุดที่เป็นไปได้จะถูกลบออกจากมัน - และความยาว ความแข็งแกร่ง และความสว่างของ การปล่อยประจุโดยตรงขึ้นอยู่กับกำลังไฟ

โครงการ

วงจรที่นำเสนอในบทความนี้เป็นตัวแปลงฮาล์ฟบริดจ์แบบคลาสสิกที่ใช้วงจรไมโคร IR2153 มันสามารถพัฒนาพลังงานได้ค่อนข้างมากในการโหลด - สูงถึง 500 วัตต์เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสมที่เอาต์พุตและด้วยการดัดแปลงเล็กน้อยแม้แต่ ไม่กี่กิโลวัตต์ ในขณะเดียวกัน ตัววงจรเองก็ดูง่ายมากในการประกอบ ไม่มีองค์ประกอบที่มีราคาแพง และสามารถทำซ้ำได้สูง

โหลดของวงจรคือตัวเหนี่ยวนำ L1 - ในกรณีของเราคือขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเส้น แต่จากวงจรนี้ยังเป็นไปได้ที่จะประกอบอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าความถี่สูงและแอมพลิจูดขนาดใหญ่เช่นเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ เพื่อความชัดเจน รูปภาพด้านล่างแสดงรูปร่างของสัญญาณที่เอาต์พุตของวงจรโดยไม่มีโหลดที่เชื่อมต่อ - พัลส์สี่เหลี่ยมที่เกือบจะในอุดมคติ

เล็กน้อยเกี่ยวกับรายละเอียดและการทำงานของตัวแปลง

ไมโครวงจร IR2153 ทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดพัลส์สี่เหลี่ยมแบบพุชพูล - เป็นแบบพุชพูลเนื่องจากมีเอาต์พุตสองตัว (พิน 5 และ 7) และไมโครวงจรควบคุมทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามสองตัวพร้อมกันที่แขนส่วนบนและส่วนล่าง ไมโครวงจรนี้ไม่ขาดแคลน แหล่งจ่ายไฟเครือข่ายและอุปกรณ์สวิตชิ่งอื่น ๆ บางตัวถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน ราคาในร้านขายส่วนประกอบวิทยุมักจะไม่เกิน 100 รูเบิล วงจรขนาดเล็กนี้สะดวกเนื่องจากมีซีเนอร์ไดโอดอยู่ข้างในอยู่แล้วซึ่งช่วยให้วงจรไมโครได้รับพลังงานจากแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับโหลด - แรงดันไฟฟ้านี้สำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพของฮาล์ฟบริดจ์ควรเป็น 100-300 โวลต์ดังนั้นเพิ่มเติม ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายแรงดันต่ำในการจ่ายไฟให้กับส่วนลอจิคัลของวงจร ตัวต้านทานที่จำกัดกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอดของไมโครเซอร์กิตคือ R1 - ค่าของมันถูกทำเครื่องหมายด้วยเครื่องหมายดอกจันในแผนภาพ ความต้านทานของตัวต้านทานนี้จะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟจ่ายของวงจรทั้งหมด ยิ่งแรงดันไฟจ่ายสูง ค่าความต้านทานก็จะยิ่งสูงขึ้น คุณสามารถคำนวณค่าที่แน่นอนสำหรับแรงดันไฟจ่ายใดๆ ได้โดยใช้เครื่องคิดเลขเพื่อคำนวณตัวต้านทานซีเนอร์ไดโอด . อัตราที่ระบุในแผนภาพเหมาะสำหรับแรงดันไฟฟ้า 250 โวลต์ ควรคำนึงด้วยว่าพลังงานบางส่วนจะกระจายไปบนตัวต้านทานนี้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน 1-3 วัตต์ตัวใดตัวหนึ่งหรือตัวต้านทานกำลังไฟต่ำหลายตัวขนานกันเช่นเดียวกับที่ทำบนแผงวงจรพิมพ์ ตัวเก็บประจุ C2 ทำหน้าที่กรองแรงดันไฟฟ้าของวงจรไมโคร โดยค่าของมันสามารถอยู่ระหว่าง 100 ถึง 220 μF แรงดันไฟฟ้าอย่างน้อย 25 โวลต์ตัวเก็บประจุ C1 เป็นแหล่งจ่ายไฟแรงสูง คุณไม่ควรละเลยความจุเพราะกำลังที่โหลดจะขึ้นอยู่กับมัน - หากความจุน้อยเกินไปอาจเกิดการดึงพลังงานออกและพลังงานจะลดลง ค่าที่เหมาะสมที่สุดคือ 470-680 uF โปรดทราบว่าตัวเก็บประจุนี้ต้องได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูง + ส่วนต่างบางส่วน

วงจรและบอร์ดอยู่ในไฟล์เก็บถาวรซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่:

[41.91 Kb] (ดาวน์โหลด: 375)

สายโซ่ขององค์ประกอบ R2-C3 กำหนดความถี่ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องใช้ตัวเก็บประจุความถี่สูงคุณภาพสูงที่นี่ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มปกติจะทำ ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่เท่าใด ความถี่ในการทำงานของวงจรก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ที่พิกัดที่ระบุ จะมีค่าประมาณเท่ากับ 80 kHz คุณสามารถประกอบวงจรด้วยความถี่คงที่ได้ แต่จะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดหากคุณสามารถปรับความถี่ได้ดังนั้นแทนที่จะใช้ตัวต้านทานคงที่ฉันแนะนำให้ติดตั้งทริมเมอร์ 20 kOhm สามารถเลือกช่วงของการปรับความถี่ได้โดย ความจุของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุ C4 - ขอแนะนำให้ใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัมที่ไม่มีขั้วที่มีความจุ 20-30 µF แต่จะใช้อิเล็กโทรไลต์ปกติ ตัวต้านทาน R3, R4 ทำหน้าที่จำกัดกระแสในเกตของทรานซิสเตอร์ซึ่งเหมาะสำหรับ 10-30 โอห์ม

ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการเลือกทรานซิสเตอร์กำลังเนื่องจากจะเป็นผู้ที่จะเปลี่ยนโหลดและทั้งประสิทธิภาพของวงจรและความน่าเชื่อถือจะขึ้นอยู่กับพวกมัน ราคาไม่แพงที่สุด แต่ไม่ใช่ตัวเลือกที่ทรงพลังที่สุดคือ IRF630 - เหมาะสำหรับการทำงานที่แรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 150 โวลต์โดยมีกำลังไม่มากเกินไปฉันใช้มันคุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามพลังแรงเกือบทุกชนิดได้ที่นี่เมื่อเลือกคุณควรคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดกระแสและความต้านทานของช่องเปิดด้วย ตัวเลือกที่เหมาะสมก็คือ IRF740, IRF840, IRFP450, IRFP460 สองตัวสุดท้ายมีราคาแพงกว่า แต่จะช่วยให้คุณสามารถทำงานที่กำลังไฟสูงกว่าได้ถึง 500 วัตต์ ตัวเก็บประจุ C5 และ C6 เป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของตัวแปลงฮาล์ฟบริดจ์ สามารถใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มที่มีความจุ 1-2 μFได้ที่นี่ แรงดันไฟฟ้าในการทำงานจะต้องได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า + บางส่วน จอง. VD1 เป็นไดโอด คุณต้องใช้ที่นี่ไม่ใช่ไดโอดธรรมดา แต่เป็นไดโอดที่เร็วเป็นพิเศษเช่น UF4007 และที่คล้ายกัน

ชุดประกอบตัวแปลง

วงจรทั้งหมดประกอบบนแผงวงจรพิมพ์ซึ่งติดอยู่กับบทความ โปรดทราบว่าวงจรนั้น "ไม่แน่นอน" ในแง่ของการเดินสายบอร์ดเวอร์ชันนี้ได้รับการทดสอบแล้วไม่พบสิ่งแปลกปลอมในการทำงาน กระดานทำโดยใช้วิธี LUT มาตรฐาน ภาพถ่ายขั้นตอนการทำกระดานและการปิดผนึกชิ้นส่วนอยู่ด้านล่าง

คำไม่กี่คำเกี่ยวกับขดลวดปฐมภูมิ - จะต้องพันบนแกนเฟอร์ไรต์ของหม้อแปลงด้วยตัวเองเนื่องจากขดลวดปฐมภูมิมาตรฐานไม่ได้ออกแบบมาเพื่อให้มีกำลังสูง การม้วนใช้เวลาไม่นานเพียง 30-40 รอบของลวดทองแดงเคลือบฟันก็เพียงพอแล้วหน้าตัดไม่ควรเล็กเกินไปมิฉะนั้นจะเกิดการสูญเสีย ขดลวดที่เกิดขึ้นจะต้องเชื่อมต่อกับบอร์ดด้วยสายไฟและความยาวไม่ควรยาวเกินไป

ดังที่คุณอาจเดาได้ ไฟฟ้าแรงสูงจะถูกถอดออกจากขั้ว "ร้อน" ของหม้อแปลง ซึ่งโดยปกติจะระบุได้ด้วยฉนวนหนาหน้าสัมผัสเชิงลบบน TDKS อยู่ที่ส่วนล่างของเคสพร้อมกับขั้วต่ออื่นๆ ทั้งหมด หาได้ง่าย - เพียงดูว่าส่วนโค้งส่วนใดจะติดสว่างเมื่อเข้าใกล้เทอร์มินัล "ร้อน" โปรดทราบว่าส่วนล่างของ TDKS ในรูปถ่ายมีสีดำคล้ำ - พวกมันถูกสร้างขึ้นเมื่อ TDKS ทำงานกับวงจรฮาล์ฟบริดจ์นี้เนื่องจากหม้อแปลงถูกใช้จนเกือบถึงขีดจำกัดความสามารถของมัน บางครั้งการพังเกิดขึ้นระหว่างขั้วที่ต่างกัน . เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งเหล่านี้ คุณควรเติมขั้วทั้งหมดด้วยสารประกอบไดอิเล็กทริก และนำเฉพาะลวดลบที่ต้องการออกมาด้วยลวดแยกต่างหาก

โครงสร้างทั้งหมดจะต้องได้รับพลังงานจากแหล่งที่มีกำลังไฟที่เหมาะสมจะสะดวกหากสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าได้ ในกรณีของฉันแหล่งพลังงานคือหม้อแปลงเก่าของทีวีหลอด TS-160 สำหรับการแก้ไขสะพานไดโอดที่มีตัวเก็บประจุบนกระดานขนาดเล็กจะเชื่อมต่อแยกกันซึ่งสามารถเห็นได้ในภาพถ่าย

แม้แต่ทรานซิสเตอร์ "พลังงานต่ำ" เช่น IRF630 ในวงจรนี้ก็ไม่ร้อนมากหลังจากใช้งานต่อเนื่องหลายนาทีพวกมันจะยังคงอุ่นบนหม้อน้ำขนาดเล็กเท่านั้น แม้ว่าการกระจายความร้อนจะมีน้อยโดยเฉพาะเมื่อใช้เช่น IRFP450-560 หม้อน้ำขนาดเล็กเช่นในภาพเพื่อความน่าเชื่อถือจะไม่ฟุ่มเฟือย มุมมองทั่วไปของการออกแบบ:

ภาพถ่ายสรุป - ซึ่งแสดงถึงส่วนโค้งไฟฟ้าแรงสูงและวิดีโอ แรงดันพังทลายของอากาศอยู่ที่ประมาณ 3 เซนติเมตร ดังที่เห็นในวิดีโอ หากวางอิเล็กโทรดไฟฟ้าแรงสูงไว้ในระยะห่างจากกัน ส่วนโค้งจะไม่ไหม้ และหม้อแปลงไม่ทำงาน ในขณะที่การปล่อยประจุสีม่วงจะถูกโคโรนาจากขั้ว "ร้อน" เช่นกัน จากตัวเรือน - เมื่อปรากฏขึ้นขอแนะนำให้แยกสถานที่ที่เกิดการพังทลายทั้งหมดด้วยสารประกอบอิเล็กทริกโปรดทราบว่า TDKS ไม่เพียงแต่มีไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น แต่ยังมีกำลังไฟเพียงพอที่จะทำให้เกิดการบาดเจ็บทางไฟฟ้าได้หากคุณสัมผัสขั้วไฟฟ้าแรงสูงด้วยมือ การสัมผัสนั้นไม่จำเป็นด้วยซ้ำสำหรับส่วนโค้งที่จะเกิดขึ้น เนื่องจากระยะการแยกย่อยค่อนข้างมาก ควรจำไว้ว่าหลังจากปิดวงจรแล้วแรงดันไฟฟ้าสูงที่เอาต์พุต TDKS ยังคงอยู่เนื่องจากมีตัวเก็บประจุอยู่ภายในดังนั้นหลังจากปิดขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงแล้วควรเชื่อมต่อซึ่งกันและกันเพื่อคายประจุตัวเก็บประจุนี้ ขอให้มีความสุขในการสร้าง!