[Ryuzaki]

Сборка блока питания Nixie

Чтобы собирать схемы на радиолампах, требуется постоянное напряжение в районе 170 вольт. Но как получить данное напряжение? Этот простой преобразователь выдаёт нужное напряжение с достаточным током, для сборки большинства проектов.
Данная схема позволяет вам собрать очень простой импульсный (повышающий) преобразователь, для питания ламп, запрашивающих от 100 до 200 вольт постоянного напряжения. Для её сборки подходят очень распространённые компоненты, которые могут быть куплены почти в любом радиомагазине, и в случае необходимости, заменены аналогами.

Как работает схема.

Схема основана на одной из самых распространённых микросхем - таймере 555. Уже десятки лет данный чип находит применение во множестве схем, и простенький преобразователь - одна из них.
555 работает как нестабильный генератор с частотой (около 45 кГц) задаваемой резисторами R1 и R2, и конденсатором C2. Выход микросхемы подключён к высоковольтному полевому транзистору Q1, который переключает ток через индуктивность L1. Когда транзистор открыт, ток течёт через индуктивность на землю. Когда ток в катушке накапливается, транзистор закрывается.
Когда транзистор закрыт, ток протекая через индуктивность пытается продолжить течь через транзистор. Поэтому напряжение с транзистора сливаемое на сверхбыстрый диод D1 становится прямосмещённым. Это позволяет энергии из катушки копится в конденсаторе C4.
Данный цикл продолжается, пока напряжение проходящее через C4 не достигнет значения заданное потенциометром VR1. R4, R5 и VR1 нужны для создания обратной связи делителя и выбираются так, чтобы нижнее напряжение на C4 было в районе 0,7 вольт. Это напряжение подаётся на транзистор Q2. Когда напряжение C4 достигает достаточного уровня, чтобы делитель открыл Q2, он отправляет ногу Control микросхемы 555 на землю, останавливает его колебания и отключает преобразователь.
Как только это произойдёт, напряжение на C4 начнёт падать, так же как и напряжение на базе транзистора Q2, Q2 отключится, перезапустив преобразователь. Так работает данная схема и как показывает практика, работает довольно неплохо.
Резистор R6 и конденсатор C3 составляют простой фильтр, в то время как C1 представляет собой главное хранилище тока для схемы. И вот собственно всё!

Собираем схему.

В общем, нужно всего лишь найти компоненты, правильно развернуть их (касается диодов, электролитов, транзисторов и микросхемы) и припаять в нужные места. Проверьте, чтобы не было короткого замыкания между ножек микросхемы или в других местах платы. Если всё проверено, можно приступать к тестированию.

Тестирование.
Расположите плату на изолированную поверхность (чистую, из сухого дерева или пластика) и, после установки потенциометра примерно по центру, присоедините 9-12-вольтный источник постоянного напряжения к входу устройства. Лучше использовать питание с небольшим током, чтобы избежать дальнейших проблем. Не подключайте источники с большим током не проделав предварительного тестирование! Далее подключите мультиметр к выходу устройства. Напряжение должно колебаться от 100 до 200
вольт. Если нет напряжения на выходе, проверяйте таймер 555. Если всё же опять нет, найдите проблему и устрание её.
Как только вы получите высокое напряжение на выходе, убедитесь, что оно варьируется от 100 до 200 вольт. Нижний предел может плавать из за различия в компонентах.
Несмотря на то, что MOSFET используемый в схеме держит до 400 вольт, не поднимайте выходное напряжение выше 200 вольт.
Заключительный тест предусматривает подключение ламп через резистор 22к. Если всё работает нормально, то вы молодец!

Предупреждение

Хоть эта схема и не так опасна, как электросеть, всё равно потенциально она может убить. Будьте осторожны при работе на
высоковольтных цепях. Всегда отключайте питание и ждите пока разрядятся конденсаторы, перед изменением схемы. После
окончательной сборки, плата должна быть помещена в изолированный корпус, дабы избежать ударов током.

Список деталей:
U1 555 таймер
Q1 IRF740
Q2 BC547
D1 UF4004
C1 330uF 16V
C2 2.2nF
C3 100pF
C4 2.2uF 250V
R1 56k
R2 10k
R3 1k
R4 470ohm
R5 220k
R6 2.2k
VR1 1k потенциометр
L1 100uH
TB1, TB2 двойные клеммы
SOC1 8-пиновая панель для микросхемы

За сим отклоняюсь. С вами был Ryuzaki. Оригинал статьи тут. Надеюсь мои старания не прошли даром.

P.S.: Первый раз пробую себя в переводе технической литературы.

[PulemeT]

За материал спасибо! А как вот эта штука себя ведет в напольниках, в плане наводок и прочих шумовых сюрпризов. Может есть какие-нить данные?

[mishman]

В трёх примочках использую nixie, в напольном варианте. Жалоб нет, чисто по восприятию работы устройств. Моделированием не занимался.

[Ryuzaki]

PulemeT (16 июня 2013 - 20:46) писал:

За материал спасибо! А как вот эта штука себя ведет в напольниках, в плане наводок и прочих шумовых сюрпризов. Может есть какие-нить данные?

Вообще, на практике, у меня наводок было меньше чем от самонамоточного силовика. И при этом вообще отсутствовала фильтрация после схемы.

P.S.: Хотелось бы услышать критику, в сторону качества перевода и качества изложения.

[SIMON]

ICM7555CN это этот таймер?

[Ryuzaki]

SIMON (17 июня 2013 - 10:44) писал:

ICM7555CN это этот таймер?

Да. Я использовал LM555CN. Если верить гуглу, они аналоги. Просто ICM производит Philips, а LM - National Semiconductor.

Также подходит NE555N, KS555HN и, кажется, любой таймер содержащий в своём названии 555.

С ув., Николай.

[Kira]

Ryuzaki, по поводу перевода - местами чуть точнее выбирать русские смысловые аналоги - и будет норм. Так местами всё же выглядит немного непривычно - запрашивающих напряжения 100-200 В, лучше было сделать смысловой перевод - ...для которых требуется напряжение от 100 до 200В. Ну и энергия в конденсаторе не копится, а накапливается (позволяет накапливаться в конденсаторе с4)). Ну, а так смысл понятен, осталось добавить красоты языка)

[Diamontius]

SIMON (17 июня 2013 - 10:44) писал:

ICM7555CN это этот таймер?

Таймер 7555 отличается на сколько я знаю от обычных 555 тем что может работать при пониженном напряжении ,вплоть до 1.5 вольт, делал преобразователь напряжения для светодиода.

[Ryuzaki]

Kira (17 июня 2013 - 17:30) писал:

Ryuzaki, по поводу перевода - местами чуть точнее выбирать русские смысловые аналоги - и будет норм. Так местами всё же выглядит немного непривычно - запрашивающих напряжения 100-200 В, лучше было сделать смысловой перевод - ...для которых требуется напряжение от 100 до 200В. Ну и энергия в конденсаторе не копится, а накапливается (позволяет накапливаться в конденсаторе с4)). Ну, а так смысл понятен, осталось добавить красоты языка)

Спасибо за конструктивную критику. Будет время и желание, ещё переведу пару мануалов.

[OnlyShadow]

Это все конечно здорово, но вот ведь что. Большинство ламповых преампов требуют 350В, а некоторые даже 400В. Как умножить напряжение этой схемы? Простой умножитель применим с переменным напряжением на входе, а в данном случае мы имеем постоянку. Как быть?

[Diamontius]

Ну здрасте, где же тут постоянка... всё что с выхода дросселя- до диода- переменное напряжение.

[mishman]

OnlyShadow, пожалуйста: http://letsmakerobots.com/node/7698
Тов. Metalcrash выкладывал в теме про импульсное питание преампов, рапортовал, что работает хорошо.

[Ridik]

сколько он может по току выдать? где-то читал что увеличив индуктивность можно увеличить напругу.

[Kira]

Ridik, вообще заявлено до 10-20 мА при 200В и питании от 9В. Если повысить питание никси до 12В то около 5-10 мА на 300-350В можно получить, но будет греться полевик, индуктивность и резистор в 2.2 кОм последовательно с кондеем который стоит, он прямо таки будет обугливаться при мощности в 0.125 Вт. Индуктивность - хорошо бы подобрать на нужный ток, плюс с хорошей добротностью - как это посчитать узнать - не знаю, это в гугл. Можно поднять напряжение питания вольт до 14-15, для таймера 15В это верхний предел. Можно чуть переделать схему, чтоб питание таймера было вольт 12, а на полевик шло вольт 20-25, тогда сможешь снять побольше тока, но скорее всего на полевик придётся ставить радиатор, а индуктивность искать на вч феррите и намотанную толстым проводом, примерно как дроссели в выходе бп компа, в фильтре, стержни с толстой такой намоткой.

Если нужно больше тока - советую собрать на ir2153d питальник, kmg выкладывал свои наработки, по размеру почти тоже самое выходит, но эффективность больше.

Да, дроссель можешь попробовать взять из энергосберегайки.

[Ridik]

спасибо.
мне под пару 6н2п врльт на 350,
уже почитал про нечто похожее в теме про туб драйв.

[Kira]

Ridik, Под пару 6н2п хватит и этого, я заводил энгл 530 на никси, питание на вход 12В, на полевик маленькую пластинку в качестве радиатора, резистор в 2.2 кОм поменять на помощнее, хотя бы 1 Вт, я ставил отечественный 2 Вт. Индуктивность на вч феррите - 350 В выдавало на холостых, под нагрузкой медленно снижалось вольт до 320. В тубдрайве та же самая никси, может чуууть-чуть изменена.

Сообщение отредактировал Kira: 07 октября 2013 - 15:54

[WRD]

что-то у меня много вопросов возникло....
лто-то ведь этим чамп умудрился питать? что было изменено в схеме?...
что нужно ктоме кренки на 555 если питать от 24 вольт?
тоесть у меня есть тор на 1.5а 24 вольт, значит я ставлю делитель напряжения и кренку на 12 вольт чтобы питать 555 таймер а 24 вольта подаю на полевик через индуктивность? если я возьму индуктивность скажем 1 генри то какой ток получу на выходе?
если индуктивность самому мотать то как расчитать ее на феррите?
а на железе дроссель пойдет?

[Kira]

WRD, берёшь схему, делаешь питание на таймер отдельно от делителя, либо от стабилизатора - правда 15В это максимум, так что лучше питать его 12 В. А далее основной плюс пускаешь как по схеме - т.е. на всё остальное кроме питания таймера. Посчитать сколько тока будет на индуктивности это зависит от частоты и следования импульсов, напряжения и величины паузы между импульсами - в нете есть более подробно расчёт на эту тему - встречал лично. Самому рассчитать индуктивность помогут либо формулы из физики, либо готовые онлайн-калькуляторы в инете, вот товарищи предлагали в качестве нормально считающей проги L-meter или как-то так. Можно так-же регулировать частоту работы таймера, сделать её чуть выше, тогда полевику будет легче. На железе дроссель не покатит скорее всего - будет сильно греться, а то и вообще расплавится)

[WRD]

Kira, получается выходное напряжение и ток ограничено только параметрами транзистора и катушки индукции? и подобрав нужный транзюк и индуктивность можно аолучить любой ток и напряжение (в разумных пределах)?

[Kira]

WRD, В принципе, получается так. Либо, ты можешь сделать немного проще - поцепить уже не катушку индуктивности, а трансформатор, собственно делается генератор на таймере, который усиливается транзистором, а в нагрузку транзистору подключается первичка трансформатора - тут уже получай че хошь, хоть до киловольт. Просто найти полевик на более чем 1000 вольт скорее всего проблема (да и биполяр тоже), а напряжение ещё будет ограничиваться тем, что будет увеличиваться напряжения в выбросе с катушки в момент её разрядки, он может достигать неплохих величин в те же киловольты, тут уже транзистору понадобится защита в виде диода между стоком и истоком, который будет принимать этот удар на себя в разумных пределах. Так что вариантов много. Основное достоинство никси - дешевизна и простота, а также доставаемость и дубовость деталей -555 таймер наверно вторая по популярности деталь после транзисторов, наштамповано их хоть жопой жуй всеми кому не лень. Минусы - трудно организовать обратную связь адекватную (хотя тут я не спец), плавающая частота из за частотозадающих элементов, плюс ограничения в регулировке. Так что, если честно, анодку усилителя я бы сделал на чем-нить на подобие ir2153d, либо из серии UC38xx не помню точно, в своё время тоже было страшно связываться с такими деталями, и О УЖАС импульсными трансформаторами, это ж надо че-то мотать и так далее)). Но - никси не стоит убирать в долгий ящик - ей тоже есть много применений. Да, по индуктивности - тут ещё важно подобрать нужную частоту работы, чтоб успеть запасти и отдать энергию и не вогнать сердечник в насыщение. Опщем всё просто - но сложно, без соответствующих знаний и понимании взаимосвязи всей этой лабуды.

Да, ещё стоит хотя бы примерно прикинуть какое будет напряжение на выходе при 24В на входе, а то электролит полетит бороздить просторы вселенной, да и диод может очень быстро сдохнуть от пробоя. А, да, ещё там транзистор, вроде как обратная связь - посмотреть на какую он напругу рассчитан - вроде как я помню вольт на 50, но лучше проверить.

Сообщение отредактировал Kira: 29 октября 2013 - 03:08

[qwer009]

WRD (29 октября 2013 - 02:17) писал:

(в разумных пределах)!

при оч много если... время переключения диода, сопротивления катушки и транзистора, ток утечки кондера и диода и т д.
да схема стандартная, но.. на мой взгляд не хватает резистора и стабилитрона в затворе. и малость по мелочи, а так должна работать.

[WRD]

Kira, ну мотать что либо это не проблема) словики да выходники же мотаю) в ибп в первую очередь привлекают габариты... все остальное не проблема, главное разобраться) пока для экспериментов есть большой сердечник из ибп какогото советского военного прибора, пока не наткнулся на никси вообще не мог представить себе бп без трансформатора. вообще как я понимаю ибп с трансформатором работает как и железный трансформатор но на высоких частотах? а сама импульсная часть это по сути импульсный генератор (555 или другой) и усилитель (и также как звуковые, есть однотактные и двухтактные)? как работают ибп с несколькими первичными обмотками? если запаралелить несколько транзисторов то получим больший ток на выходе?

[quote]время переключения диода, сопротивления катушки и транзистора, ток утечки кондера и диода и т д/quote] ну на сколько я понимаю диод нужен максимально быстрый (разве это такая уж проблема)? сопротивлегие катушки тут понятно что нудно помньше а индукция аобольше (но как посчитать какую катушку надо?)? на что влияет сопротивление транзистора? ну а от токов утеки по-моему никуда не денешься.....

ЗЫ наверное задаю слишком много вопросов некоторые могут показаться глупыми но всеже я хочу разобраться во всем этом)

[Kira]

WRD, импульсный блок питания - это в принципе обычный бп, только на повышенных частотах - стандартно 30-50 кГц, схемы поновее - 70-300 кГц, но, чем выше частота - тем больше надо учитывать влияние вч токов - усложняется разводка платы, требования выше - насколько именно - не скажу, не разбирался. В принципе до 50 кГц особо больших требований нет, работать будет. Выше по частоте - неверная разводка может очень сильно влиять - либо прибор не заработает, либо вообще сгорит. Если интересует какие есть схемы иип - погугли лучше, потому как их много, штук 6 различных по принципу работы точно наберётся. Первичка обычно всегда одна, даже для двутакта. В никси - 555 всего лишь генератор ШИМ, полевик - как мощный выходной каскад этого генератора, чтоб мог прокачивать больший ток через в данном случае дроссель. С дросселем схемы называйются, если не ошибаюсь, флай-бэк (по английски не помню как точно пишется). Принцип по простому - катушка запасает энергию в импульсе с транзистора, а в паузе отдаёт её. Если во время отдачи энергии транзистор откроется - он скорее всего сгорит. В двухтактной мостовой схеме на выходе стоят 4 транзистора, но для таких схем нужно четкое управление, так как если один из них не успеет закрыться, или наоборот откроется раньше - образуется кз и эта цепочка сгорает. Если применять трансформатор - то необязательно ставить настолько высоковольтный полевик, а значит можно поставить на больший ток, там ведь функцию повышения будет исполнять уже трансформатор. Высокочастотные диоды - в принципе не проблема, но довольно дороги, чем выше ток и их не так уж и много. Шотки не пойдут сюда потому как у них максимальное напряжение около 150В, а брать нужно с запасом в два раза как минимум (из за тех же выбросов на индуктивности). Сопротивление транзистора, а так же ёмкость p-n перехода влияет на его высокочастотность и выделение на нём тепла, т.е. чем эти два параметра меньше - тем лучше.

Вопросы то не глупые, просто мало кто сможет здесь на них толково ответить, и так чтоб понятно было, и чтоб без кучи текста. Я это всё не то чтобы знаю, скорее просто опыт по собиранию схем и выкладки из форумов и мануалов по сборке и общих советов, сказать почему и как, и расписать всё с формулами графиками - я врядли смогу))

[WRD]

Kira, с формулами и графиками не факт что пойму, а общаясь на форуме по чуть чуть доходит... я принципы понимаю а вот с формулами и умными словечками не оч дружу тк физику прогуливал((... значит по сути можно и низковольтный но токовый транзюк взять и намотать трансформатор?... так это же решает кучу проблем))) а есть ли онлайн калькуляторы для расчета импульсного трансформатора? и еще чем хуже в данном применении не полевыке транзисторы? вроде частоты такие держат, да и работает транзистор вроде в ключевом режиме?

[qwer009]

У полевика в открытом состоянии не падение на переходе, а сопротивление у 740 0.48 Ом. (irf2807z - 0.0094 Ом ток 75А импульсный 350А ). + обратный диод довольно шустрый.
Самая простая реализация бп с трансформатором. первичка с отводом от середины на землю. на края транзисторы к питанию. генератор на чем угодно. пару витков на обр связь.
разумеется транзисторы открываем по очереди />/>

Сообщение отредактировал qwer009: 29 октября 2013 - 23:31

[Kira]

WRD, биполярные транзисторы уступают полевикам в "токовости" пример выше привёл qwer009, плюс полевик управляется полем, а биполяр напряжением (если мой мозг испорченный меня не обманывает) - т.е. полевиком управлять легче, легче им "дрыгать". Плюс - приведённый выше 75А транзюк на 75В стоит порядка 1 доллара, а сколько будет стоит аналогичный биполяр - мне кажется, в несколько раз дороже. Проблем может и решает, но увеличивает в размерах - в никси вся суть в том что она мелкая и простая, она вообще используется изначально для питания неонок в часах и индикаторов. Калькуляторы - есть, заточенные под определённые контроллеры, есть вроде и просто калькуляторы - там нужно задать вид бп, напряжения, частоту работы. Для открывания транзисторов по очереди - лучше конечно применить либо уже не 555 таймер, либо искать схемки понадёжнее с его применением, но они будут уже более громоздкие. А если открывать их не по очереди, а допустим что-то будет накладываться - транзюки сгорят))

[Данила-мастер]

Перевод хороший. Схема интересная.
Интересно, для 6н2п ток анода (сумарный для обеих половинок) порядка 5 мА, тоесть для даух баллонов - 10мА.
Скажем нам нужно получить 320 В анодного на два баллона.

K = 320В (Uвых)/ 12B (Uвх) = 26,666 раз
При токе на выходе 10мА ток на входе:

Iвх = Iвых * K= 10*26,666 = 266 мА

Плюс КПД, скажем 60 %, тогда добавим 40% на потери.....
266 *1,4 = 372 мА - весьма неплохо смотрится.

Но есть недостатки в самой схемотехнике. Например отсутствие защиты от кз на выходе, защиты от перегрузки.
Непонятно как её раскочегарить до 320 В на выходе, с запасом по мощности и по напряжению.
Как я понял, боттлнек этой схемы в насыщении сердечника катушки и в скорости переключения диодов.
У кого какие соображения?

P.S. интересен вариант с умножителем на выходе. как он будет влиять на работу схемы? каковы потери на умножителе?

[qwer009]

Описание канеш хорошее, но пропущено много важных моментов.
Это схема больше похожа на структурную .
1. В момент закрытия транзистора на его затворе а значит и на выходе 555й через паразитную емкость затвора будет импульс = предполагаемому нами выходному напряжению.
(как 555 отреагирует на 170-320в давайте попробуем угадать )
2. при кз на выходе у нас просто сгорит катушка и весе, ниче страшного .
3. 555 разные производители делают их с некоторыми отличиями. У многих выход тупо открытый ко , а значит на затворе не буить напруги .
4. Вых 555 Макс ток 0.25А а значит крутизны открытия закрытия транзюка нам не видать. А сл и достойного разгона катушки и весьма сомнительного КПД .
В общем я не говорю что схема не рабочая она просто сырая.

[Данила-мастер]

qwer009 (31 октября 2013 - 11:34) писал:

4. Вых 555 Макс ток 0.25А а значит крутизны открытия закрытия транзюка нам не видать. А сл и достойного разгона катушки и весьма сомнительного КПД .

А если добавить биполяр в цепь затрвора с целью раскачки ?
P.S.
Камрад BSVi говорит:

Цитата

4. Простой Буст ( boost, step-up)
Не в состоянии с хорошим КПД настолько сильно увеличивать напряжение. Бусты хорошо работают при коэффициентах умножения напряжения меньше 5. Дальше КПД резко падает и для преобразователя 12->320 в симуляторе составило 20%.

тут то наверное и порылась собака.

[qwer009]

Данила-мастер (31 октября 2013 - 11:48) писал:

А если добавить биполяр в цепь затрвора с целью раскачки ?

правильное решение, ток не 1н а 2. прямой и обратный