Как работает умножитель напряжения: Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

С развитием альтернативных источников энергии, в частности с массовым внедрением солнечных панелей, инвертор напряжения находит все более широкое применение. Поскольку применяется как постоянный, так и переменный ток, то часто возникает необходимость в преобразовании энергии одного рода в другой. Устройства, преобразующие переменный ток в постоянный называются выпрямителями. В качестве выпрямителя чаще всего применяют диодный мост. А устройство, преобразующее постоянный ток в переменный называют инвертором.

По ряду положительный свойств большую популярность завоевал инвертор напряжения. Особенно широко он используется с целью преобразования электрической энергии постоянного тока аккумуляторной, солнечной батареи или суперконденсатор в переменное напряжение 230 В, 50 Гц для питания большинства промышленных устройств.

Принцип работы инвертора напряжения

Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто. Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц. Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания U_ип с клеммами 1-2 и потребитель R_нL_н, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4. В один момент времени потребитель клеммами 3-4 подключается к клеммам 1-2 U_ип, при этом I от U_ип протекает в направлении L_нR_н, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

Схема инвертора напряжения

Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT₁…VT₄, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD₁…VD₄, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

   В современных электронных аппаратурах умножители напряжения нашли широкое применение. Умножитель напряжение — это устройство которое позволяет получить от переменного напряжение — высоковольтное постоянное. Умножители напряжения нашли широкие применения в самых разных аппаратах, где нужно иметь высокое напряжение. В основном умножители используют в телевизионной технике, в электрошоковых устройствах, в медицинских приборах и во многом другом. Умножитель напряжения состоит из конденсаторов и диодов, для получения напряжения свыше киловольта, нужно использовать специальные высоковольтные диоды и неполярные конденсаторы.

   В современной электронике существует несколько типов применяемых умножителей напряжения это последовательные у параллельные умножители напряжения. Умножители напряжение могут повышать переменное входное напряжение в десятки раз, на выходе умножителя образуются высоковольтные импульсы постоянного тока. Умножитель низковольтного напряжения (на выходе меньше киловольта) могут состоять из конденсаторов постоянного тока. Главный недостаток умножителей напряжения — это маленькая сила тока на выходе, также если в умножитель напряжение добавить слишком много секций конденсаторов, то в таком случае последние секции не будут нормально заряжаться и напряжение на выходе может быть ниже ожидаемого.

   Умножитель напряжения, или генератор Кокрофта-Уолтона был назван в честь двух изобретателей, которые в 1932 году построил первый умножитель напряжения. Генератор был сооружен для исследования в ядерной физике, за что и изобретатели в 1951 году получили нобелевскую премию. Но иногда создателя умножителя напряжения считают швейцарского физика Генриха Грейнахера. Обычно на вход напряжение подаётся с выхода высокочастотного трансформатора и повышается до нужной величины в генераторе Кокрофта-Уолтона.

   Умножители напряжения также применяются в лазерной технике также для подсветки больших дисплеях. Радиолюбителями умножитель очень часто применяется в высоковольтных конструкциях, например в люстре Чижского, самодельных электрошокерах, в ионизаторах воздуха, счётчиках Гейгера. В последнее время маленькие умножители напряжение стали использовать в электронных устройствах для питания микросхем. Умножитель по сравнениями с другими видами преобразователей напряжения работает бесшумно, выделение тепла на нем не наблюдается, но мощность на выходе слишком маленькая. Пожалуй с ознакомлением умножителей напряжения достаточно, думаю принцип его работы и области применения понятны, по возникшим вопросам обращайтесь на форум — Артур Касьян (АКА).

   Форум по радиолюбительской теории

   Обсудить статью УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Умножитель напряжения | Электрик в доме

Автор: admin, 16 Июн 2013

Умножитель напряжения

Умножителем напряжения называют устройство преобразующее переменное напряжение или постоянное пульсирующее в более высокое постоянное напряжение.  Как правило умножитель увеличивает напряжение в такое число раз, которое соответствует количеству каскадов умножения. Рассмотрим как сделать своими руками самый простой и известный умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона, который был использован для ускорителей элементарных частиц для разработки атомной бомбы.

С помощью умножителя напряжения можно отказаться от тяжёлых и габаритных повышающих трансформаторов. Преимущество этой схемы в том, что на конденсаторах развивается всего лишь удвоенное амплитудное значение входного напряжения. Соответственно конденсаторы и диоды схемы могут быть рассчитаны на это напряжение.

Работа схемы

На схеме изображён универсальный умножитель с произвольным количеством каскадов. То есть берём число каскадов для создания необходимого нам напряжения. Примерно Uвых = n*Uвх.

При отрицательной полуволне Uвх заряжается конденсатор С1 до амплитудного значения Uвх через диод D1. При положительной полуволне заряжается конденсатор С2 через диод D2, но поскольку конденсатор С1 уже заряжен, то он будет выполнять роль дополнительного источника питания и поскольку он оказывается включённым последовательно с основным источником питания, то конденсатор С2 зарядится уже до удвоенного амплитудного значения напряжения Uвх.

Таким же образом работают и последующие ступени умножителя, снимается же выходное напряжение Uвых с последовательно соединённых конденсаторов с чётными (по схеме) номерами. Соответственно результирующее напряжение Uвых будет равно сумме напряжений на чётных конденсаторах.

Расчёт умножителя напряжения

Для расчёта умножителя нужно знать ток нагрузки (Iн), требуемое выходное напряжение (Uвых) и желаемый коэффициент пульсаций (Кп).

Минимальная ёмкость конденсаторов (в мкФ) рассчитывается по упрощённой формуле:

С(n) = 2,85*n*Iн/(Кп*Uвых), где

n—кратность умножения Uвх в В;
Iн — ток нагрузки в мА;
Кп — коэффициент пульсаций выходного напряжения в процентах;
Uвыx—выходное напряжение в В.

Ёмкость первого конденсатора С1 нужно увеличить в 2-3 раза от расчётной ёмкости других конденсаторов, иначе полное напряжение на выходе схемы появится через несколько периодов входного напряжения. Если это не важно для работы нагрузки, то можно поставить конденсатор такой же ёмкости, как и остальные.

Для примера скажу, что коэффициент пульсаций считается отличным при значении 0,1% и меньше, хорошим при значении 1 — 3%. Если коэффициент не важен, то примите его равным 100.

Максимальный ток, протекающий через диоды будет равен удвоенному току нагрузки.

Также умножитель можно рассчитать более точно по следующей формуле:

Uвых = n* Uвх — (Iн*(n³ + 9*n²/4 + n/2 )/(12 *f* C) ), где

Iн — ток нагрузки в А;
n — кратность умножения;
f — частота входного напряжения в Гц;
С — емкость конденсатора в Ф.

Детали умножителя

Сложно назвать конкретные типы и номиналы деталей не зная требуемых параметров умножителя, поэтому рассмотрю детали для умножителя со средними показателями, питающегося от сети переменного тока 220В.

Конденсаторы лучше всего брать с минимальным током утечки, например серии К73.  Рабочее напряжение конденсаторов должно быть для Uвх=220В: С1 — не ниже 300В, С2-Сn — не ниже 600В. Ёмкость конденсаторов порядка 0,1 — 1 мкФ.

Диоды можно взять, например, КД411 или КД226Г(Д,Е). Ток нагрузки в этом случае может быть до 1А.

Будьте крайне осторожны при эксплуатации данной схемы, опасное напряжение остаётся на конденсаторах даже после отключения умножителя от источника питания.

Поделитесь с друзьями этой статьёй, нажав на кнопки социальных сетей внизу статьи.

Будет интересно почитать:

Рубрики: Электронные устройства, Электросхемы

Метки: своими руками, электроника, электросхема

мир электроники — Умножитель напряжения

Электронные устройства

  материалы в категории

Ну многие, наверняка, слышали такое слово: умножитель. Некоторые даже знают как он выглядел в старых телевизорах… Да чего там знают: даже и меняли сами когда-то…

А вот как работает умножитель напряжения сейчас мы и разберемся.

Ну в общем-то по самому названию «умножитель напряжения» и так понятно что так  называют устройство, на выходе которого можно получить напряжение, в любое число раз превышающее напряжение на его входе.

Кстати: выпускаемые промышленность умножители так и маркировались: указывался  коэффициент умножения и выходное напряжение. Например УН9/27 обозначает: умножение в 9 раз, на выходе 27 кВольт.

Еще один момент: умножить можно лишь переменное напряжение, но на выходе мы получим уже постоянное. Другими словами, умножитель — это устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное, превышающее амплитуду входного переменного напряжения. К числу достоинств можно отнести небольшие габариты и массу, стабильность работы. К недостаткам же относятся низкий ток нагрузки, небольшой КПД и, как следствие, небольшая мощность. Умножители напряжения чаще применяют в устройствах, где не требуется значительный ток в нагрузке, но важно высокое напряжение. Самый яркий пример- применение умножителя в кинескопных телевизорах: с его помощью получают напряжение для аквадага кинескопа (25 кВ) и напряжение для фокусировки кинескопа (около 8 кВ).

Итак, начнем с простого: удвоитель напряжения. Схема на рисунке ниже:

В отрицательный полупериод входного напряжения конденсатор С1 заряжается до амплитудного значения входного напряжения — U_m.
Во время положительного полупериода начинает заряжаться С2 до значения U_C2 = U_m + U_C1 = 2U_m, т. е. на выходе получается удвоенное значение амплитуды входного напряжения. Все очень просто.

Если прилепить еще один диод с конденсатором, то получится утроитель напряжения:

В положительный полупериод С1 заряжается через VD1 до значения U_m. В следующий полупериод С2 заряжается через VD2 до значения, равного сумме напряжений на конденсаторе С1 и U_m, т. е. U_C2 = U_C1 + U_m = 2U_m.
В следующий (третий) положительный полупериод, когда прошла повторная зарядка С1 через диод VD1, диод VD2 закрывается, кондер С2 разряжается через диод VD3 на С3, зарядив последний до 2U_m, т. е. до удвоенного амплитудного значения. По окончанию заряда С1 нагрузка окажется под суммарным напряжением кондеров С1 и С3.
Поскольку на С3 удвоенное значение напряжения, на нагрузке выделяется напряжение U_вых = U_C1 + U_C3 = 3U_m.

Ну и так далее: добавляя по диоду с конденсатором получаем следующий коэффициент умножения.

Внимание: до амплитудного значения напряжения заряжается только первый конденсатор.
На каждом последующем напряжение больше на величину входного. Другими словами, необходимо обеспечить защиту схемы от электрического пробоя, т. е. использовать диоды и конденсаторы на соответствующее напряжение.

Генератор высокого напряжения своими руками

   Прежде чем мы перейдём к описанию предлагаемого для сборки источника высокого напряжения, напомним о необходимости соблюдать общие меры безопасности при работе с высокими напряжениями.

Хотя это устройство даёт выходной ток чрезвычайно малого уровня, оно может быть опасным и вызовет довольно неприятный и болезненный удар, если случайно каснуться в неположенном месте. С точки зрения безопасности, это один из самых безопасных высоковольтных источников, поскольку выходной ток сравним с током обычных электрошокеров.

 Высокое напряжение на выходных клеммах — постоянного тока около 10-20 киловольт, и если подключить разрядник, то можно получить дугу 15 мм.

Схема источника высокого напряжения

   Напряжение может регулироваться изменением количества ступеней в умножителе, например, если вы хотите, чтобы оно зажгло неоновые лампы — можно использовать одну, если хотите, чтобы работали свечи зажигания — можно использовать две или три, и если нужно более высокое напряжение — можно использовать 4, 5 и более. Меньше каскадов означает меньшее напряжение, но больший ток, что может увеличить опасность этого устройства. Парадокс, но чем больше напряжение, тем менее сложным будет нанести ущерб из-за питания, поскольку ток падает до пренебрежительно малого уровня.

Как это работает

   После нажатия кнопки, ИК-диод включается и луч света попадает на датчик оптрона, этот датчик имеет выходное сопротивление около 50 Ом, что достаточно для включения транзистора 2n2222. Этот транзистор подаёт энергию батареи для питания таймера 555.

Частоту и скважность импульсов можно регулировать изменением номиналов компонентов обвязки. В данном случае частота может регулироваться с помощью потенциометра. Эти колебания, через транзистор BD679, усиливающий импульсы тока, поступают на первичную катушку.

Со вторичной снимается переменное напряжение, увеличенное в 1000 раз, и выпрямляется ВВ умножителем.

Детали для сборки схемы

   Микросхема — любой таймер серии КР1006ВИ1. Для катушки — трансформатор с отношением сопротивления обмоток  8 Ом :1 кОм. Первое, на что необходимо обратить внимание при выборе трансформатора — это размер, так как количество энергии, которое они могут обрабатывать, пропорционально их размерам. Например размером с большую монету даст нам больше энергии, чем небольшой трансформатор.

   Первое, что необходимо сделать для его перемотки, это удалить ферритовый сердечник для доступа к самой катушке. В большинстве трансформаторов две части склеиваются клеем, просто держите трансформатор плоскогубцами над зажигалкой, только осторожно, чтоб не расплавить пластик. После минуты клей должен расплавиться и надо разломить его на две части сердечника.

   Учитывайте, что феррит очень хрупкий и трескается довольно легко. Для намотки вторичной катушки использовался эмалированный медный провод 0,15 мм. Намотка почти до заполнения, чтоб потом хватило ещё на один слой более толстого провода 0,3 мм — это будет первичка. Она должна иметь несколько десятков витков, около 100.

   Почему здесь установлен оптрон — он обеспечит полную гальваническую развязку от схемы, с ним не будет электрического контакта между кнопкой замыкания питания, микросхемой и высоковольтной частью. Если случайно пробьёт высокое напряжение по питанию, то вы будете в безопасности.

   Сделать оптрон очень легко, любой ИК-светодиод и ИК-датчик вставьте в термоусадочную трубку, как показано на картинке. В крайнем случае, если не хочется усложнять дело, уберите все эти элементы и подавайте питание замкнув К-Э транзистора 2N2222.

   Обратите внимание на два выключателя в схеме, так сделано потому, что каждая рука должна быть задействована чтобы активировать генератор — это будет безопасно, уменьшает риск случайного включения. Также при работе устройства вы не должны прикасаться к чему-либо еще, кроме кнопок.

   При сборке умножителя напряжения не забудьте оставить достаточный зазор между элементами. Обрежьте все торчащие выводы, поскольку они могут привести к коронным разрядам, которые сильно снижают эффективность.

   Рекомендуем изолировать все оголенные контакты умножителя с термоклеем или другим аналогичным изоляционным материалом и, после этого, обернуть в термоусадочную трубку или изоленту. Это не только уменьшит риск случайных ударов, но и повысит эффективность схемы путем уменьшения потерь через воздух. Также для страховки добавили кусок пенопласта между умножителем и генератором.

   Потребляемый ток должен быть примерно 0,5-1 ампер. Если больше — значит схема плохо настроена.

Испытания генератора ВН

   Было испытано два различных трансформатора — оба с отличными результатами. Первый имел меньший размер ферритового сердечника и, следовательно, меньше индуктивность, работал на частоте 2 кГц, а в другом около 1 кГц.

   При первом запуске сначала проверьте генератор NE555, работает ли он. Подключите маленький динамик к ноге 3 — при изменении частоты вы должны услышать звук, исходящий из него.

 Если все сильно нагревается можно увеличить сопротивление первичной обмотки, намотав её проводом потоньше. И небольшой радиатор для транзистора рекомендуется.

Да и правильная частота настройки является важной, чтобы избежать этой проблемы.

   Схемы блоков питания

Источник: https://elwo.ru/publ/skhemy_blokov_pitanija/istochnik_vysokogo_naprjazhenija/7-1-0-743

Высокое напряжение и не только

 HV блокинг-генератор (высоковольтный блок питания) для опытов-его можно купить в интернете или сделать самому. Для этого нам понадобится не очень много деталей и умение работать паяльником. 

• Для того чтобы его собрать нужно: 
• 1. Трансформатор строчной развертки ТВС-110Л, ТВС-110ПЦ15 от ламповых ч/б и цветных телевизоров (любой строчник)
• 2. 1 или 2 конденсатора 16-50в — 2000-2200пФ 
• 3. 2 резистора 27Ом и 270-240Ом 

4. 1-Транзистор 2Т808А КТ808 КТ808А или схожие по характеристикам. + хороший радиатор для охлаждения 

1. 5. Провода 
2. 6. Паяльник 
3. 7. Прямые руки  

И так берем строчник разбираем его аккуратно, оставляем вторичную высоковольтную обмотку, состоящую из множества витков тонкой проволоки, ферритовый сердечник. Наматываем свои обмотки эмалированной медной проволокой на вторую свободную сторону феритового сердечника предварительно сделав из плотного картона трубку вокруг ферита. 

Первая: 5 витков примерно 1.5- 1.7 мм диаметром 

Вторая: 3 витка примерно 1.1мм диаметром 

Вообще, толщина и количество витков можно варьироваться. Что было под рукой – из того и сделал. 

В кладовке были найдены резисторы и пара мощных биполярных n-p-n транзисторов – КТ808а и 2т808a. Радиатор делать не захотел – ввиду больших размеров транзистора, хотя в последствии опыт показал – что большой радиатор обязательно нужен. 

Для питания всего этого я выбрал 12В трансформатор, можно запитать и от обычного 12 вольтового 7А акк. от UPS-а.(чтобы увеличить напругу на выходе, можно подать не 12 вольт а например 40 вольт но тут уже надо думать о хорошем охлаждении транса, и витков первичной обмотки можно сделать не 5-3 а 7-5 например).

• Если собираетесь использовать трансформатор то понадобится диодный мост чтобы выпрямить ток с переменного в постоянный, диодный мост можно найти в блоке питания от компьютера, там же можно найти конденсаторы и резисторы + провода. 
• в итоге мы получаем 9-10кВ на выходе. 

Всю конструкцию я разместил в корпусе от БП. получилось довольно таки компактно. 

1. Итак, мы имеем HV Блокинг генератор который дает нам возможность ставить опыты и запускать Трансформатор Тесла. 
3. Можно сразу испытать блокинг генератор на любой лампочке или приблизить контакты выходов HV друг к другу получить жгучую дугу на выходе. 
4. К лампочке и разряднику подключаем только 1 провод, второй провод от HV блокинга землим на батарею. 

Такой блок питания способен зажигать любые газонаполненные лампы и т.д. 

Блокинг генератор для жизни не опасен, но неприятные ощущения при касании контактов вам обеспечены. 

продолжение следует… 

Обсудить на Форуме

Источник: http://x-shoker.ru/news/vv_bp/2013-02-26-176

Генератор высокого напряжения

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.

2. Используемый умножитель имеет несколько выводов, ниже представлена схема подключения.
4. 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.

Loading…

Источник: https://all-he.ru/publ/svoimi_rukami/ehlektronika/generator_vysokogo_naprjazhenija/2-1-0-203

Источник высокого напряжения за 5 минут

Из данной статьи вы узнаете как получить высокое напряжение, с высокой частотой своими руками. Стоимость всей конструкции не превышает 500 руб, при минимуме трудозатрат.

Для изготовления вам понадобится всего 2 вещи: — энергосберегающая лампа (главное, чтобы была рабочая схема балласта) и строчный трансформатор от телевизора, монитора и другой ЭЛТ техники.

Энергосберегающие лампы (правильное название: компактная люминесцентная лампа) уже прочно закрепились в нашем быту, поэтому найти лампу с нерабочей колбой, но с рабочей схемой балласта я думаю не составит труда.

Электронный балласт КЛЛ генерирует высокочастотные импульсы напряжения (обычно 20-120 кГц) которые питают небольшой повышающий трансформатор и т.о. лампа загорается.

Современные балласты очень компактны и легко помещаются в цоколе патрона Е27.

Балласт лампы выдает напряжение до 1000 Вольт. Если вместо колбы лампы подключить строчный трансформатор, то можно добиться потрясающих эффектов.

Немного о компактных люминесцентных лампах

Блоки на схеме:
1 — выпрямитель. В нем переменное напряжение преобразуется в постоянное.
2 — транзисторы, включенные по схеме push-pull (тяни-толкай).
3 — тороидальный трансформатор
4 — резонансная цепь из конденсатора и дросселя для создания высокого напряжения

5 — люминесцентная лампа, которую мы заменим строчником

КЛЛ выпускаются самой различной мощности, размеров, форм-факторов. Чем больше мощность лампы, тем более высокое напряжение нужно приложить к колбе лампы. В данной статье я использовал КЛЛ мощностью 65 Ватт.

Большинство КЛЛ имеют однотипную схемотехнику. И у всех имеется 4 вывода на подключение люминесцентной лампы. Необходимо будет подсоединить выхода балласта к первичной обмотке строчного трансформатора.

Немного о строчных трансформаторах

Строчники также бывают разных размеров и форм.

Основной проблемой при подключении строчника, является найти 3 необходимых нам вывода из 10-20 обычно присутствующих у них. Один вывод — общий и пара других выводов — первичная обмотка, которая будет цепляться к балласту КЛЛ.
Если сможете найти документацию на строчник, или схему аппаратуры, где он раньше стоял, то ваша задача существенно облегчится.

Внимание! Строчник может содержать остаточное напряжение, так что перед работой с ним, обязательно разрядите его.

Итоговая конструкция

На фото выше вы можете видеть устройство в работе.

И помните, что это постоянное напряжение. Толстый красный вывод — это «плюс». Если вам нужно переменное напряжение, то нужно убрать диод из строчника, либо найти старый без диода.

Возможные проблемы

Когда я собрал свою первую схему с получением высокого напряжения, то она сразу же заработала. Тогда я использовал балласт от лампы мощностью 26 Ватт.
Мне сразу же захотелось большего.

Я взял более мощный балласт от КЛЛ и в точности повторил первую схему. Но схема не заработала. Я подумал, что балласт сгорел. Обратно подключил колбы лампы и включил в сеть. Лампа загорелась. Значит дело было не в балласте — он был рабочий.

Немного поразмыслив я сделал вывод, что электроника балласта должны определять нить накала лампы. А я использовал только 2 внешних вывода на колбу лампы, а внутренние оставил «в воздухе». Поэтому я поставил резистор между внешним и внутренним выводом балласта. Включил — схема заработала, но резистор быстро сгорел.

Я решил использовать конденсатор, вместо резистора. Дело в том, что конденсатор пропускает только переменный ток, а резистор и переменный и постоянный. Также, конденсатор не нагревался, т.к. давал небольшое сопротивление на пути переменного тока.

Конденсатор работал великолепно! Дуга получилась очень большой и толстой!

Итак если у вас не заработала схема, то скорее всего 2 причины:
1. Что-то не так подключили, либо на стороне балласта, либо на стороне строчного трансформатора.

2. Электроника балласта завязана на работе с нитью накала, а т.к. ее нет, то заменить ее поможет конденсатор.

Используйте конденсатор на соответствующее напряжение! У меня был на 400 Вольт, взятый из балласта другой энергосберегающей лампы.

При проведении опытов с высоким напряжением будьте предельно осторожны! Высокое напряжение опасно для жизни!

Лампа мощностью 65 Ватт, обеспечивает ток порядка 65 мА (65Ватт/1000В). А сила тока более чем 50 мА, смертельна опасна для жизни и вызывает остановку сердца!

Оригинал статьи

Источник: https://cxem.net/tesla/tesla1.php

Высоковольтный генератор для коптильни своими руками | Блог Виталия Павлова | Блог Виталия Павлова

• ==================================================================
• Высоковольтный генератор (ВВГ) с питанием 5 вольт:
• Высоковольтный генератор (генератор высокого напряжения) предназначен для создания электростатического поля внутри коптильни, и позволяет в десятки раз сократить время копчения и расход щепы.

Такой генератор выдает на выходе порядка 20 кВ ПОСТОЯННОГО (не импульсного) напряжения при токе нагрузки около 25 мкА, при этом имеет двойную гальваническую развязку от сети переменного тока 220В (при питании от сетевого блока питания). При питании от литий-ионного аккумулятора, такой вопрос вообще не стоит..
Про питание от аккумулятора и про циклический таймер будет в следующих статьях.

Токоограничение высоковольтной цепи (резистор 10 мОм на выходе генератора) не позволяет образовываться сильным электрическим дугам и разрядам в коптильне, что предотвращает появление большого количества озона и снижает негативные последствия от поражения высоковольтным электрическим разрядом до минимума (в случае касания ВВ частей).

Хотя при правильной конструкции и грамотной эксплуатации коптильни такой удар вообще маловероятен, тем не менее, забывать о мерах безопасности не стоит, особенно людям с заболевания сердца, кардиостимуляторами и т.д..

Высоковольтный заряд на выходе генератора самостоятельно исчезает через 20-30 сек. после выключения ВВГ.

1. Схема высоковольтного генератора для электростатического копчения
3. Весь процесс сборки показан в видео — высоковольтный генератор для электростатического копчения своими руками
5. Для самостоятельной сборки ВВ генератора :

Внимание: иногда, при ПЕРВОМ нажатии,  ссылка может открыться некорректно (браузер (особенно Mozilla firefox), направит вас на неправильную страницу Aliexpress, не соответствующую нужной ссылке). Пож-ста, нажмите на ссылку повторно. Если это не поможет, попробуйте скопировать ссылку и вставить ее в др. браузер.

• Наборы   генератора http://ali.pub/2a4ps2
• — с платой  http://ali.pub/2heb1j
• Импульсные блоки питания AC-DC http://ali.pub/1zx9u5
• — блок питания  100-240 V (AC)  —   5V, 2А (DC)  http://ali.pub/2gdpaq
• Высоковольтные конденсаторы
• — 30 кВ 680 пф   http://ali.pub/2caleq
• — 20 кВ (разная емкость)   http://ali.pub/219hnc
• Высоковольтные диоды 2CL77  http://ali.pub/1z9g3e
• Резистор высоковольтный 10 мОм 3 Вт  http://got.by/3kzh3f
• Резистор высоковольтный 10 мОм 5 Вт  http://got.by/3kzh7o
• Транзистор D880 http://ali.pub/2gdqy8
• Конденсатор 0,01мкФ 100В  http://ali.pub/2emik9

Резистор 10 мОм 1Вт   http://ali.pub/37p6b5   (они там разные, надо выбрать —  10М). Таких резисторов нужно 4 шт, соединяем их по 2 шт  параллельно и 2 таких цепочки — последовательно.

В итоге получим 2Вт 10мОм   Или, еще лучше  — сделать 3 цепочки по 3 резистора (всего 9  шт). Эти сборки надо будет  залить термоклеем или эпоксидной смолой.

1.                   
2. Шланг (трубка) для аквариума 6 мм http://ali.pub/254pse
3. Пистолет для термоклея http://ali.pub/1m9g6v
4. Супер паяльник http://ali.pub/2i8y1t
5. Вентилятор DC 5V для охлаждения генератора http://ali.pub/2gdrpn

При заливке (пропитке)  ВВ катушек парафином, я использовал самодельный вакуумный насос (на базе вот такого насоса http://ali.pub/fw9hv). Он подключен через MT3608  http://ali.pub/2ve5uv к литий-ионному аккуму на 3,7В.

Важно: т.к. далеко не все имеют опыт работы с радиоэлектронными компонентами, и т.к. мы имеем дело с продукцией из «поднебесной», где очень часто попадается брак, рекомендую покупать комплектующих в 2-3 раза больше, чем требуется для сборки одного устройства!

Так же см. — что может пригодиться для коптильни:  http://vitaliypavlov.ru/?p=1528

ВНИМАНИЕ ! Соблюдайте меры электробезопасности при работе с высоким напряжением!

• Вы можете купить готовые устройства:
• —  разборная переносная, автономная электростатическая коптильня ЭВК-100
• —  высоковольтные генераторы для электростатической коптильни
  
• ==========================

Зарегистрируйтесь здесь http://epngo.bz/cashback_index/5f740 и покупайте на AliExpress дешевле
Станьте партнером AliExpress http://epngo.bz/epn_index/5f740

Источник: http://vitaliypavlov.ru/komplektuyushhie-s-aliexpress-aliekspress/komplektuyushhie-dlya-sborki-vysokovoltnogo-generatora-koptilni.html

Источник высокого напряжения

Для самостоятельного изготовления флокатора, пистолета порошковой покраски или электростатической коптильни требуется источник высокого напряжения. И если первые два устройства требуют 75-100 киловольт, то высоковольтный генератор для коптильни работает при 15-20.

В сети есть множество схем высоковольтных генераторов сделанных с использованием строчных трансформаторов от мониторов, телевизоров или автомобильных катушек зажигания.

В большинстве своём их схемотехника удручает – как правило это простейшие обратноходовые преобразователи, а значит транзистор в них будет работать в роли кипятильника т.к.

для новичка наверняка не имеющего осциллографа рассчитать снаббер практически не реально.

Схемы из прошлого века на тиристорах с питанием от сети 220 вольт опасны и в случае неосторожности могут привести к печальным последствиям. Мы же сделаем резонансный полумост на ТДКС.

Давайте посмотрим схему:

Схема высоковольтного генератора

Список компонентов:

1. U1 – «IR2153»;
2. C1 – электролит 470-1000uf 16v, желательно Low Esr;
3. C2 – керамика 1n;
4. C3, C4 – керамика 100n;
5. C5, C6 – полипропилен 470nf 630v;
6. R1 – многооборотный подстроечный резистор;

• Остальные компоненты вопросов думаю не вызывают.
• Файл печатной платы: ir2153.lay6[0,03MB]
• В качестве генератора используется распространённая микросхема IR2153, для работы которой требуются всего несколько деталей в обвязке: времязадающая RC цепочка и конденсатор с диодом для верхнего ключа.

Транзисторы при сборке необходимо установить на небольшие радиаторы, я этого делать не стал т.к. плата нужна лишь для демонстрации. Так же не рекомендую включать устройство без запаянного электролитического конденсатора, может получится ситуация когда через ключи потечет сквозной ток.

Номиналы времязадающей цепи с помощью подстроечного резистора позволяют микросхеме работать в диапазоне частот примерно от 7 до 146kHz. В процессе настройки включать высоковольтный генератор желательно через амперметр для контроля тока, при этом желательно что бы блок питания выдавал не менее 3-х ампер при 12 вольт.

Подстроечным резистором можно пройтись по всему диапазону частот для нахождения резонансных участков, при этом для получения 20 киловольт искровой разряд не должен превышать буквально 1.5 см, а ток потребления при этом должен быть около 0.6-0.8А.

Если добиться таких результатов не удается то есть два варианта. Первый из них «поиграть витками», увеличивая или уменьшая их количество, второй – заменить резонансный конденсатор с 470 на 330 или 220 нанофарад. У меня все заработало сразу после сборки, но как говориться – если вдруг.

Перед намоткой первичной обмотки на ТДКС феррит следует изолировать изолентой или скотчем, мотать следует эмальпроводом 0.6-0.8мм, или (что лучше) сразу двумя-тремя проводами 0.6 параллельно. Провода от трансформатора до платы желательно не более 10 сантиметров.

Не следует забывать что во вторичной обмотке ТДКС как правило находится диод, поэтому умножитель напряжения к нему не подключишь.

Для использования в электростатической коптильне параллельно выходам необходимо поставить конденсатор ~30kV 470pf – 2.2n и выходной токоограничительный резистор.

Источник: https://humka.ru/istochnik-vysokogo-napryazheniya

Схема высоковольтного генератора

Я как любитель всяких импульсных и особенно высоковольтных устройств решил сделать высоковольтный генератор (идея вообще-то была сделать люстру Чижевского). Подошел я к этому весьма творчески. Т.е. как всегда чужую готовую схему повторять неинтересно — надо что-то сочинить свое. Сначала я правда перепробовал кучу схем.

На транзисторах делал — мне что-то не понравилось, да и транзисторы грелись сильно. Сделал обычную схему на тиристорах — трансформатор сильно трещит (можно его конечно залить эпоксидкой, но возиться не хотелось). Частота низкая импульсы короткие. Да и напряжения высокого какого хотел (а хотелось по больше) я не получил.

И я решил пойти другим путем — чтобы треск или свист не был слышен, я решил поднять частоту за пределы слышимости, т.е. килогерц 20-30 и при этом сделать генератор на тиристоре. У меня для этого было несколько высокочастотных тиристоров ТЧ63. Мощная штука — частота до 33кГц, ток постоянный 63А, а импульсный ток килоампера полтора, т.е.

для импульсных устройств подходит идеально.

Попробовал я сначала вот эту схему (с этим тиристором):

Но почему-то я не смог выжать с однопереходного транзистора больше 10 кГц, ну а свист — кому понравится. Хотя в принципе схема не плохая. Хотя недостаток был еще один — резистор R3 греется очень сильно, причем мне пришлось ставить два проволочных остеклованных по 7 Ватт каждый, и все равно нагрев чрезмерно большой. Меня это не устроило.

Хотя на выходе получил достаточно большое напряжение — пробивало зазор в несколько миллиметров. К сожалению напряжение померить было нечем — проверял на глазок по ширине пробивного зазора. В разной литературе указывается по разному, но в большинстве принято считать для переменного напряжения примерно 1 мм на 1 кВ, а для постоянного 1 мм на 3 кВ.

Хотя это зависит от частоты (для переменного тока) и от влажности и давления. У меня ширина пробоя оказалась миллиметров 10-12 для переменного тока (почему-то при попытке выпрямить или пропустить через умножитель напряжение падало настолько сильно, что зазор уменьшался почти до нуля). Меня все это совершенно не устроило.

Вот тут я и ступил на путь создания «высоковольтного монстра».

Во-первых я собрал задающий генератор по стандартной, годами проверенной схеме. На двух транзисторах разной проводимости. Это позволило без труда сделать генератор коротких импульсов с частотой изменяемой в широких пределах от 1 кГц до 50-70 кГц. Трансформатор на ферритовом колечке диаметром 10-12 мм.

Затем порывшись в груде книг и учебников я выбрал другое включение конденсатора-тиристора-трансформатора (именно так кстати делается в электронных тиристорных схемах зажигания) ее преимущество в том, что этот вариант включения практически не боится короткого замыкания на выходе:

И самое главное вместо так непонравившегося мне греющегося резистора я поставил дроссель Др1 (кстати пусковой дроссель от лампы дневного света). Дроссели Др2 и Др3 в принципе защитные (по 16 витков на феррите), но можно их наверное не ставить (хотя Др3 — влияет на резонанс).

Когда я все это включил, то начал с минимальной частоты и напряжения питания вольт 30-50. Сначала я услышал писк и на выходе пробивало зазор в пару миллиметров. Затем я стал повышать частоту и при приближении к 18-20 кГц писк не стал слышен. А вот дальше произошло самое интересное. В какой-то момент система попала в резонанс.

Я услышал мощное шипение, и между выходными проводами образовалась дуга длиной миллиметров в 45, причем это было не просто потрескивание с синей искрой — это была дуга с высокой энергией ярко сиреневого цвета — такой плазменный жгут или шнур. И это все при напряжении питания в 60 вольт (если честно, я больше 80 В дать просто побоялся).

Я решил проверить как обычно на пробой плотного листа бумаги (с предыдущими схемами я баловался — симпатичные такие дырочки получались). Сказать, что ее пробило — это ничего не сказать — бумага вспыхнула сразу при касании к дуге. Т.е. энергия была очень высокой.

Если я концы провода подносил ближе друг к другу — они на концах начинали плавиться (тут мне и пришла мысль, что сварочник надо делать именно на тиристорах и где-то на этой же частоте). Пробивался даже фторопласт.

Причем в этой схеме я использовал строчный трансформатор от цветного лампового усилителя, а выходная обмотка там имеет мало витков и при обычно схеме на выходе получалось небольшое напряжение (у ч/б телевизоров строчник с более большим коэффициентом трансформации). Я подумал, а что если напряжение питания поднять до 220В — сколько будет тогда на выходе (хотя скорее всего пробило бы трансформатор).

Когда улеглись первые восторги, я начал замечать и недостатки это конструкции. Во-первых, через пару минут работы (а то и меньше) начинал разогреваться трансформатор (и довольно сильно) затем тиристор и даже диод (мощность-то прокачивалась ого-го).

Во-вторых система оказалась очень чувствительна к изменениям частоты генератора (все-таки схема-то резонансная). Так же на резонанс влияло и изменение нагрузки. Но что хуже всего — при такой высокой частоте колебаний — я нигде не смог это применить.

Выпрямить невозможно — пробовал ставить на выходе высоковольтные (12 кВ, 300 мА, исправные) диоды — они начинали нагреваться даже, если припаяны одним концом, а второй просто висит в воздухе (в пространство что ли излучают).

Даже при подключении высоковольтного кабеля длиной всего сантиметров 20 — напряжение падало в десятки раз (может резонанс сбивается и регулировка частоты не помогает). Пробовал собрать умножитель на выходе — с тем же результатом.

Где применить такое я не знаю.

Думал даже электрошокер сделать, но схема у меня работала вольт от 16-20 не меньше, да и мощность потребляла большую и размеры были приличные (тиристор довольно внушительных размеров, дроссель, мощный конденсатор, строчный трансформатор — это будет не миниатюрное устройство, а «ранцевый» вариант, если учесть, что батареек надо к нему штук 16), к тому же в шокере на выходе должно быть постоянное напряжение (а если все-таки переменка, то на маленькую частоту). Да и вообще я такое побоюсь применить — убьет еще кого ненароком или пробьет изоляцию и мне достанется. Короче забросил я этого монстра. Хотя идея была красивая.

Источник: http://radiolub.chat.ru/Monstr/monstr.htm

Источник: https://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/monstr.shtml

Регулируемый генератор высокого напряжения

Регулируемый генератор высокого напряжения на NE555 и ТВС-90

В жизни иногда не хватает драйва и зрелищности — с хаотичным и загадочным потрескиванием разрядника и с зашкаливающей стоящей рядом радиоаппаратурой.

Всё это может дать вам генератор высокого напряжения!
Но если без рекламы и серъезно, то для некоторых опытов такой генератор — вещь незаменимая.
Вот и мне такой однажды понадобился, причём не просто какой-то там повышающий транс на 1000V, а на 5-20 kV.

Но главное требование — возможность регулирования выходного высокого напряжения.
Порывшись в нете и не найдя подходящей схемы, мне пришлось изобретать свою родимую.

Для задающего генератора взял самую распостранённую мелкосхему — NE555, а в качестве транса — ТВС-90 (купил на радиорынке за копейки).
Для стабилизации напряжения питания задающего применил не менее распостранённый ШИМ — LM7809.

Принцип действия схемы простой: задающий генератор выбаратывает прямоугольные импульсы с разной скважностью — от неё то и зависит наше выходное высокое напряжение.
Скважность регулируется R3 и подаётся на выходной ключ на MOSFET-транзисторе. Последний возбуждает первичную обмотку ТВС, а на вторичной мы получаем высокое напряжение.

• Регулировкой R3 мы можем получить как маленькую искру в доли миллиметра, так и искру длиной в пару сантиметров.
• Некоторые моменты на которые стоит обратить внимание

• Выходной ключ нужно поставить на радиатор, т.к. при больших выходных напряжениях ток через него может превышать 5-8А.
• Желательно, чтобы корпус устройства быть металлическим (я использовал корпус от компьютерного БП), где минус питания был бы с ним соединён.
• Напряжение питания можно увеличить до 15-20 Вольт и получить ещё более мощную искру, но в этом случае обязательно нужно пространственно разнести блок задающего генератора и трансформатор.
  Саму задающую схему потребуется заэкранировать, т.к. сильные наводки могут повредить полупроводниковые элементы.

Замены

Высоковольтный трансформатор подойдёт, в принципе, любой из серии ТВС, ТДКС. Главное — найти задающую обмотку.
Это можно делать «методом тыка» при максимальной скважности задающего генератора (минимальная длина импульсов накачки) и минимальном напряжении питания.
Выходной ключ также может быть любым мощным MOSFET-транзистором с большим паспортным током сток-исток, например IRFP260.
Стабилизатор напряжения LM7809 можно заменить на отечественный — КР142ЕН8А.

Ещё схемы

Довольно простой маломощный высоковольтный генератор, с искрой в 1..2мм, можно собрать всего на одном транзисторе.
Он рассчитан на небольшой по размерам ТВС марки ТВС-90П4. Схема подключения изображена на следующем рисунке.
Трансформатор показан со стороны его выводов.
Транзистор лучше всего подходит 2SC2625.

Автор также рекомендует ознакомиться с генератором высоковольтных импульсов на одном mosfet-транзисторе.
Его схемотехника такая же простая и он может работать с любой индуктивной нагрузкой.

Источник: http://Gorchilin.com/articles/scheme/hv-generator

Высоковольтный генератор своими руками

Многие из нас хоть раз в жизни видели в интернете или в реальной жизни фотографии Высоковольтных генераторов, или сами их делали.

Многие представленные в интернете схемы довольно мощные, их выходное напряжение составляет от 50 до 100 Киловольт. Мощность, как и напряжение тоже довольно высокая. Но их питание – главная проблема.

Источник напряжения должен быть подобающей генератору мощности, должен уметь отдавать долговременно большой ток.

• Есть 2 варианта питания ВВ генераторов:
• 1)аккумулятор,
• 2)сетевой источник питания.

Первый вариант позволяет запустить устройство далеко «от розетки».

Однако, как раннее было замечено, устройство будет потреблять большую мощность и, следовательно, аккумулятор должен обеспечивать эту мощность (если вы хотите, чтобы генератор работал «на все 100»).

Аккумуляторы такой мощности довольно большие и автономным устройство с таким аккумулятором не назовёшь. Если осуществлять питание от сетевого источника, то об автономности тоже говорить не придётся, так как генератор буквально «не оторвёшь от розетки».

Моё же устройство вполне автономно, так как потребляет от встроенного аккумулятора не так уж и много, однако вследствие низкого потребления мощность тоже не велика – около 10-15W. Но дугу с трансформатора получить можно, напряжение около 1 Киловольта. С умножителя напряжения по выше – 10-15 Кв.

Ближе к конструкции…

Так как этот генератор для серьёзных целей не планировал, я поместил все его «внутренности» в картонную коробку (как бы смешно это не звучало, но это так. Я прошу не судить строго мою конструкцию, так как высоковольтной технике я не специалистL).

У моего устройства присутствуют 2 Li-ionаккумулятора, ёмкостью 2200 мА/ч. Их зарядка осуществляется с помощью линейного стабилизатора на 8 вольт: L7808. Он также находится в корпусе. Также имеется два зарядных устройства: от сети (12 в., 1250 мА/ч.

) и от прикуривателя автомобиля.

1. Сама схема генерации высокого напряжения состоит из нескольких частей:
2. 1)фильтр входного напряжения,
3. 2)задающий генератор, построенный на мультивибраторе,
4. 3)силовые транзисторы,
5. 4)высоковольтный повышающий трансформатор (хочу отметить, что сердечник не должен иметь зазор, наличие зазора приводить к увеличению тока потребления и вследствие выход из строя силовых транзисторов).

Также к высоковольтному выходу можно подключить «симметричный» умножитель напряжения или… люминесцентную лампу, тогда ВВ генератор превращается в фонарь. Хотя на самом деле изначально это устройство планировалось сделать как фонарь. Схема преобразователя выполнена на макетной плате, при желании можете создать печатную плату.

Максимальное потребление схемы – до 2-3 Ампера, это стоит учитывать при выборе выключателей. Стоимость устройства зависит от того, где вы брали компоненты. Я большую половину комплектации нашёл у себя в ящике или в коробке для хранения радиодеталей.

Купить мне пришлось всего лишь линейный стабилизатор L7808, ИВЛМ1-1/7 (на самом деле сюда вставил ради интереса, а купил из любопытства J), также мне пришлось купить электронный трансформатор для галогенных ламп (из него я взял всего лишь трансформатор).

  Провод для намотки вторичной (повышающей, высоковольтной) обмотки  взял из давно сгоревшего строчного трансформатора (ТВС110ПЦ), и Вам советую делать тоже самое. Так провод в строчных трансформаторах высоковольтный и с пробоем изоляции проблем быть не должно. С теорией вроде бы разобрались – теперь перейдём к практике…

• Внешний вид…
• Рис.1 – вид на управляющую панель:
• 1)индикаторы работоспособности
• 2)индикатор присутствия зарядного напряжения
• 3)вход от 8 до 25 вольт (для зарядки)
• 4)кнопка включения заряда аккумулятора (включать только при подключённом зарядном устройстве)
• 5)переключатель аккумуляторов (верхнее положение – основной, нижнее — запасной)
• 6)выключатель ВВ генератора
• 7)высоковольтный выход

На лицевой панели присутствуют 3 индикатора работоспособности.

Их здесь такое количество, потому что семисегментный индикатор является моим инициалом (на нём светиться первая буква моего имени: «А»J), светодиоды над выключателем и переключателем изначально планировались быть дополнительными индикаторами заряда батареи, но со схемой индикации возникла проблема, а отверстия в корпусе уже были сделаны. Пришлось поставить светодиоды, но уже в качестве просто индикаторов, дабы не портить внешний вид.

1. Рис.2 – вид на вольтметр и индикатор:
3. 8)вольтметр – показывает напряжение на аккумуляторе
4. 9)индикатор – ИВЛМ1-1/7
5. 10)предохранитель (от случайного включения)
6. Вакуумно-люминесцентный индикатор установил ради интереса, так как это мой первый индикатор такого типа.
7. Рис.3 – внутренний вид:
9. 11)корпус
10. 12)аккумуляторы (12,1-основной, 12,2-запасной)
11. 13)линейный стабилизатор 7808 (для зарядки аккумуляторов)
12. 14)плата преобразователя
13. 15)теплоотвод с полевым транзистором КП813А2
14. Тут, думаю нечего пояснять.
15. Рис.4 – зарядные устройства:

16)от сети 220 в. (12 в., 1250 мА.)

• 17)от прикуривателя автомобиля
• Рис.5 – нагрузки для АВВГ:
• 18)9W люминесцентная лампа
• 19)«симметричный» умножитель напряжения 
• Рис.6 – принципиальная схема:
• USB1 – стандартный выход USB
• BAT1, 2 – Li—ion 7,4 в. 2200 мА/ч (18650 Х 2)
• R1, 2, 3, 4 – 820 Ом
• R5 – 100 КОм
• R6, 7 – 8,2 Ом
• R8 – 150 Ом
• R9, 12 – 510 Ом
• R10, 11 – 1 КОм
• L1 – сердечник от дросселя из энергосберегающей лампы, 10 витков по 1,5 мм.
• C1 – 470 мкФ 16 в.
• C2, 3 – 1000 мкФ 16 в.
• C4, 5 – 47 нФ 250 в.
• C6 – 3,2 нФ 1,25 Кв.
• C7 – 300 пФ 1,6 Кв.
• С8 – 470 пФ 3 Кв.
• С9, 10 – 6,3 нФ
• C11, 12, 13, 14 – 2200 пФ 5 Кв.
• D1 – красный светодиод
• D2 – АЛ307ЕМ
• D3 – АЛС307ВМ
• VD1, 2, 3, 4 – КЦ106Г
• HL1 – ЗЛС338Б1
• HL2 – NE2
• HL3 – ИВЛМ1-1/7
• HL4 – ЛДС 9W
• IC1 – L7808
• SB1 – кнопка 1А
• SA1 – выключатель 3А (ON—OFF с неоновой лампой)
• SA2 – переключатель 6А (ON—ON)
• SA3 – выключатель 1А (ON—OFF)
• PV1 –М2003-1
• T1 – повышающий трансформатор:

ВВ обмотка: 372 витков ПЭВ-2 0.14мм. R=38.6ом

Первичная обмотка: 2 по 7 витков ПЭВ-… 1мм. R=0.4ом

1. VT1 – КТ819ВМ
2. VT2 – КП813А2
3. VT3, 4 – КТ817Б
4. Общее количество компонентов: 53.
5. Без чего МОЖЕТ работать эта схема, на самом деле много без чего: IC1, R1, 2, 3, 4, 5, 8, C1, 2, 3, 4, 5, 7, 8,
6. Пояснения к схеме:

Минус общий, идёт от входа USB до платы преобразователя.  Плюсы от аккумуляторов идут к переключателю, от него уже один вывод к выключателю (SA1), а от него к преобразователю.

Также плюс идет к вольтметру (PV1), через резистор к катоду индикатора и к анодам светодиодов (для каждого светодиода отдельный резистор).

Зарядка осуществляется после того как на вход USB подаётся напряжение от 8 до 25 вольт, а также после нажатия кнопки (SB1), светодиод (D1) загорается после того как подаётся напряжение для зарядки (контролировать процесс заряда можно с помощью вольтметра PV1).

Переключение между основным и запасным аккумуляторами осуществляется с помощью переключателя (SA1), дальше силовой плюс идёт к выключателю (SA2)  (через выключатель SA3) ВВ генератора, неоновая лампа (HL2) находится внутри выключателя.

Дальше силовые выводы поступают на блок конденсаторов и задающий генератор, построенный на мультивибраторе(VT3, 4. C9, 10.

 R9, 10, 11, 12), транзисторы КТ817Б можно заменить на любые другие аналоги, от него импульсы поступают на базу и затвор транзисторов(VT1, VT2), транзисторыможно использовать менее или более мощные аналоги.

Здесь использованы полевой и биполярный транзисторы, сделано это для того, чтобы снизить потребление. После трансформатора высокое напряжение поступает на группы анодов-сегментов вакуумно-люминесцентного индикатора, а после на ВВ выход.

Потребление (как фонарь): за 1 минуту схема разряжает аккумулятор на 0,04 В. (40 милливольт.). Если генератор будет работать 25 минут, следовательно, разрядится на 1 вольт (25*0,04).

• Вот фотообзор:
• Ну как в наше трудное время без видеоролика
• {youtube}KMvxOHsOFVQ{/youtube}
• Автор — Алексей Киселёв

Источник: http://vip-cxema.org/index.php/home/bloki-pitaniya/294-avtonomnyj-vysokovoltnyj-generator

Умножитель напряжения на диодах и конденсаторах

Определение умножителя напряжения

Их применяют в радиоэлектронике: медицинской и телевизионной аппаратуре, измерительной технике, бытовой технике и др. Умножитель напряжения составляют диоды и конденсаторы, которые соединяют специальным образом. Умножители способны сформировать напряжение до вольт, при этом имеют небольшую массу и размер. Умножители просты в изготовлении, их несложно рассчитываются.

Однополупериодный умножитель

На рис.1 приведена схема однополупериодного последовательного умножителя.

В течение отрицательного полупериода напряжения происходит зарядка конденсатора через диод , который открыт. Конденсатор заряжается до амплитудной величины приложенного напряжения . В течение положительного полупериода заряжается конденсатор через диод до разности потенциалов . Далее в отрицательный полупериод конденсатор заряжается через диод до разности потенциалов . В очередной положительный полупериод конденсатор заряжается до напряжения . При этом умножитель запускается за несколько периодов изменения напряжения. Напряжение на выходе постоянное и оно является суммой напряжений на конденсаторах и , которые постоянно заряжаются, то есть составляет величину, равную .

Обратное напряжение на диодах и рабочее напряжение конденсаторов в таком умножителе равно полной амплитуде входного напряжения. При практической реализации умножителя следует обращать внимание на изоляцию элементов, чтобы не допускать коронного разряда, который может вывести прибор из строя. Если необходимо изменить полярность напряжения на выходе, то меняют полярность диодов при соединении.

Последовательные умножители применяют особенно часто, так как они универсальны, имеют равномерное распределение напряжения на диодах и конденсаторах. С их помощью можно реализовать большое количество ступеней умножения.

Применяют, также параллельные умножители напряжения. Для них необходима меньшая емкость конденсатора на одну ступень умножения. Но, их недостатком считают увеличение напряжения на конденсаторах с ростом количества ступеней умножения, что создает ограничение в их использовании до напряжения выхода около 20 кВ. На рис. 2 приведена схема однополупериодного параллельного умножителя напряжения.

Для того чтобы рассчитать умножитель следует знать основные параметры: входное переменное напряжение, напряжение и мощность выхода, необходимые размеры (или ограничения в размерах), условия при которых умножитель будет работать. При этом следует учесть, что напряжение входа должно быть менее чем 15 кВ, частота от 5 до 100 кГц, напряжение выхода менее 150 кВ. Температурный интервал обычно составляет -55. Обычно мощность умножителя составляет до 50 Вт, но встречаются и более 200 Вт.

Для последовательного умножителя, если частота на входе в умножитель постоянна, то выходное напряжение вычисляют при помощи формулы:

где — входное напряжение; – частота напряжения на входе; N – число ступеней умножения; C – емкость конденсатора ступени; I – сила тока нагрузки.

Примеры решения задач

Как работает умножитель напряжения?

Если вам нужно высокое напряжение, умножитель напряжения — один из самых простых способов его получить. Умножитель напряжения — это специальный тип выпрямительной схемы, которая преобразует переменное напряжение в более высокое постоянное напряжение. Изобретенные Генрихом Грайнахером в 1919 году, они использовались в конструкции ускорителя элементарных частиц, который произвел первый искусственный ядерный распад, так что вы знаете, что они имеют в виду бизнес.

Теоретически выходной сигнал умножителя представляет собой целое число, умноженное на пиковое входное напряжение переменного тока, и, хотя они могут работать с любым входным напряжением, в основном умножители напряжения используются при очень высоких напряжениях порядка десятков тысяч или даже миллионов вольт, необходимы.Их преимущество в том, что они относительно просты в сборке и дешевле, чем эквивалентный трансформатор высокого напряжения с той же выходной мощностью. Если вам нужны искры для безумной науки, возможно, умножитель напряжения сможет их вам предоставить.

Как это работает?

Для работы схемы умножителя требуется источник питания переменного тока. Для простоты предположим, что одна сторона источника питания заземлена и остается под нулевым потенциалом, а другая имеет значение между плюсом и минусом U (в примере 100 В).Вот что происходит:

1. Конденсатор C ₁ заряжается через диод D ₁ при напряжении U (100 В) источника питания, которое находится на его отрицательном пике. Обратите внимание, что это приводит к тому, что конденсатор будет положительным с правой стороны и отрицательным с левой стороны. Желтая линия указывает направление тока
2. Теперь у нас есть +100 В на верхней стороне источника питания, и это напряжение добавляется к напряжению C ₁ , которое было заряжено на предыдущем шаге. Следовательно, конденсатор C2 заряжается через D ₂ до 200 В, или 2U (100 В от источника питания плюс 100 В от C2).
3. Заряд, хранящийся в C ₁ , использовался в предыдущем цикле для заряда C ₂ , поэтому теперь C ₁ заряжается через D ₁ , как на этапе 1. Также конденсатор C ₃ заряжается через D ₃ по 2U. Почему 2U? Поскольку, поскольку C ₁ разряжен, точка «a» на схеме имеет нулевой потенциал, а C ₃ видит 200 В C2.
4. Источник питания снова находится на положительном пике, и теперь C2 заряжается, как на шаге 2.В то же время конденсатор C ₄ заряжается до 200 В, потому что это разность потенциалов, которую он видит: 400 В на его положительной стороне (100 В источника питания плюс 100 В конденсатора C ₁ плюс 200 В конденсатора C ₃ ) и 200 В на его отрицательной стороне, что является потенциалом C ₂ .

Как мы видим, мы закончим с 400 В между землей и выходом (точки a и b на последнем рисунке), эффективно увеличивая в четыре раза напряжение питания.

Это идеализированное объяснение, и, как вы можете догадаться, реальность всегда сложнее.Например, конденсаторы не заряжаются мгновенно, поэтому они не достигают полного напряжения до тех пор, пока не пройдут несколько циклов, в зависимости от зарядного тока, который может обеспечить источник питания.

Множитель, который мы только что обсудили, состоит из двух этапов. Каждый каскад образован двумя конденсаторами и двумя диодами, и каждый из них добавляет в два раза больше напряжения источника питания, так, например, пятиступенчатый умножитель будет иметь выходное напряжение в десять раз больше входного напряжения. Обратите внимание, что каждый компонент в схеме видит максимум вдвое больше пикового входного напряжения, обеспечиваемого источником, поэтому вы можете использовать компоненты с низким напряжением и много каскадов для получения очень высокого выходного напряжения.

Однако выходное напряжение упадет, как только вы подключите нагрузку к цепи в соответствии с этой формулой. Здесь мы видим, что нам нужны высокая частота и большая емкость, чтобы минимизировать падение напряжения, и что это падение увеличивается с током, а также очень быстро с количеством ступеней. Фактически, поскольку это зависит от куба количества ступеней, умножитель с десятью ступенями имеет падение напряжения в 1000 раз больше, чем умножитель с одной ступенью.

Другая ситуация, которая возникает при наличии очень высоких напряжений, — это коронный разряд, который представляет собой электрический разряд, который возникает, когда напряженность электрического поля вокруг проводника достаточно высока.Корона действует как нежелательная нагрузка на умножитель, уменьшая выходную мощность. Один из способов минимизировать коронный разряд — уменьшить кривизну проводов, избегая острых углов, выступающих точек и проводов малого диаметра. По этой причине используются наконечники и проводники большого диаметра. Это, конечно, усложняет конструкцию умножителей очень высокого напряжения, но в то же время объясняет их впечатляющий вид, как на изображении.

Самодельный умножитель напряжения от [rmcybernetics] Изготовление умножителя напряжения для получения высокого напряжения — популярный проект, который довольно прост, если напряжение не слишком высокое, чтобы корона могла создавать проблемы.Все, что вам нужно, помимо источника питания переменного тока, такого как неоновый трансформатор, — это высоковольтные диоды и конденсаторы. Практическое применение, среди прочего, включает рентгеновские аппараты, копировальные аппараты, ионизаторы воздуха и микроволновые печи. В верхней части спектра находятся множители, используемые для исследований в ускорителях частиц высотой несколько метров, которые могут достигать миллионов вольт.

Высоковольтный умножитель имеет давнюю историю в ускорителях элементарных частиц, и даже Нобелевская премия по физике была присуждена за исследования, которые стали возможными благодаря ему.Однако с появлением новых технологий, в частности радиочастотных квадрупольных систем, эти великолепные умножители были упразднены. Нам их будет не хватать, и, конечно же, это не помешает вам создать свои собственные.

Работа с более высокими напряжениями, Часть 2: Умножители напряжения

В части 1 FAQ мы рассмотрели методы небольшого повышения более низких напряжений, а также для увеличения напряжения до гораздо более высоких значений.

Методы, обсуждавшиеся до сих пор, повышают и тем самым умножают напряжение, но так называемые «умножители напряжения» обычно дают подталкивающие напряжения до гораздо более высоких значений.Конструкция и соображения резко меняются, когда выходное напряжение начинает составлять около 100 В, а затем достигает диапазона> 1000 В. К счастью, многим из этих систем с более высоким напряжением требуется лишь умеренный ток (100 мА или меньше), что несколько упрощает проблему.

В: Почему нельзя просто использовать трансформатор с подходящим соотношением витков, чтобы умножить входное напряжение на 10 × или 1000 × или что-то еще?

A: Теоретически можно. Но по мере увеличения отношения витков и вторичного напряжения возникают проблемы дополнительной неэффективности из-за потерь в трансформаторе (возможно, приемлемых) и высоковольтного пробоя изоляции проводов, среди прочего.Это не означает, что это невозможно сделать, но это может быть трудным подходом из-за практических соображений.

Q: Применялся ли трансформаторный подход в коммерческих целях?

A: Да, он успешно использовался в конфигурации, называемой обратным преобразователем, во многих приложениях (номер , каталожный номер 3 ), например, для электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) массовых телевизоров, которые доминировали в мире видео для более 50 лет (пока не пришли на смену светодиодные / ЖК-панели). В конструкции с обратным ходом используется специальный трансформатор, который представляет собой комбинацию трансформатора и индуктора для хранения энергии.

Q: Итак, что еще нужно сделать, чтобы получить более высокое напряжение?

A: Существуют различные топологии, в которых для увеличения входного напряжения используются пассивные компоненты. Как правило, они используют комбинацию диодов и конденсаторов в серии ступеней. Эти этапы используют напряжение предыдущего этапа.

Q: Какова общая структура этих схем?

A: Эти умножители напряжения представляют собой специализированные выпрямительные схемы, которые вырабатывают выходное напряжение, которое (теоретически) является целым числом, умноженным на пиковое входное значение переменного тока, например, в 2, 3 или 4 раза больше пикового входного значения переменного тока.Обычно они сконфигурированы как набор из полупериодных или двухполупериодных выпрямителей.

Q: Вы можете показать пример?

A: Схема Рисунок 1 показывает трехступенчатый умножитель. Действие следующее: каждый цикл входного переменного тока заряжает различные конденсаторы, и каждый конденсатор в конечном итоге заряжается последовательными циклами переменного тока до пикового значения входной синусоидальной волны. Таким образом, для линейного напряжения 120 В переменного тока пиковое значение составляет 170 В. При выполнении этого на нескольких конденсаторах, каждый из которых заряжается независимо, а затем при последовательном соединении этих конденсаторов, выходное напряжение представляет собой сумму напряжений отдельных конденсаторов. .

Рис. 1. В базовой конфигурации умножителя напряжения лестница конденсаторных диодов, расположенных как выпрямители, используется с зарядкой конденсаторов от линии переменного тока и последующим последовательным сложением их напряжений на выходе. (Источник изображения: Spellman High Voltage Electronics Corporation)

В: Но в этом устройстве нет ощутимого или видимого переключения, так как же он переходит от зарядки к накоплению сохраненного напряжения?

A: Используется стандартный выпрямитель. Диоды действуют как пассивные переключатели и предотвращают разряд конденсаторов, когда входное напряжение начинает падать.Они позволяют току течь к конденсаторам, но не от конденсаторов обратно к входному источнику.

В: Что делать, если мне нужно отрицательное высокое напряжение от умножителя?

A: Это единственная простая вещь, связанная с высоковольтными умножителями: просто поменяйте полярность всех диодов и конденсаторов умножителя, чтобы получить умножитель отрицательного напряжения.

В: Звучит достаточно просто, но так ли это?

A: Абсолютно нет! Во-первых, диоды и конденсаторы должны иметь минимальное номинальное напряжение обратного пробоя, по крайней мере, в два раза превышающее пиковое напряжение на них.Даже если вы начинаете с линии 120 В переменного тока (170 В пиковое), вам потребуются компоненты, рассчитанные как минимум на 1700 В, если вы строите 10-кратный (плюс коэффициент 2 или более для запаса прочности) курс).

Q: Каковы некоторые другие проблемы в высоковольтных конструкциях, подобных этим?

A: Во-первых, они могут выдавать очень небольшой ток при таком высоком напряжении: как только вы начинаете потреблять ток для нагрузки, накопленный заряд и, следовательно, напряжение падает. Во многих случаях это слишком ограничительно, поскольку многим приложениям с более высоким напряжением требуется только небольшое количество тока, например, для создания электрического поля.

В: Есть другие проблемы?

A: Их много, поскольку в физике мира высокого напряжения есть много точек, в которых происходят «странные» вещи; Увеличение напряжения не является линейной ситуацией (подумайте об этом, как о пересечении водой точки замерзания). Например, цепи высокого напряжения будут иметь коронный разряд от острых концов. Оба они опасны сами по себе, а также вызывают точечную коррозию металлических контактов и могут пробить изоляторы. Даже «мелочи», такие как паяные соединения, являются проблемой для короны.

В: Как так?

A: Вы можете предположить, что стандартное, хорошо сделанное паяное соединение подойдет, но оно будет служить отправной точкой для коронного разряда. Поэтому в высоковольтной реализации вместо этого часто используется «шариковая пайка» с использованием больших сферических паяных соединений (Рис. 2) . Гладкая сферическая форма паяного соединения большого диаметра помогает контролировать локальное электрическое поле, тем самым подавляя образование короны.

Рис. 2: Говоря языком высокого напряжения, каждый аспект физической конструкции имеет решающее значение: стандартное паяное соединение будет стимулировать коронный разряд, поэтому соединения должны быть выполнены в виде шариков без углов.(Источник изображения: Spellman High Voltage Electronics Corporation)

В: Следует ли мне построить собственную высоковольтную цепь?

A: Не лучшая идея, потому что это гораздо больше, чем просто схема и спецификация материалов (BOM), и эта BOM сама по себе содержит действительно уникальные детали. Это очень опасный мир, в котором просто «быть осторожным» недостаточно, и даже малейшая ошибка или оплошность имеют смертельные последствия. Физические расстояния, характеристики компонентов, изоляционные свойства, дефекты отверстий и разрушение материала — вот лишь некоторые из многих проблем.Защита цепей также уникальна: необходимы специальные предохранители и другие устройства защиты от перенапряжения / максимального тока.

Q: Похоже, никто этого не делает, верно?

A: Неудивительно, что это не мешает людям делать это, как видно из публикации, в которой показано, как кто-то строит множитель в десятки киловольт (номер , номер 7, ). Не пробуйте это делать дома (или даже в лаборатории), если с вами не работает кто-то, кто имеет опыт работы в области строительства высокого напряжения (и может позвать на помощь — хотя обычно в этот момент уже слишком поздно!).Наконец, существуют сложные вопросы регулирования, если вы собираетесь производить и продавать продукт.

В: Можете ли вы привести пример высоковольтного умножителя, использованного в недавнем проекте, привлекающем внимание?

A: Да, конечно. Команда Массачусетского технологического института недавно построила и испытала самолет с размахом крыла в несколько метров, но без движущихся частей (подробности см. В ссылках 8 и 9 ), (рисунок 3) . Вместо этого он использует поток отрицательных ионов, притягиваемых высоким напряжением, положительное электростатическое поле через заднюю кромку крыла.Этот автономный летательный аппарат без привязи имеет бортовую батарею (номинально на 200 В постоянного тока) для источника питания мощностью 600 Вт (, рис. 4 , (разработан группой Power Electronics Research Group в Исследовательской лаборатории электроники MIT). В нем используется импульсный стабилизатор, за которым следует повышающий трансформатор 1:15, а затем шестиступенчатый двухполупериодный умножитель напряжения «Кокрофта-Уолтона» для обеспечения 20 кВ постоянного тока (см. ссылки 10 и 11 ).

Рис. 3. Высокое напряжение является ключом к очень необычным приложениям, таким как этот самолет MIT, который приводится в движение потоком ионов через крыло; ионы притягиваются к «забору» 20 кВ на задней кромке крыла.(Источник изображения: MIT) Рис. 4. Внутри самолета MIT есть подсистема питания постоянного / постоянного тока, которая преобразует 200 В постоянного тока от бортовых аккумуляторов в форму сигнала переменного тока, а затем преобразует его в постоянный ток 20 кВ с использованием топологии множителя Кокрофта-Уолтона. (Источник изображения: MIT)

В этом FAQ кратко рассматривается странный, но важный мир высоковольтных усилителей и умножителей, некоторые из которых приводят к умеренно более высоким напряжениям, а некоторые достигают диапазона кВ. Когда напряжение превышает 60 В, возникает проблема безопасности.По мере того, как они переходят в сотни и тысячи вольт, возникают дополнительные проблемы, связанные с характеристиками материалов и электрическими явлениями, которые показывают, что проектирование и конструкция для этих уровней — совершенно другой мир.

Список литературы

1. EE World Online, «Вопросы и ответы: что такое зарядный насос и чем он полезен? (Часть 1) »
2. EE World Online, «Вопросы и ответы: что такое зарядный насос и чем он полезен? (Часть 2) »
3. Википедия, «Обратный преобразователь»
4. Spellman High Voltage Electronics Corporation, «Справочное руководство по высокому напряжению»
5. Spellman High Voltage Electronics Corporation, «Что такое умножитель напряжения?»
6. Все о схемах, «Умножители напряжения (удвоители, тройники, учетверенные устройства и др.)»
7. Instructables, «Умножитель высокого напряжения»
8. MIT, «Инженеры MIT управляют первым в мире самолетом без движущихся частей»
9. MIT Electric Aircraft Initiative, «Инженеры MIT управляют первым в мире самолетом без движущихся частей в двигательной установке»
10. Гиперфизика Государственного университета Джорджии, «Ускорители Кокрофта-Уолтона»
11. Википедия, «Генератор Кокрофта – Уолтона»
12. Wenzel Associates, TechLib, «Умножители напряжения Кокрофта-Уолтона»

Источники питания высокого напряжения — PocketMagic

Вот список высоковольтных источников питания со схемами и деталями конструкции, от простого к сложному.Будьте осторожны, собирая любой из них, высокое напряжение может быть опасным!

1. Простой обратноходовой драйвер 10-15кВ

Вероятно, первое высоковольтное устройство, созданное энтузиастом. В нем используется силовой транзистор (2n3055) и две катушки: первичная и обратная связь на ферритовом сердечнике обратного хода.

Схема и детали:

2. Двухтактный (двойной) драйвер обратного хода 2n3055

Вы можете использовать 2 транзистора 2n3055 в более совершенной схеме, которая обеспечивает большую мощность.Однако это тоже подвержено сбоям из-за ограничений транзистора.

Также требуется большой радиатор.

3. Множители напряжения

Если обратный ход не обеспечивает требуемого напряжения, решение состоит в создании умножителя напряжения. Вы можете подключить его к любым вторичным обмоткам обратного хода, которые не имеют встроенного выпрямителя (диоды или умножители).
Каскадный умножитель напряжения Вилларда очень прост в изготовлении:

Чтобы понять, как он работает, вы можете прочитать о нем подробнее здесь.Я построил свой в пластиковой коробке для компакт-дисков, так что я могу добавить жидкий воск для лучшей изоляции. Вот несколько интересных тестов с использованием множителя:

4. 555 Драйвер обратного хода таймера

В этой схеме используется микросхема таймера 555 для импульса на силовом транзисторе прямоугольной волны с частотой, которая задается конденсатором и потенциометрами. Это очень эффективная схема при правильной настройке частоты.

Принципиальная схема:

Посмотреть в действии:

4.555 Таймер двойная катушка зажигания 30кВ

Еще лучший подход для тех, кто ищет большую мощность и более высокое напряжение, — это использовать катушки зажигания от автомобилей. У меня есть 2 из свалки, и я подключил их антипараллельно:

Используемый драйвер такой же, как указано выше (с таймером 555), разница в использовании другого потенциометра, резисторов и конденсатора для другого частотного интервала , и более сильный МОП-транзистор, подходящий для катушек зажигания:

Регулируя частоту с помощью потенциометра, я получил несколько белых дуг, похожих на те, что производятся обратным ходом с драйвером ZVS.Хороший показатель мощности, работающей в системе.

5. Драйвер ZVS Flyback

Мощный драйвер с отличными результатами (отсутствие нагрева транзистора, повышенная мощность) — это драйвер ZVS (push / pull), который был описан в этой статье.

Вот принципиальная схема:

6. Драйвер Dual Flyback

ЗВС дает большую мощность, но напряжение небольшое. Возможно, вы захотите соединить два обратных клапана последовательно и использовать 2 отдельных драйвера ZVS или один драйвер с первичной обмоткой 5 + 5, намотанной вокруг обоих ферритовых сердечников:

7.Катушка Тесла

Конечное устройство для записи высокого напряжения, это устройство обсуждалось здесь и здесь.
Используя преимущества конструкции вторичной обмотки, конструкция решает несколько проблем: вторичная изоляция является тривиальной.

Высокочастотная твердотельная катушка Тесла (HFSSTC):

Подробнее о HFSSTC здесь.

Продолжение следует. когда-нибудь.

Умножитель напряжения — удвоитель напряжения, утроитель напряжения, учетверитель напряжения

Напряжение
определение множителя

Умножитель напряжения представляет собой электронную схему, которая обеспечивает
выходное напряжение
чья амплитуда (пиковое значение) составляет два, три или более
раз больше, чем амплитуда (пиковое значение) входа
вольтаж.

или

Умножитель напряжения — это электронная схема, преобразующая
низкое напряжение переменного тока в высокое напряжение постоянного тока.

или

Умножитель напряжения представляет собой преобразователь переменного тока в постоянный, состоящий из диодов
и конденсаторы
которые производят высоковольтный выход постоянного тока из низкого
напряжение переменного тока на входе.

Что такое
умножитель напряжения?

Напряжение
множитель
блоки питания используются уже много лет. Уолтон и
Кокрофт построил источник питания 800 кВ для ионного ускорителя в г.
1932. С тех пор используется умножитель напряжения.
в первую очередь, когда требуются высокие напряжения и малые токи.
Использование схем умножения напряжения уменьшает размер
трансформатор высокого напряжения и, в некоторых случаях, делает его
можно устранить трансформатор.

последние технологические разработки сделали возможным
разработать умножитель напряжения, который эффективно преобразует
низкое напряжение переменного тока в высокое напряжение постоянного тока, сопоставимое с
более обычная схема трансформатор-выпрямитель-фильтр.

Умножитель напряжения состоит из конденсаторов и диодов, которые
подключаются в разных конфигурациях.вольтаж
мультипликатор имеет разные этапы. Каждый этап состоит из
один диод и один конденсатор. Эти схемы диодов
и конденсаторы позволяют производить выпрямленные и фильтрованные
выходное напряжение, амплитуда (пиковое значение) которого
больше входного переменного напряжения.

Типы
умножители напряжения

Напряжение
множители
делятся на четыре типа:

• Полуволна
  удвоитель напряжения
• Полноволновой
  удвоитель напряжения
• Напряжение
  тройник
• Напряжение
  четверной

• полуволна
  удвоитель напряжения

Как
Судя по названию, полуволновой удвоитель напряжения — это напряжение
схема умножителя с удвоенной амплитудой выходного напряжения
амплитуды входного напряжения.Полуволновое напряжение
удвоитель подает напряжение на выход во время
положительный или отрицательный полупериод. Полуволновое напряжение
Схема удвоителя состоит из двух диодов, двух конденсаторов и
Источник входного напряжения переменного тока.

Во время положительного
полупериод:

Принципиальная схема полуволнового удвоителя напряжения приведена на
рисунок ниже.Во время положительного полупериода диод D ₁
вперед
предвзято. Таким образом, это позволяет электрическому
ток через него. Этот ток будет течь к
конденсатор С ₁ и
заряжает его до пикового значения входного напряжения, т.е. В _м .

Однако
ток не течет на конденсатор C ₂ , потому что
диод D ₂ обратный
предвзято.Так диод D ₂ блокирует электрическую
ток течет к конденсатору C ₂ .
Следовательно, во время положительного полупериода конденсатор С ₁
заряжается, а конденсатор C ₂ не заряжается.

Во время отрицательного
полупериод:

Во время
отрицательный полупериод, диод D ₁ обратный
предвзято.Так что диод D ₁ не позволит электрическому
ток через него. Следовательно, в отрицательной половине
цикла, конденсатор C ₁ заряжаться не будет.
Однако обвинение
(В _м ) хранится в конденсаторе С ₁
разряжается (отпускается).

Вкл.
с другой стороны, диод D ₂ смещен в прямом направлении
во время отрицательного полупериода.Итак диод D ₂
пропускает электрический ток через него. Этот ток будет течь
к конденсатору С ₂ и заряжает его. Конденсатор
C ₂ заряжается до значения 2V _m , поскольку
входное напряжение В _м и
конденсатор С ₁ напряжение В _м добавлено к
Конденсатор С ₂ . Следовательно, в отрицательной половине
цикла, конденсатор C ₂ заряжается обоими входными
напряжение питания В _м и конденсатор С ₁
напряжение В _м .Следовательно, конденсатор С ₂
заряжается до 2В _м .

Если
нагрузка подключена к цепи на выходной стороне,
заряд (2В _м ) хранится в конденсаторе С ₂
разряжается и поступает на выход.

Во время
следующий положительный полупериод, диод D ₁ идет вперед
смещен, а диод D ₂ смещен в обратном направлении.Итак
конденсатор C ₁ заряжается до _м В, тогда как
конденсатор С ₂ заряжаться не будет. Тем не менее
заряд (2В _м ) хранится в конденсаторе С ₂
будет разряжаться и течет к выходной нагрузке. Таким образом
полуволновой удвоитель напряжения управляет напряжением 2В _м до
выходная нагрузка.

конденсатор
C ₂ снова заряжается в следующем полупериоде.

напряжение (2В _м ), полученное на выходной стороне, составляет
вдвое больше входного напряжения (В _м ).

конденсаторы
C ₁ и C ₂ в полуволновом удвоителе напряжения
заряжается в чередующихся полупериодах.

форма выходного сигнала полуволнового удвоителя напряжения почти
похож на половину
волновой выпрямитель с фильтром.Единственная разница — это
Амплитуда выходного напряжения полуволнового удвоителя напряжения составляет
вдвое больше амплитуды входного напряжения, но в полуволне
выпрямитель с фильтром, амплитуда выходного напряжения такая же
как амплитуда входного напряжения.

полуволна
Удвоитель напряжения подает напряжение на выходную нагрузку в
один цикл (положительный или отрицательный полупериод).В нашем
полуволновой удвоитель напряжения подает напряжение на
выходная нагрузка во время положительных полупериодов. Следовательно,
регулировка выходного сигнала полуволнового напряжения
удвоитель плохой.

Преимущества
полуволновой удвоитель напряжения

Высокая
напряжения
производятся от источника низкого входного напряжения без использования
дорогие трансформаторы высокого напряжения.

Недостатки
полуволновой удвоитель напряжения

Большой
рябь (нежелательные колебания) присутствует на выходе
сигнал.

• Полноволновой
  удвоитель напряжения

полноволновой
Удвоитель напряжения состоит из двух диодов, двух конденсаторов и
источник входного переменного напряжения.

Во время положительного
полупериод:

Во время
положительный полупериод входного сигнала переменного тока, диод D ₁
смещен вперед. Значит диод D ₁ позволяет
электрический ток через него. Этот ток будет течь к
конденсатор С ₁ и заряжает его до пикового значения
входное напряжение I.е V _м .

Вкл.
с другой стороны, диод D ₂ имеет обратное смещение во время
положительный полупериод. Значит диод D ₂ не работает.
пропустить через него электрический ток. Следовательно, конденсатор
C ₂ не заряжена.

Во время отрицательного
полупериод:

Во время
отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, диод D ₂
смещен вперед.Значит диод D ₂ позволяет
электрический ток через него. Этот ток будет течь к
конденсатор C ₂ и заряжает его до пикового значения
входное напряжение I.e. В _м .

Вкл.
с другой стороны, диод D ₁ имеет обратное смещение во время
отрицательный полупериод. Значит диод D ₁ не работает.
пропустить через него электрический ток.

Таким образом, конденсатор С ₁
и конденсатор C ₂ заряжаются во время попеременного
полупериоды.

выходное напряжение снимается между двумя последовательно соединенными
конденсаторы C ₁ и C ₂ .

Если

Счетчики, умножители и шунты

Счетчики, умножители и шунты

© 2006, Род Эллиотт (ESP)
Страница опубликована 6 мая 2006 г.
Обновлено август 2020 г.

верхний

Указатель статей
Основной указатель

Содержание

1.0 — Введение

Механизм измерителя с подвижной катушкой (также известный как гальванометр) был изобретен французским физиком и врачом Жаком-Арсеном Д’Арсонвалем в 1882 году. Он является основой всех современных измерительных механизмов, и основные принципы конструкции остаются неизменными после все это время. Фактическая конструкция может довольно сильно различаться, но при рассмотрении становится очевидным, что существуют просто разные способы достижения одного и того же результата.

Метры распространены в аудио. Иногда их используют как «леденец», чтобы произвести впечатление — особенно на усилители мощности, но у них также есть много реальных применений.Измерители используются для отображения уровня с пультов микширования в виде дисплея VU (единица громкости) или PPM (измеритель пиковой программы), и, хотя светодиодные индикаторы экономят место и могут работать очень быстро, они не обладают прохладой аналогового механизма. ни ретро-обращение. Для многих людей аналоговый механизм дает лучшее представление о том, что происходит, даже если им не хватает непосредственности светодиодного дисплея. В некоторых случаях они даже могут быть объединены, чтобы получить лучшее из обоих миров.

Измерители

также используются в источниках питания и многих других единицах испытательного оборудования, и хотя предполагается, что цифровые более точны (вы можете видеть точное отображаемое напряжение), это не всегда так.Хотя цифровые измерители кажутся точными , это часто является иллюзией (прочтите спецификации … 1% ± 1 цифра является обычным явлением, и эта последняя цифра иногда может иметь большое значение).

Кроме того, есть некоторые приложения, в которых цифровой формат практически бесполезен. Если напряжение (или ток) постоянно меняется, показания цифрового измерителя невозможно точно интерпретировать. В аналоговом режиме вы можете видеть пики и падения, а также легко увидеть тренд (или среднее значение), просто взглянув на указатель.Аналоги еще далеко не мертвые, и по сей день я использую многие аналоговые измерители на милливольтметрах, анализаторах искажений, источниках питания и т. Д.

Хотя многие из методов, показанных в этой статье, предназначены для аналоговых приложений, они одинаково подходят для цифровых счетчиков — DPM (цифровые панельные счетчики) обычно доступны примерно по той же цене, что и их аналоговые аналоги. Это делает их очень привлекательными для некоторых приложений — особенно потому, что хорошие измерительные приборы с подвижной катушкой сейчас довольно дороги и их трудно достать.Некоторые приложения также показаны для DPM.

Внимательно обратите внимание

Здесь следует указать на одну вещь, в основном потому, что нет другой статьи по ESP, которая бы подробно освещала эту тему. В наши дни люди используют цифровые мультиметры практически для всего, и есть ловушка, о которой вы, вероятно, не знали. Все цифровые мультиметры (включая измерители True RMS) имеют ограниченную верхнюю частоту. В основном они предназначены для измерения сигналов в сети и других низкочастотных сигналов, где требуется истинное среднеквадратичное значение.Однако ограниченная частотная характеристика означает, что вы не сможете измерить частотную характеристику усилителя, возможно, выше 1 кГц. Некоторые из них лучше, но очень немногие (я действительно имею в виду, что очень немногие ) могут с какой-либо уверенностью измерять 20 кГц.

Даже измерители основных торговых марок почти всегда будут показывать значение, значительно меньшее, чем фактическое напряжение на частоте 10 кГц или более. Некоторые высококачественные настольные измерители «лучше», но часто не намного. Я протестировал свой настольный измеритель (5½ разряда), портативный измеритель истинного среднеквадратичного значения и дешевый мультиметр, который во многих отношениях является очень обычным.Результаты показаны ниже.

Таблица 1 — Сравнение трех цифровых мультиметров

Абсолютный уровень был подтвержден на моем осциллографе на каждой частоте, и очевидно, что только настольному мультиметру можно доверять на частотах выше 5 кГц. Однако на 100 кГц даже этот измеритель показывал почти 6% в высоту, а при 20 Гц показание было на 1% ниже (что меня удивило, но в нем используется блокирующий колпачок постоянного тока для диапазонов напряжения переменного тока, что, вероятно, является причиной ошибки). «Обычный» (то есть не истинное среднеквадратичное значение) измеритель выходил на ум выше 5 кГц, показывал высокие значения и показывал более чем в два раза фактическое напряжение на частоте 100 кГц.Измеритель RMS UNI-T был в пределах от 1% до 5 кГц, но выше этого показания резко упали. Переносные измерители, которые я использовал, были просто первыми, кто подал в руки, но настольный измеритель — мой лучший измеритель для большинства измерений.

Совершенно очевидно, что вам нужно убедиться, что ваш предпочтительный измеритель не лжет вам, если вы используете его для измерений отклика. Это одна из многих причин, по которым осциллограф всегда является моим предпочтительным устройством для измерения переменного тока, потому что, несмотря на то, что абсолютная точность хуже, чем у хорошего измерителя, он сообщает вам все, что вам нужно знать, включая форму волны — то, чего не может сделать ни один из цифровых мультиметров.Даже некоторые из наиболее известных марок не указывают диапазон частот переменного тока, а только показатель точности. Вы, вероятно, сможете его найти, но это может потребовать серьезного поиска!

Например, я нашел одну из наиболее известных марок и просмотрел ее спецификации. Ничего. Я загрузил руководство и, наконец, нашел подробности на странице 20 (из 24). Точность переменного напряжения определена как 1% (+3 единицы счета) от 45 Гц до 500 Гц и 2% (+3 единицы счета) от 500 Гц до 1 кГц. Выше 1 кГц вы сами по себе — ничего не указано.

В сети на удивление мало, что касается этого аспекта цифровых счетчиков. Хотя у многих есть частотомеры, которые расширяются по крайней мере до нескольких МГц, это не означает, что , а не , означает, что они могут точно измерить напряжение на этих частотах. Непосвященные вряд ли знают об этом ограничении, потому что в большинстве случаев его нелегко найти. В общем, я предлагаю использовать измеритель True RMS для измерений переменного тока, поскольку будут значительные ошибки, если форма волны не будет синусоидальной.

2.0 — Основные движения счетчика

Основным аналоговым движением счетчика является движение с подвижной катушкой. Они были основой большинства измерительных приложений в течение очень долгого времени, но есть и другие, которые распространены в других отраслях. Счетчики с подвижным железом часто используются в сетевых приложениях (особенно в распределительных щитах и ​​т.п.), и хотя они нелинейны, это не ограничение для предполагаемых приложений. Последние интересны, но не будут рассматриваться из-за ограниченной доступности и отсутствия полезности для аудиоприложений.Другой интересный измеритель использует электростатику для отображения напряжения. Они предназначены только для приложений с очень высоким напряжением и практически не имеют нагрузки на цепь. Как и движущиеся железные механизмы, они бесполезны для использования в мастерской, потому что они слишком специализированы. Фотография очень обычного движения счетчика с подвижной катушкой показана на Рисунке 1.

Рисунок 1 — Движение измерителя подвижной катушки

На рисунке 2 показаны основные разделы — да, он отличается от рисунка 1.На рисунке показан способ, которым движущиеся катушки обычно строились много лет назад, что несколько легче нарисовать, чем более современные типы. Основные части обозначены, чтобы вы могли получить представление о конструкции этих счетчиков. Почти все измерители с подвижной катушкой представляют собой устройства низкого напряжения и тока, а умножители и шунты, упомянутые в названии, используются для преобразования механизма для считывания более высоких напряжений и токов, чем они были предназначены. Эта универсальность является причиной того, что счетчики с подвижной катушкой так долго остаются с нами.Они могут быть сделаны для считывания до тысяч вольт (или ампер), переменного напряжения и тока (с добавлением выпрямителей), уровней звука или чего-либо еще, где физическая величина может быть преобразована в электрический ток.

Прелесть аналоговой шкалы заключается в том, что оператор установки (например) может с первого взгляда определить, нормальное ли показание, в то время как фактически необходимо считывать отображаемое значение цифрового измерителя. Вам не нужно снимать показания аналогового измерителя, чтобы убедиться, что это нормально.Посмотрите на счетчик на тестере батареи — он просто помечен как «Заменить» и «Хорошо» или аналогичный — точное значение неважно, но вы все равно видите линейную шкалу, так что вы можете оценить «Предел», даже не задумываясь об этом.

Рисунок 2 — Основные части измерителя подвижной катушки

Движение с подвижной катушкой использует алюминиевый формирователь катушки, расположенный вокруг центрального полюса и «погруженный» в сильное магнитное поле. Катушка обычно поддерживается подшипниками с драгоценными камнями (хотя подвеска с натянутой лентой — намного лучшая конструкция, IMO).Катушка удерживается в нулевом положении за счет натяжения волосковых пружин, и одна из них (почти всегда верхняя) сделана регулируемой снаружи корпуса измерителя. Это позволяет пользователю обнулить указатель. Ток к катушке передается по спирали.

Подвеска с натянутой лентой не использует подшипников, но поддерживает катушку на крошечной плоской пружине (плоской проволоке) на каждом конце. Плоская пружина действует как подвеска и восстанавливающая сила, а также подает ток на саму катушку. К сожалению, механизмы с тугой лентой не очень распространены, возможно, потому, что они иногда не так механически прочны, как традиционная подвеска на шарнирах, украшенных драгоценными камнями, и их очень сложно отремонтировать, если подвеска сломается (личный опыт!).Основным преимуществом является то, что они имеют очень низкий (практически нулевой) гистерезис — в механизмах с драгоценными камнями он возникает, если ось слегка заедает из-за загрязнения или повреждения.

Алюминиевый каркас почти всегда делается так, что он образует закороченный виток вокруг центрального полюса. Это обеспечивает электрическое демпфирование, предотвращая чрезмерную скорость стрелки. Механизм аналогового измерителя намного больше, чем кажется на первый взгляд, но мы оставим эту тему сейчас, чтобы можно было рассмотреть использование этих устройств.

2.1 — Характеристики механизма

Все измерители с подвижной катушкой имеют номинальный ток для FSD (полного отклонения), и этот параметр имеет первостепенное значение. Ток FSD определяет, какую нагрузку измеритель будет помещать на любую схему привода, а для вольтметра — сколько тока он будет потреблять от источника напряжения. Это может быть или не иметь значения, в зависимости от приложения.

Доступны наиболее распространенные измерители с чувствительностью от 50 мкА до 1 мА полной шкалы.Доступны более чувствительные измерители, но с увеличением чувствительности их стоимость возрастает. Самый чувствительный измеритель, о котором я слышал, был использован Sanwa в аналоговом мультиметре — 2 мкА FSD, движение тугой полосы!

Все движения счетчика имеют сопротивление, потому что в катушке используется много витков тонкой проволоки. Сопротивление варьируется от 200 Ом или около того (движение 1 мА) до примерно 3,5 кОм для движения 50 мкА. Однако эти цифры могут варьироваться в широких пределах, в зависимости от конкретной техники, используемой производителем.

Обычно движения счетчика с подвижной катушкой подходят только для постоянного тока.