Высоковольтные блоки питания своими руками

Высоковольтный блок питания

ТР1 промышленного образца, 1 обмотка рассчитана на 220В. 2 и 3 рассчитаны на 12В, 2-я (верхняя на схеме) рассчитана на отдачу 8-10 А. ТР2 состоит из высоковольтной обмотки (использована заводская с 800 витками), силовой содержащей 10-12 витков (подбирается экспериментально) и обратной связи состоящей из 28 витков, токовый трансформатор ТР3 состоит из токовой обмотки из одного витка и обмотки связи из 24 витков (для повышения чувствительности необходимо увеличить число витков)

Рис.1 Схема принципиальная электрическая

Технические характеристики:
Напряжение питания: 220 вольт переменного тока 50 Гц.
Напряжение на выходе регулируемое от 1 до 15 кВ*.
Регулировка выходного тока, защита от короткого замыкания.**

Правила эксплуатации:
Выставить регулятор напряжения в минимальное положение, регулятор тока в среднее, подключить киловольтметр, запустить установку подключив питание и включив, выставить необходимое напряжение, подрегулировать ограничение по току.

Техника безопасности:
Не прикасаться к цепям высокого напряжения не удостоверившись в отсутствии питания и не разрядив цепь.

При подключении/переподключении силовых цепей необходимо отключить устройство, выдернуть шнур питания, разрядить силовую цепь резистором на 3 мОм или больше в течении нескольких минут, после чего разрядить оставшееся коротким замыканием (запрещается разряжать сразу коротким замыканием во избежание порчи силовых цепей).

**В положении «Макс. ток» регулятора тока защита от короткого замыкания отключена.

Рис.2 Печатная плата

Принцип действия высоковольтного блока питания

БП построен на основе распространенной ШИМ микросхеме TL494. Особенностью включения является использование обоих компараторов ошибки, что позволило сделать регулировку по току и по напряжению. Еще одной особенностью является использование микросхемы в однотактном преобразователе, по схеме двухтактного с использованием одного сигнального канала, это позволило избежать открытия силового транзистора на время более чем пол такта и избежать не полного закрытия, позволяя ему более четко срабатывать на сигнал без дополнительного ключа, что значительно снизило температуру транзистора (было установлено практическим методом). Регулировка по току осуществляется по сигналу с датчика тока, регулировка по напряжению по сигналу с дополнительной обмотки трансформатора. Микросхема ШИМ имеет отдельный источник питания не связанный с силовой цепью. Для повышения выходного напряжения применен распространенный умножитель УН8,5/25-1,2. Объединение минуса силовой цепи с минусом высоковольтной цепи позволило избежать порчи микросхемы ШИМ и силового ключа при попадании высокого напряжения на корпус управляющего устройства, а заземления корпуса прибора позволяет полностью исключить эту возможность и обезопасить пользователя.

Рис.3 Макетная сборка устройства

Как видно на фотографии, плата устройства была собрана на макетной плате, устройство в данном случае питалось от АКБ, в последствии устройство было немного изменено, чтобы разместиться в корпусе компьютерного БП и стало питаться от понижающего трансформатора.

Источник

Высоковольтный БП (0-350V, 0.5А max) с вольт-амперметром на PIC16F690

Содержание / Contents

↑ Схема

Довольно хорошо подошла вот такая схема

С платы блока ATX (с микросхемой TL494) выпаяны детали, относящиеся к ножкам 1,2,15,16. Также были удалены все вторичные выпрямители. Цепи управления и регулирования микросхемы TL494 переделаны согласно приведенной ниже схеме

Питание SB (Дежурный режим) изменено на 8,5V, чтобы хватило для вентилятора. Для этого был заменен резистор в верхнем плече оптрона с 4,7k на 11k.

Защита по превышению мощности не использовалась, так как в ней не было необходимости.
Выходной выпрямитель переделан по мостовой схеме.
В качестве нелинейной нагрузки применена схема на транзисторе VT3. Сопротивление ее зависит от выходного напряжения и поэтому становится возможным регулировка напряжения и тока нуля при сохранении высокого значения КПД.
Для обеспечения устойчивой работы микросхемы TL494 необходимо подобрать цепи коррекции R13, R14, C7, C9, C11.

Особого внимания требует шунт, провода для регулировки и измерения должны подключатся непосредственно к его выводам, так как напряжение, снимаемое с него невелико. На схеме эти подключения показаны фиолетовыми стрелками. Измеряемое напряжение для цепи регулирования снимается с делителя с коррекцией (R16, C10) для устранения самовозбуждения в цепях управления.
Верхний предел установки напряжения подбираются резисторами R17 и R18. Верхний предел установки тока подбирается резистором R11.

↑ Конструкция и детали

Трансформатор выходной (Ш10×13, Н окна — 19 мм, ширина окна 7 мм) был разобран и перемотан.
Было снято:
20 вит 0,75 мм
2×4 вит 0,9 мм
2×3 вит 0,72 мм
2×3 вит 0,72 мм

Намотано:
170 вит 0,35 мм
20 вит 0,75 мм

Дроссель L1 (D — 23 мм) (также был перемотан). Сняты все обмотки и намотана обмотка из 600 витков провода 0,25 мм, из расчета 2 вит на Вольт выходного напряжения. Полученная индуктивность дросселя составила 29,62 мГн.

Выходной мост собран на высоковольтных диодах UF4007. На выходе моста установлен еще один диод UF4007 для обеспечения непрерывного тока через дроссель и облегчения переключения диодов моста.

Вентилятор монтируется наоборот – теперь он будет нагнетать холодный воздух внутрь БП: на радиатор и трансформатор.

Для измерения тока и напряжения применен вольтметр-амперметр на микросхеме PIC16F690 со шкалами для вольтметра до 400 Вольт и для измерения тока со шкалой до 600 миллиампер. Схема, плата и программа находятся в разделе «Файлы». Моя датагорская статья по теме: «Вольтметр-амперметр переменного тока с вычислением мощности на PIC16F690».

Конструктивно все элементы размещены в корпусе блока ATX. Радиатор с диодами удален, так как диоды моста в нем не нуждаются. Сетевые разъемы убраны и на их месте установлен выключатель и выходные гнезда. Сбоку на крышке блока находятся резисторы установки напряжения и тока и индикатор вольтметра-амперметра. Закреплены они на фальшпанели с внутренней стороны крышки.

↑ Файлы

Файлы схем, плат, чертежей и исходники и прошивка
▼ Shema-ATX_4.zip 9,1 Kb ⇣ 228
▼ Izmeritel.zip 82,98 Kb ⇣ 208

Иван Внуковский, г. Днепропетровск

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Высоковольтный блок питания своими руками

Высоковольтный блок питания своими руками

Изготовление самоделок такого рода требует особых умений и знаний. Если это ваша первая самоделка, подобного вида, следует обратиться за помощью к специалисту (для собственной безопасности).

Статья лишь демонстрирует процесс изготовление блока питания. Автор статьи не несет ответственности за любой ущерб или травмы, вызванные использованием данной информации.

Шаг 1: Вступление

Этот блок питания был разработан для подачи постоянного напряжения величиной около 50 кВ. Он легко может быть преобразован в регулируемой БП, путем подсоединения реостата (в случае использования трансформатора) или добавления дополнительных схем для регулирования мощности.

Общая стоимость около 15 €, так как большинство частей (трансформатор, мостовой выпрямитель, радиатор, переключатели, кабели …) были взяты из старой техники, единственные части, которые были приобретены – это таймер 555, разъемы и конденсаторы.

Шаг 2: Материалы

• Трансформатор+выпрямительный мост+конденсаторы;
• Переключатели и разъемы;
• Термоусадочные трубки;
• Макетная и печатная плата;
• 555 таймер;
• 8 контактное гнездо;
• 7812 (если входящее питание в 555 > чем 14,5В или ниже, чем 35В);
• Малый радиатор для 7812 (при необходимости);
• 2*100 нФ;
• 1*1 мкФ;
• 1*10нФ;
• 1*68 мкФ ( или 100 мкФ);
• 2*4148 диода;
• 3*10k;
• (1 МОП) 10R;
• 1*680R;
• 1*470R;
• 1*10k переменный резистор;
• 1*100k переменный резистор;
• 2* ручки для переменных резисторов;
• 1*2N2222 и 2N2907 (или другая NPN-PNP пара);
• 1*Инфракрасный датчик;
• 1*Инфракрасный светодиод;
• 1*BC547(или аналогичный: 2N2222или 2N3904);
• 2* изолирующих разъема высокого напряжение;
• 3* МОП IRF540N, но рекомендую 1*IRFP260;
• Радиатор для транзисторов(и вентилятор, при необходимости);
• Кнопки;
• Трансформатор для строчной развертки от старого телевизора или монитора компьютера;
• Толстый медный кабель(около1 метра);
• Эпоксидный клей.

Шаг 3: Расчеты

Единственный расчет, который необходимо выполнить – расчет значение конденсаторов (в случае, если вы используете трансформатор).

В моем случае использовал 20000 uF. Возможно следует добавить 10000uF или 20000uF, чтобы увидеть эффект на выходе. Пульсация созданная в связи с изменением токов может изменить корректную работу управления, в результате снизится эффективность и уменьшится дуга.

Шаг 4: Изготовляем короб

Каждый блок питания нуждается в надежном ящике, который будет скрывать компоненты цепи. Очевидные материалы для корпуса – это дерево и пластик.

Я выбрал дерево, потому что оно позволит дополнительно заизолировать элементы высокого напряжения.

Примечание: Если вы планируете покрасить корпус, предварительно проверьте краску на предмет проводимости при больших напряжениях.

ВНИМАНИЕ: Несмотря на то, что древесина очень хороший изолятор, она может накапливать влагу. Рекомендую перед изготовлением корпуса высушить древесину в печи, после чего нанести равномерный слой краски.

Шаг 5: Управляющая схема

Соберём небольшую схему на базе 555 таймера с регулируемой частотой и рабочим циклом (от 5-50kHz и 5-50% рабочего цикла), она имеет свой собственный вход 12В, который не зависит от трансформатора.

Три IRF540N соединяем параллельно (можете использовать один IRFP260N). При этой конфигурации они едва нагреваются, даже при полной нагрузке.

Добавим в цепь кнопку с резистором 1k (в этом месте должен быть помещен ИК-датчик). Вы можете доработать схему и удалить транзистор, оставив кнопку и подключенный к 4 выводу 10k резистор, идущий на землю.

Примечание: Для того, чтобы перевести рабочий цикл от 5 до 50% (а не из

5% до 100%), поместим 10k резистор, как показано на рисунке. Этот резистор должен быть размешен в сборке с диодом перед конденсатором. Если вы подключите его в ряд с другим диодом то в конечном итого вы будете регулировать рабочий цикл от 50 до 100%.

Вы можете скачать схему, если планируете изготовлять печатную плату.

Шаг 6: Прокладываем проводку

Убедившись, что схема работает правильно подключим МОП — транзисторы параллельно, (чтобы сделать это соединим все «стоки» и «источники» кабелями «для большой силы тока», добавив 10 Ом на каждый вывод и соединим их вместе.

Примечание: Если вы добавили 10 Ом резистор на каждый вывод, удалите 10 Ом резистор на плате.

Закрепим разъем сетевого кабеля и выключателя на короб, подключим их (очень важно использовать термоусадочные трубки для защиты соединений).

ВНИМАНИЕ: Кнопка предпочтительнее переключателя! В случае аварии кнопка отпружинит обратно и разорвет цепь. НИКОГДА не используйте переключатель в качестве разрывателя цепи.

После того, как управляющая схема была собрана, можно приступить к подключению БП.

Шаг 7: Монтаж блока питания

После того, как найдем подходящий источник питания, прикрепим его к схеме. Подключим 12В блок питания вместе с трансформатором к одному выводу выключателя, как показано на картинке. Подключим трансформатор к мостовому выпрямителю, а затем конденсаторы, используя термоусадочную трубку для изоляции соединений цепи.

Подключим питание к «обратному ходу» и МОП-транзисторам, как показано в следующем шаге.

Шаг 8: Подготовка, подключение и изоляция обратного хода

Обвернём около 10 витков толстой проволоки вокруг ядра первичной обмотки. Положительный вывод блока питания подключается к одному из концов этого провода, а другой конец соединяется со «стоком» полевого транзистора. Для соединений можете использовать клеммные колодки. Припаиваем провода и покрываем все контакты эпоксидной смолой.

Обратный ход имеет полярность и встроенный диод, который позволяет току протекать в одном направлении. Чтобы проверить, какой стороной следует подключить его, расположим положительные и отрицательные провода на некотором расстоянии, а затем разведём соединения и сравним обе длины дуги.

Примечание: Добавил конденсатор 22uF 250V к (или параллельно) первичной обмотке в целях достижения некоторого резонанса – это улучшило выходной ток, и теперь я бы сказал, что напряжение немного выше. Могу ошибаться, но трансформатор и мостовой выпрямитель, кажется, не греются, как раньше, или по крайней мере не чувствуется никаких побочных эффектов.

Шаг 9: Тестовой запуск

Рекомендую проверить поделку в полной темноте, чтобы увидеть, если есть коронные разряды в тех местах, где они не должно быть и исправить это эпоксидной смолой или каким-либо другим видом изоляционного материала.

Для оптимизации выходной мощности обратного хода мы должны настроить частоту и рабочий цикл. Для этого вы можете измерить ток, протекающий через вторичную обмотку и отрегулировать потенциометры, чтобы получить максимальную дугу.

Источник