Мощный высоковольтный преобразователь напряжения своими руками

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Cхема высоковольтного преобразователя напряжения

Всем привет. Целью этого проекта было создание генератора высокого напряжения, а по совместительству индукционного нагревателя значительной мощности, причём использоваться должна была очень простая схема и легкодоступные компоненты. Многие новички ищут способ эффективного увеличения мощности обычных двухтранзисторных ZVS и эта публикация в этом поможет.

Инвертор от Mazzilli, известный как «ZVS», пользуется популярностью среди любителей HV благодаря своей простоте и эффективности. Схема, которую здесь представляем, — ее модификация, чтобы передавать больше мощности.

Что касается теоретического описания работы инвертора, ему уже посвятили в интернете довольно много статей, которые всесторонне объясняют как теорию, так и практику.

Схема принципиальная ZVS преобразователя

Как видите, для удобства всё было разделено на два модуля. Такой подход позволяет легко подключать различные трансформаторы вместе с оптимально подобранными резонансными емкостями.

1. Первый модуль — это драйвер с источником питания. Он имеет правильную электронику инвертора, а также встроенный выпрямитель и фильтр, который позволяет напрямую подключать устройство к сетевому трансформатору. Здесь использованы транзисторы IRFP260 и массивные дроссели с высоким током насыщения, что гарантирует надежную работу инвертора даже с высокой мощностью. Большой электролитический конденсатор видимый на фото, используется для фильтрации источника питания, он на 10000 мкФ 250 В. Это кажется нелогичным, но выбрали его из-за очень низких ЭПС и больших номинальных токов, что весьма важно в таких системах.
2. Второй модуль состоит из двух параллельно подключенных строчников с резонансной батареей конденсаторов. Обе обмотки имеют по 8 витков, а резонансная батарея состоит из нескольких конденсаторов общей емкостью около 2,4 мкФ. Это позволило уменьшить импеданс резонансной цепи за счет увеличения количества мощности до уровня, на котором основным ограничением была текущая эффективность подачи всего сетевого трансформатора. Оба трансформатора (ТВС) практически идентичны, что очень важно — требуется даже распределение нагрузки, иначе инвертор может выйти из нормальной генерации, что приводит к сжиганию транзисторов.

Обмотка образована скручиванием 16 эмалевых проводов 0.4 мм, а затем обертыванием всего изоляционной лентой для механической защиты. Это значительно уменьшает скин-эффект и связанные с ним потери — ранее использовались обмотки, выполненные из обычных толстых проводов, под нагрузкой они нагреваются до температуры, при которой изоляция начала дымить. Эти же лишь немного теплые, даже после долгой работы схемы.

Испытания преобразователя в действии

Инвертор способен выдерживать 10 минут непрерывной работы, после чего трансформаторы начинают требовать охлаждения. Транзисторы не нагреваются слишком сильно — радиаторы остаются почти холодными. Большая часть тепла выделяется на выпрямителе моста, который может неплохо нагреваться — на нем тоже большой радиатор.

Инвертор способен выдавать большие разряды благодаря значительной эффективности тока. Максимальная длина растянутой молнии составляет чуть более 20 см.

Также покажем сигналы осциллограмм: Первый это синусоида на LC-схеме без зажженной дуги. Последний скриншот показывает последовательность импульсов на одном из полевых ключей.

Индукционный нагреватель железа

Эта схема, как и любой такой резонансный преобразователь, может использоваться как небольшой индукционный нагреватель металлов. Чтобы сделать это, просто соберите индуктор в виде небольшой катушки, соединенный параллельно с резонансной батареей конденсаторов емкостью 2-4 мкФ. Вот как выглядит нагрев металла:

О транзисторах для генератора

IRFP260 — типичный выбор для этого типа инвертора. Данная схема питается от 27 В переменного тока, что означает около 36 В постоянного тока после выпрямления и фильтрации. Их применение гарантирует стабильную работу до 50 В постоянного тока, вы конечно можете повышать вольтаж еще дальше, но это рискованно.

Что касается транзисторов IRF740, они подходят только для меньших мощностей из-за небольших Id и больших Rds, что подразумевает меньшую силу тока и намного более высокие потери. IRFP260 имеет значительно меньшие Rds и большую предельную мощность рассеивания тепла, поэтому он обеспечивает большую текущую долговечность и меньшие потери проводимости. Их можно купить в большинстве интернет-магазинов или на Али по 6$ за 10 шт. Можно использовать и IRP240, но вы сможете прокачать через него гораздо меньшие токи.

Использование транзисторов под более высокое напряжение не является особенно целесообразным, так как они имеют более высокие Rds (сопротивление перехода), что приводит к увеличению потерь и в районе 60 … 70 В постоянного тока транзисторная управляющая связь не срабатывает, вызывая уничтожение транзисторов пробоем. Поэтому предлагаем остаться на более низких напряжениях питания — до 50 В постоянного тока. Вместо дальнейшего увеличения напряжения лучше уменьшить импеданс резонансного контура, чтобы инвертор мог потреблять больше энергии без увеличения напряжения.

Удалось запустить преобразователь используя источник питания 12 В / 200 Вт — разряды были эффективными, но не настолько впечатляющие. Искра была около 10 см, толстая и пушистая.

В целом питание обеспечивается группой трансформаторов, выдающих 27 В переменного тока. Потребление тока на максимальной растянутой высоковольтной дуге достигает 30 А.

Источник

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ МОДУЛЬ — ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Всем любителям High Voltage привет! Хочу выложить небольшой обзор устройства, предназначенного для преобразования постоянного тока низкого напряжения в импульсы высокого напряжения. Модуль был приобретен на АлиЭкспресс.

Конструктивно модуль представляет собой цилиндр длиной примерно 65 мм и диаметром 25 мм. На цилиндре по всей длине изделия имеется лыска шириной 15 мм. Масса модуля составляет 50 г.

Согласно данным продавца, модуль потребляет постоянное напряжение в диапазоне 3-6 В, при токе 2-5 А (точно понять из описания это затруднительно, но из соображений контекста и здравого смысла, это видимо так). Модуль неразборный, полностью залит компаундом, из которого выведены провода питания и провода, на которые поступает высокое напряжение. Высоковольтные провода красные, низковольтные провода: «плюс» — красный, «минус» — зеленый.

В целом модуль работоспособен и при токе около 1 А и напряжении 1,5 В, но в этом случае на выходе присутствуют отдельные импульсы высокого напряжения. В данном опыте использован блок питания с номинальной нагрузочной способностью в 1000 мА. Параллельно высоковольтному преобразователю подсоединен фильтрующий электролитический конденсатор 10000 мкФ * 16 В.

В таком режиме модуль выдает искру длиной около 1 см. То есть можно заключить, что напряжение на выходе устройства составляет 10-20 кВ. В любом случае ни о каких 400 кВ речи и быть не может.

Для получения постоянной электрической дуги необходим достаточно мощный блок питания, способный отдать в нагрузку ток в несколько ампер.

При номинальном токе на входе преобразователь выдает на выходе постоянную дугу. Производитель предупреждает, что не желательно использовать модуль на протяжении более 1 мин, при этом нужно следить, чтобы расстояние между контактами разрядника было достаточным для возникновения искры, иначе электрический пробой может произойти в произвольном месте высоковольтной части устройства.

Короткое замыкание высоковольтных проводов также недопустимо. В целом интересный конструктивный элемент, своих денег стоит, так что если лень собирать преобразователь самому и мотать высоковольтный трансформатор вручную — лучше купить готовое надёжное. Автор — Denev

Форум по обсуждению материала ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ МОДУЛЬ — ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Электромагнитное реле — теория и практика применения. Обозначение, виды, основные параметры и правила эксплуатации.

Радиоэлектроника и схемотехника для начинающих — первые шаги в радиоделе или с чего начать будущему радиолюбителю.

Изучим различные типы стабилизаторов напряжения — от простых схем на стабилитроне, до транзисторных и микросхемных.

Источник

Как сделать простой инвертор 12-220 В мощностью 2500 Вт частотой 50 Гц

Инвертор предназначен для получения 220-вольтового переменного напряжения из невысокого постоянного. Подключается к любому 12-вольтовому источнику, в т.ч. к автомобильному аккумулятору через гнездо прикуривателя. Мощность нагрузки может достигать 2500 Вт и лимитируется преимущественно мощностью выходного трансформатора и нагрузочной способностью гнезда прикуривателя.

Электрическая схема инвертора

В качестве ключевого компонента устройства использован интегральный управляемый мультивибратор СD4047BD с элементами подстройки частоты следования генерируемых импульсов, силовая часть собрана на спаренных полевых транзисторах. Для получения выходного напряжения 220 В использован повышающий трансформатор, входы первичных обмоток которого подключены непосредственно к выводам D (стокам) силовых транзисторных сборок.

Силовые оконечные каскады А собраны на спаренных полевых транзисторах. Схема оконечного каскада показана далее.

200-омные резисторы в цепи затвора обеспечивают выравнивание токов по отдельным транзисторам.

Электронные компоненты, используемые в устройстве

Особенности сборки и настройки схемы инвертора

Компоненты слаботочной части схемы рекомендуется монтировать на печатной плате-«слепыше». Для установки микросхемы мультивибратора целесообразно применить 14 или 16 контактную монтажную колодку.

Полевые транзисторы силовых модулей «А» устанавливаются в одни или два ряда на медном или алюминиевом радиаторе. В случае рядной установки его функции вполне может выполнять брусок длиной порядка 10 см и сечением 1,5 х 1,5 см, в котором сверлятся и нарезаются отверстия для крепления транзисторов «под винт».

Часть схемы собирается навесным монтажом.

Трансформатор взят от сломанного источника бесперебойного питания.

Припаиваем плату к транзисторам.

При настройке схемы переменным резистором частота генерации импульсов устанавливается на 50 Гц.

Наблюдается некоторое отличие формы выходного напряжения от синусоидального, т.к. мультивибратор CD4047BD генерирует прямоугольные импульсы, фронты которых частично сглаживаются трансформатором. Повышенный коэффициент нелинейных искажений не имеет значения для основной массы нагрузок.

Смотрите видео

Источник