КАЧЕР НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
В хорошее время мы живём – в магазинах электроники и радиотехники есть всё. Даже как-то стало неинтересно. Только загоришься собрать какой-нибудь лабораторный блок питания или многоканальную зарядку – а оказывается китайцы всё уже сделали, причём за недорогую цену. Но к счастью, не всюду ещё проникли их маркетинговые умы. Такой девайс, как качер (генератор высокого напряжения – молний), они ещё запустить в продажу не додумались, но думаю это дело времени. Значит можно попробовать собрать такую штуку самому, тем более схема настолько проста и надёжна, что паяется за час. Конечно не считая намотки катушки.
Принципиальная схема качера на одном транзисторе
Цоколёвка полевого транзистора мосфет
Всего 7 деталек отделяют вас от интереснейшего устройства, рождающего реальные молнии длинной 5-10 сантиметров (а у кого-то и все 15). Схема может смело рекомендоваться для начинающих радиолюбителей, которые уже умеют обращаться с напряжением 220В.
Не буду в сотый раз писать о том, что если устройство имеет сетевое питание, то надо глядеть в оба и перестраховываться. Скажу только одно – эксперименты при первом запуске проводите с предохранителем 2-5 ампер и лампочкой накаливания на 100-200 ватт, включенной последовательно с 220в. С ней качер работает слабее, но уже можно понять что работает. Зато при случайных замыканиях не будет взрывов, а просто лампа загорится на полную мощность.
Полевой транзистор – любой высоковольтный Мосфет. Нашёл в коробке SSH5N90 (900В 5А) – его и поставил. Прежде чем засунуть всё это дело в корпус, нужно спаять навесным монтажом на столе и добиться надёжной работы с максимальной искрой. Заодно узнаете, рабочие выбранные детали или нет.
Сама схема паяется за час (с перекурами), а вот катушка – подольше. Первичная обмотка 4-5 витков медного провода 1,5-2 мм.
Можно и ещё толще, для устойчивости, ведь она будет висеть в воздухе. Направление намотки не важно, расположение на оси тоже – и у основания, и в центре вторички хорошо запускалось. Вторичка, то есть высоковольтная – 500-1000 витков ПЭЛ 0,3. Я мотал 500 и прекрасно заработало, даже эпоксидкой покрывать не стал. Диаметр трубы – 30 мм.
Куда это всё засунуть
Извечная проблема – хороший корпус. Несмотря на пару компьютерных БП, в которые некоторые устанавливают такие схемы, решил не использовать металл. Для лучшей электробезопастности. Всё-таки не мигалку собираем!
После недолгих размышлений, взял за основу обрезок пластиковой трубы 120х200 мм, от кухонной вытяжки. Она круглая и неплохо смотрится. В ней будет схема, полевой транзистор с радиатором, первичный контур. А сверху будет торчать вторичка с острым медным набалдашником.
Сверху корпус закрывается крышечкой от коробочки, в которых продают морскую капусту 🙂 Она идеально подошла по диаметру.
В крышке делается прорезь под катушку, а чтоб не заглядывали внутрь – обклеивается чёрной самоклейкой.
Катушки крепил к корпусу через ДВП планку, оставшуюся от ремонта балкона, с монтажными стойками для подключения трёх нужных проводов.
При проектировке учтите, что радиатор на транзистор требуется больше чем пачка сигарет, на небольшом будет сильно греться, так что долго качер вы не погоняете. Остановился на 50х100х5 мм, но через 10 минут он становится горячий.
Вторая по важности, после катушки, вещь – дроссель. От него зависит очень много. Необходима индуктивность дросселя более 1 Генри и ток 1 ампер. Пробовал первички от сетевых трансформаторов: до 50 ватт вообще не работает, 50-100 ватт – хорошо, 100-200 – отлично. Только жалко было ставить такие мощные, ограничился 60-ти ваттным ТН42.
Всё размещаем в корпусе на металлическом основании, к которому привинчен дроссель, радиатор, и, если кто захочет, печатная плата.
Её делать не стал – собрал навесняком.
Корпус снаружи тоже обклеен самоклейкой, а катушка обмотана чёрной изолентой. Боялся что с ней будет работать плохо, но обошлось.
После размещения в корпус опять включаем не напрямую к 220В, а через лампу-предохранитель. С ней искр может и не быть, но урчание схемы и свечение неонки вблизи катушки скажет, что всё олл райт.
Лучше один раз увидеть
Окончательно собираем корпус, дожидаемся темноты, и смотрим изумительное зрелище, не доступное простым смертным 🙂 Искры – прямо как электроцветок. Красота! Друзья пришли и втыкали с благоговейным ужасом :))
Одно обидно, что при такой простоте, качер на одном несчастном полевике работает лучше, чем целая Тесла на мощной лампе. Хотя может она просто была плохо настроена…
Форум по качерам
работа над ошибками / Тесластроительство / Сообщество разработчиков электроники
Похоже, что каждый первый тесластроитель уже собрал «качер».
У каждого второго он взорвался, а каждый четвертый пытается выяснить у меня, почему-же он взорвался. Поэтому, сегодня попробуем провести работу над ошибками в схеме качера.
Классическая схема качера выглядит вот так:
Работает он довольно просто — ток из сети 220в проходит через дроссель L1, выпрямляется диодом D1 и конденсатором С1.
Резисторы R1 и R2 подбирают так, чтобы транзистор оказался на пороге открывания. Когда он открывается, ток начинает течь через катушку L2 (это первичная обмотка), при этом, в резонаторе L3 начинаются колебания. Колебания закрывают транзистор(для этого нужно правильно подобрать фазировку обмоток), а потом открывают его снова и схема «заводится».
Стабилитрон D2 защищает затвор транзистора от высокого напряжения, и, заодно. обеспечивает путь току вторичной обмотки в землю.
Казалось-бы, классная схема! Очень простая и даже работает. Но, у нее есть и несколько недостатков.
Управление
Специально для этой статейки, я собрал классический качер и выяснилось, что ток в резонаторе L3 довольно медленно нарастает.
При этом, транзистор находится в линейном регионе (и не открыт и не закрыт), из-за чего выделяет много тепла, и транзистор превращается в печку. Особо жестоко транзистору приходится, когда колебания не начинаются — вся подаваемая мощность выделяется на нем.
Для того, чтобы транзистор не мог оказаться в линейном режиме, нам необходим «настоящий» драйвер. Я использовал готовую микросхему, но я практически уверен, что можно использовать просто комплиментарную пару биполярных транзисторов.
При этом, пришлось добавить трансформаторное питание. Я пытался сделать схему с самопитанием, но ничего хорошего из этого не вышло. Наш качер стал выглядеть вот так:
Тут, резистор R1 обеспечивает запуск, переключая выход транзистора с частотой 50Гц. Такая схема стала греться намного меньше, запускается без какой-либо настройки и работает очень стабильно.
Большой недостаток такой системы старта состоит в том, что если что-то пойдет не так и колебания в обмотке прекратятся, транзистор останется открытым и сгорит как в классическом качере, может помочь дроссель или какая-то более интеллектуальная система старта, но мы пока заморачиваться не будем 🙂
Выбросы
На стоке транзистора присутствуют очень большие выбросы по напряжению.
Но нам повезло — MOSFET транзисторы при превышении максимального напряжения работают как стабилитроны — пробиваются, но, при этом, не повреждаются. Для ограничения тока через транзистор и служит дроссель L1.
У такого решения есть два недостатка —
- Транзистор греется на всю не потребленную мощность (то есть, мощность на мощность, пропускаемую дросселем минус мощность стримера), и его вполне можно использовать как кипятильник.
- Сами дроссели довольно большие и для приличной мощности их нужно набрать немалую охапку.
Попытаемся исправить ситуацию и добавим рекуперационный снаббер (рекуперационный — значит, что он возвращает лишнюю энергию в шину питания). Схема становится вот такой:
При отключении транзистора, первичная обмотка заряжает конденсатор C4 (ток течет по пути L2-C4-D6), а при включении, C4 разряжается по пути D7->L1->C4->Q1.
В итоге, напряжение на стоке Q1 достигает 2х напряжений питания, что уже вполне приемлемо.
Естественно, могут проскакивать мелкие иголки выше напряжения питания, но их можно словить обычным супрессором:
Безопасность
Такой качер — очень опасная штука. Его стример никак не отвязан от сети, считай, соединен с фазой. Люди у нас очень любят лазить в стример руками, и очень легко могут эсктерминироваться. Для развязки можно попробовать использовать Y2 конденсатор, но так-как он работает не в штатном режиме, никто не сможет гарантировать что его не пробьет, поэтому остается только использовать трансформатор тока для съема сигнала обратной связи:
Как вариант, можно запускать качер через развязывающий трансформатор 220/220 как это делал я.
Тесты
Можно многое еще усовершенствовать в этой мелкой схемке, но и этих изменений достаточно, чтобы схемка вполне неплохо запустилась, ничего не грелось и все стабильно работало.
Я смакетировал это все в «лучших традициях макетирования» с транзистором IRFP450, катушкой от QCW теслы, какашками и ветками.
Стример сразу получился порядка длинны вторичной обмотки. Естественно, на IRFP450 подавать напрямую 220в нельзя он рассчитан всего на 500в, а при 220в на нем будет 700в, поэтому, пришлось питать его через ЛАТР.
Катушка L1 намотана на каркасе от припоя диаметром 2см, содержит 20 витков провода диаметром 0.5мм, без сердечника.
Выводы
С одной стороны, мы получили неплохие результаты, и, если поставить каике-нибуть транзисторы по-вольтистее, этот качер вполне можно будет включить на прямую в сеть и получать довольно большие стримера.
С другой стороны, схема получилась не намного проще классической схемы с полумостом, но, при этом, имеет проблемы с безопасностью, нагрузки на компоненты тут намного больше, ну и есть еще пара нерешенных моментов — к примеру, выход из строя при КЗ вторичной обмотки.
Назначение двухтранзисторной схемы
спросил
Изменено 4 года, 10 месяцев назад
Просмотрено 389 раз
\$\начало группы\$
На схеме платы контроллера диска Apple II показана следующая транзисторная схема.
Я не понимаю назначение этой подсхемы. Я думаю, что это должно быть как-то связано с увеличением тока на входе VCC микросхемы внизу рисунка, но я не уверен. Кроме того, почему два транзистора и резисторы соединены именно так? Почему используются 2 транзистора вместо одного?
- транзисторы
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Когда «Выбор ввода/вывода» имеет низкий уровень, Q1 включает Q2.
Если вход/выход выбран на 0,4 В, эмиттер Q1 будет иметь напряжение 1,1 В, а база Q2 — около 4,3 В, поэтому ток через Q1 будет около 3,2 В/150\$\Omega\$ = 21 мА. Около 10 мА проходит через R2, что оставляет около 11 мА на базе Q2.
Q2 будет управлять током от 100 мА до 500 мА в зависимости от допустимого падения напряжения.
R2 предотвращает частичное включение Q2 из-за утечки в Q1 и значительно ускоряет отключение Q2, когда выбор ввода-вывода становится высоким. R2 определяет базовый ток транзистора Q2.
Используются два транзистора, а не один, чтобы получить большее усиление, поэтому нагрузка на вход меньше — она будет составлять сотни мкА, а не десятки мА.
Я поискал и нашел чип, который, похоже, был древним биполярным OTP (однократно программируемым) PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство) 256×8.. и они прерывают Vcc (нетрадиционная стратегия от нетрадиционного инженера). — Воз). У него были бы характеристики напряжения и характеристики максимального тока Vcc.
Типичным аналогом является DM74S471, максимальный ток Vcc которого составляет 150 мА, что находится в диапазоне, который я упомянул, и соизмерим с ограниченным диапазоном рабочего напряжения микросхемы. Не гарантируется, что он будет работать, если падение напряжения Q2 слишком велико. большой.
Редактировать: В ответ на вопрос @HerrderElektronik ниже приведены смоделированные характеристики переключения (напряжение на нагрузке 50 Ом) с R2 = 68 Ом (розовый) и с R2 = 68K (зеленый). Типы транзисторов 2N4403 и 2SAR533 аналогичны оригинальной схеме.
Как видите, R2 значительно сокращает время выключения Q2.
\$\конечная группа\$
5
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
| |||
Меню пользователя Добро пожаловать, Гость . 1 час1 день1 неделя1 месяцнавсегда |
| ||
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь. 
Или он будет работать так же, как и все другие слабые схемы Kacher, которые не включают эффект усиления и не могут работать самостоятельно.
Итак, пожалуйста, проверьте его предыдущий пост, если вы мне не верите, так как похоже, что вы его пропустили. 
Вероятно, есть более эффективные способы сделать это.
Нагрузка двигателя вводит в заблуждение, так как у меня тот же двигатель MY1016, и хотя на табличке указано 14 А, ток без нагрузки меньше 1 А. Кажется, что в устройство встроена некоторая изощренность, чтобы обеспечить 9Цепь блокировки батареи V start и коммутация некоторых выходов,
Кажется, что в устройство встроена некоторая изощренность, чтобы обеспечить 9Цепь блокировки батареи V start и некоторое переключение выходов, 
И, как говорит ElectroBOOM, схема может быть усилена. 
Я подозреваю, что он использует два транзистора, соединенных параллельно, для увеличения тока.
Если самозапускающееся устройство не важно, особенно такое, которое работает на мАс, и вырабатывает ОУ, и само работает при работе с лампами накаливания, то я не буду вас утомлять. 
Это просто еще один пример уменьшенной версии автономного устройства. 
Из некоторых комментариев, сделанных Нельсоном, 
Если самозапускающееся устройство не важно, особенно такое, которое работает на мАс, и вырабатывает ОУ, и само работает при работе с лампами накаливания, то я не буду вас утомлять. 
