Sterownik transformatora Flyback dla początkujących: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Schemat został zaktualizowany o lepszy tranzystor i zawiera podstawowe zabezpieczenie tranzystora w postaci kondensatora i diody. Strona „Idąc dalej” zawiera teraz sposób pomiaru tych znakomitych skoków napięcia za pomocą woltomierza

Transformator flyback, czasami nazywany transformatorem wyjścia liniowego, jest używany w starszych telewizorach CRT i monitorach komputerowych do wytwarzania wysokiego napięcia wymaganego do napędzania CRT i działa elektronowego. Mają również pomocnicze uzwojenia niskiego napięcia, które projektanci telewizorów wykorzystują do zasilania innych części telewizora. Dla eksperymentatora wysokiego napięcia używamy ich do tworzenia łuków wysokiego napięcia, co ten instruktaż pokaże, jak to zrobić. Ze starych monitorów CRT i telewizorów można uzyskać transformatory typu flyback, są to te, które są duże i nieporęczne. Inne instrukcje na tej stronie pokazują, jak usunąć je z obudowy i płytki drukowanej.

Zastrzeżenie

Nie jestem w żaden sposób odpowiedzialny, jeśli zepsujesz ten obwód.

Krok 1: Czego potrzebujesz

Wiele z tych elementów można wyciągnąć ze starych płytek drukowanych, a ich wymianę można często wykonać bez problemu.

1x transformator Flyback

Uratowane ze starego telewizora/monitora CRT lub zakupione online (nie daj się oszukać, te rzeczy są warte około 15 USD, gdy są nowe). Flybacki telewizyjne wydają się działać najlepiej z tym obwodem, flybacki monitorów nie gasną tak bardzo.

1x tranzystor, taki jak MJ15003

MJ15003 dobrze współpracuje z tym sterownikiem, jednak w niektórych miejscach może być trochę drogi. To jest to, czego użyłem do mojego sterownika.

Doniesiono, że NTE284 i 2N3773 zapewniają podobną wydajność do MJ15003, podczas gdy KD606 i KD503 również działają. W dzisiejszych czasach KD są trudne do zdobycia i były bardziej powszechne w Europie Wschodniej.

2n3055 to klasyczny tranzystor często łączony z tym sterownikiem w Internecie, ale napięcie 60 V ogranicza jego użyteczność i często powoduje jego zniszczenie. Szczytowe napięcie kolektora do emitera łatwo wznosi się powyżej tej wartości znamionowej 60 V i zacina się, gdy tranzystor ulega uszkodzeniu, powodując nadmierne nagrzewanie się i ostateczną awarię urządzenia. Więc proszę go nie używać, jeśli to zrobisz, będziesz potrzebować dużego kondensatora, takiego jak 470-1uF, aby ograniczyć napięcie szczytowe. To sprawi, że łuki również będą bardzo małe.

MJE13007 również działał słabo w moich testach bez dalszych modyfikacji obwodów.

Dobry tranzystor ma niskie opóźnienie wyłączania (czas przechowywania) i czasy opadania, przyzwoite wzmocnienie prądowe (Hfe), na przykład MJ15003 mierzy wzmocnienie 30 z moim chińskim testerem.

Musi również być oceniany na kilka amperów, aby poradzić sobie z prądami szczytowymi i co najmniej 120 V, ale preferowane jest napięcie poniżej 250 V, ponieważ części o wyższym napięciu, które często nie oscylują w tym obwodzie. Wiele tranzystorów do zastosowań fonicznych i liniowych posiada te parametry.

1x Radiator ze śrubami montażowymi i nakrętkami

(Większy radiator jest lepszy). MJ15003 używa obudowy typu TO-3, podczas gdy MJE13007 używa TO-220, sprzęt TO-3 jest generalnie droższy niż TO-220. Ci, którzy są zręczni w metaloplastyce, mogą wyprodukować własny radiator ze złomu, wiercąc wymagane otwory montażowe, wystarczy wygooglować rysunek techniczny tranzystora TO-3 lub TO-220, aby uzyskać więcej informacji.

Zaleca się stosowanie podkładki termicznej lub pasty/smaru w celu lepszego przenoszenia ciepła między tranzystorem a radiatorem. Najtańsze i najbardziej paskudne rzeczy, które możesz znaleźć na ebayu, są do tego odpowiednie, możesz nawet odzyskać wystarczająco dużo ze starych żarówek LED lub telewizora, z którego odebrałeś flyback! Ilość wielkości ziarnka grochu jest wystarczająca, a tranzystor zgniecie ją i rozłoży.

Rezystor 1x1 wat

Twoje napięcie zasilania określa wartość tego rezystora. 150 omów dla 6v, 220 omów dla 12v, 470 omów dla 18v. Jest w porządku, aby uzyskać wyższą moc w watach, ale nie niższą. Będę robił sterownik 12v, więc od teraz będę się odwoływał do rezystora 220 omów.

1x 22 ohm 5 watowy rezystor

Ten rezystor się nagrzeje! Pozostaw wokół niego miejsce na przepływ powietrza. Zmniejszenie rezystancji tego rezystora zwiększy moc w łuku wysokiego napięcia, ale bardziej obciąży tranzystor. Jest w porządku, aby uzyskać wyższą moc w watach, ale nie niższą.

2x diody szybkiego odzyskiwania, jedna o wartości znamionowej co najmniej 200 V 2 ampery z czasem powrotu poniżej 300 ns, druga o wartości znamionowej 500 mA i minimum 50 V (UF4001-UF4007 działa tutaj dobrze).

Chronią tranzystor przed ujemnymi skokami napięcia, ja po prostu użyłem tych znalezionych na płycie TV.

Do diody 200v 2 amp użyłem BY229-200, ale wszystko, co spełnia te minimalne wymagania, wystarczy. MUR420 i MUR460 są najtańszymi dostępnymi w moim lokalnym sklepie elektronicznym, EGP30D do EGP30K również działałby wraz z UF5402 do UF5408.

W przypadku drugiej diody odwróconej na emiterze i podstawie użyłem UF4004, ta chroni bazę przed ujemnym impulsem, zapobiegając degradacji wzmocnienia tranzystora.

1x kondensator

Powinna to być folia lub folia o parametrach znamionowych co najmniej 150 VAC i między 47-560 nF. Ten kondensator tworzy quasi-rezonansowy tłumik i pomaga chronić tranzystor przed dodatnim skokiem napięcia, większy kondensator ograniczy napięcie wyjściowe, ale zapewni dodatkową ochronę. Użyłem 200nF (kod 204) ze sterownikiem 12V. Dzięki tranzystorowi o wyższym napięciu można zmniejszyć pojemność i pozwolić, aby napięcie wzrosło do wyższego poziomu, wytwarzając w ten sposób większe napięcie na wyjściu.

Zamieszczę technikę pomiaru napięcia kolektora do emitera za pomocą multimetru na stronie „Idąc dalej”.

Drut (każdy stary złom wystarczy). W przypadku cewek pierwotnych i sprzężenia zwrotnego wystarczy każdy drut o grubości od 18 AWG (0,75 mm2) do 26 AWG (0,14 mm2), zbyt gruby i nie będzie pasował, gdy jest zbyt cienki i będzie ograniczał moc i rozgrzej się.

Dobrym źródłem są niechciane, niskoprądowe przewody zasilające urządzenia. Użyłem 1 metra dla głównego i 70 cm dla sprzężenia zwrotnego, z 12-woltowym sterownikiem daje to dużo dodatkowej długości do eksperymentowania z większą liczbą zwojów, nadmiar można odciąć po zakończeniu strojenia.

Drut z emaliowanego magnesu miedzianego jest obecnie zbyt drogi na szpulę, abym mógł go polecić, a ponadto ma paskudny zwyczaj rysowania i zwarcia do rdzenia.

Jakiś sposób łączenia komponentów, takich jak zworki lutownicze lub zaciski krokodylkowe

Można użyć płytki stykowej, ale uważaj, aby tranzystor i rezystory nie stopiły się!

Źródło zasilania 6, 12 lub 18 V przy minimum 2 amperach (więcej na ten temat w dalszej części).

Krok 2: Wybór kondensatora

Kondensator na tranzystorze powinien wyglądać podobnie do tego na powyższym obrazku i powinien być oceniany na co najmniej 150 woltów AC, pojemność zależy od napięcia zasilania, napięcia kolektora tranzystora do emitera, liczby zwojów cewek (więcej zwojów = więcej szczytowego napięcia kolektora). Kondensatory znajdujące się w starych urządzeniach w sieci 120 V / 230 V są do tego dobre, nazywane są kondensatorami klasy X.

Celem jest, aby kondensator ograniczył szczytowe napięcie tranzystora do poziomu, który go nie zniszczy, jednocześnie pozwalając mu podnieść się wystarczająco wysoko, aby uzyskać dobre wysokie napięcie wyjściowe z transformatora flyback. Większa pojemność spowoduje, że łuk będzie mniejszy, ale bardziej podobny do płomienia. Maksymalny transfer energii następuje wtedy, gdy kondensator jest precyzyjnie dostrojony do liczby zwojów cewek w tzw. trybie „quasi-rezonansowym”.

W moim sterowniku 12 V użyłem kondensatora foliowego 200 nF, który ograniczył napięcie szczytowe na MJ15003 o napięciu znamionowym 140 V do około 110 V. Oto kilka ogólnych wartości początkowych (zakładając, że tranzystor 120 V +, tranzystory o niższym napięciu będą wymagały większej pojemności).

• 47nF-100nF dla 6v
• 150nF-220nF dla 12v
• 220nF-560nF dla 18v

Aby uzyskać najlepsze wyniki, ten kondensator wraz z diodą muszą być fizycznie blisko tranzystora, aby zminimalizować skutki pasożytniczej indukcyjności obwodu.

Możesz zmierzyć napięcie kolektora szczytowego do emitera za pomocą woltomierza za pomocą dodatkowego kondensatora i diody, jak pokazano na jednym z powyższych zdjęć.

Krok 3: Nawiń dwie cewki

Owiń dwie oddzielne cewki wokół rdzenia. 8 zwojów pierwotnych i 4 zwojowe sprzężenie zwrotne to dobry punkt wyjścia dla 12 V, nieco mniej dla 6 V i kilka dodatkowych zwojów dla 18 V. Zaleca się eksperymentowanie i moc wyjściową można kontrolować w ten sposób, mniej zwojów sprzężenia zwrotnego spowoduje słabszy łuk, podczas gdy więcej zwojów pierwotnych da większe napięcie wyjściowe.

Nie polecam drutu emaliowanego, ponieważ warstwa izolacyjna ma zwyczaj ocierania się o krawędzie rdzenia i zwarcia do niego, a w dzisiejszych czasach jest to drogie! Rdzeń jest w rzeczywistości przewodzący, mierząc od końca do końca około 10 kiloomów, więc wszelkie uszkodzone obszary izolacji emaliowanego drutu są jak podłączenie pasożytniczego rezystora między nimi.

Pytanie: Dlaczego nie mogę używać wbudowanych cewek?

Odpowiedź: Zrobiłem to w przeszłości z pewnym sukcesem, jest głośny i piskliwy jak gwoździe na tablicy. Dodatkowo może to być uciążliwe znalezienie cewek, których użyć, najlepiej jest wygooglować numer modelu flybacks i sprawdzić, czy miejsca takie jak HR diemen mają schematy.

Krok 4: Zamontuj tranzystor do radiatora

Nałóż odrobinę pasty termoprzewodzącej lub włóż podkładkę termoprzewodzącą, rozprowadź równomiernie, a następnie zamontuj tranzystor na radiatorze.

Radiator jest ważny, ponieważ tranzystor rozprasza energię w postaci ciepła. Kupiłem najtańszy radiator, jaki udało mi się znaleźć, ale większy jest lepszy. Tranzystor, którego użyłem, jest typu obudowy TO-3

Nie pozwól, aby nogi tranzystora dotykały metalowego radiatora, w przeciwnym razie zwierasz podstawę i emiter do kolektora.

Po prostu użyłem losowych śrub i nakrętek, które znalazłem w garażu, ale są dość tanie w miejscach takich jak eBay czy w lokalnych sklepach z artykułami żelaznymi.

P: Czy mogę użyć tranzystora PNP? Odp.: Tak, ale będziesz musiał zasadniczo zbudować obwód wstecz, aby uzyskać dodatnią masę, zobacz stronę „Idąc dalej”, aby zapoznać się ze schematem sterownika PNP.

P: Czy radiator jest naprawdę potrzebny? Odp.: Tak, jeśli chcesz używać tego obwodu przez ponad 10 sekund, radiator jest niezbędny, ponieważ tranzystor się nagrzewa.

P: Czy mogę używać MOSFET-u? Odp.: Nie, MOSFET nie będzie działał dla tego obwodu (inne obwody samooscylujące zaprojektowane dla pojedynczych tranzystorów MOSFET są dostępne).

Krok 5: Podłączanie przewodu do kolektora tranzystorów

Metalowa obudowa tranzystora to kolektor, co oznacza, że należy wykonać z nim połączenie elektryczne. Zaciski pierścieniowe lub końcówki lutownicze są właściwym sposobem na zrobienie tego, ale jeśli ich nie masz, możesz po prostu owinąć drut wokół śruby. Nie będzie tak mechanicznie brzmieć, jak „właściwy” sposób, ale zadziała.

Krok 6: Łączenie obwodu

Na schemacie graficznym czerwona cewka jest pierwotna, a jeden koniec łączy się z dodatnim „+” zasilacza/akumulatora, a drugi koniec łączy się z kolektorem tranzystorów, który w rzeczywistości jest metalową obudową samego tranzystora, jeśli T0- 3, takich jak tranzystor MJ15003. Zielona cewka to sprzężenie zwrotne z jednym końcem podłączonym do środkowego punktu dwóch rezystorów, a drugim do bazy tranzystora (patrząc na MJ15003 od spodu to jest pin po lewej).

Krok 7: Zasilanie obwodu

Do zasilania układu polecam zasilacz, który może dostarczyć minimum 2 ampery, niższy najprawdopodobniej zadziała, ale ograniczy moc wyjściową.

Dodaj więcej zwojów na obu uzwojeniach, aby zwiększyć moc (w przeciwieństwie do tego, co czytałem online), obniża to częstotliwość roboczą i pozwala na zwiększenie prądu pierwotnego. Liczba zwojów daje szczątkową formę ograniczenia prądu wraz z górnym rezystorem (wyższa rezystancja = mniejszy prąd bazowy i mniejsza moc łuku).

Zasilacz ławkowy To naprawdę zrozumiałe, jeśli limit prądu jest ustawiony zbyt nisko, obwód może przestać oscylować.

Wall Wart/ładowarka Możesz ich używać, ale pamiętaj o ich wartościach napięcia i prądu. Odmiana trybu przełączanego najprawdopodobniej przejdzie w tryb samoograniczenia/wyłączenia, jeśli przekroczony zostanie maksymalny prąd znamionowy.

Uratowany transformator Zrobiłem to sam dla mojego sterownika 12 V, transformator 48 VA, który wypuszcza 9 V AC, da około 12 V DC 3 ampery po wyprostowaniu i wygładzeniu. Kondensator 4700uF 25v zapewni dużo wygładzenia, ja wybrałbym minimum 50v 4 amperowe diody prostownicze mostkowe.

Ogniwa litowe połączone szeregowo są świetne, ponieważ mogą dostarczać dużo prądu.

Baterie wiertnicze są w porządku, większość ma napięcie 18 V, więc używaj obwodu 18 V. Baterie AA połączone szeregowo są w porządku, łuki będą stopniowo coraz mniejsze, gdy się wyczerpią. Ogniwo AA jest uważane za zużyte, gdy w stanie spoczynku spada poniżej 0,9 V, ale wiele z nich nadal może zasilać inne obciążenia, nawet jeśli nie są już w stanie dostarczyć soku do tego obwodu. Akumulator kwasowo-ołowiowy 12 V to bardzo dobry sposób na zasilanie tego obwodu.

Akumulator samochodowy 12v patrz wyżej.

Baterie latarniowe 6 V będą zasilać ten obwód przez długi czas, zanim łuki zaczną się zmniejszać. W dzisiejszych czasach nie są one zbyt powszechne i są dość drogie, nie marnuj pieniędzy, jeśli dostępne są tańsze opcje!

Baterie AAA będą działać przez jakiś czas, ale nie będą działać tak długo, jak większe ogniwa AA, mają również wyższą rezystancję wewnętrzną, więc marnują więcej energii na ciepło baterii.

Akumulatory 9v/PP3 dają kilka minut gry, gdy są nowe, zanim łuki staną się mniejsze, a obwód przestanie działać. Górny rezystor będzie prawdopodobnie musiał mieć około 180 omów dla 9v, ale nie stworzyłem schematu sterownika 9v, ponieważ prawdopodobnie doprowadziłoby to ludzi do używania baterii 9v PP3 i rozczarowania.

Krok 8: Bezpieczeństwo przede wszystkim

Podczas rysowania łuków… Gorąco zachęcam do zrobienia „kija z kurczaka”, który jest drążkiem izolacyjnym, do którego przymocowuje się jeden z przewodów wysokiego napięcia, aby rysować łuki, jest to o wiele bezpieczniejsze niż trzymanie przewodu wysokiego napięcia w dłoni. Rura PVC jest do tego bardzo dobra, drewno też jest w porządku, o ile jest suche.

Przerażające ostrzeżenia. Uwzględniając oczywiste ryzyko porażenia prądem, należy również zwrócić uwagę na to, że łuk jest BARDZO gorący i może łatwo zapalić się lub podpalić wszystko, czego dotknie. Nawet izolacja kabla spłonie, jeśli naciągniesz na nią łuk. Jeśli upierasz się przy paleniu kawałków papieru lub innych przedmiotów, weź to pod uwagę i miej jakiś sposób na ugaszenie ognia.

• Nigdy nie dotykaj przewodu wysokiego napięcia lub flyback, gdy obwód jest uruchomiony.
• Upewnij się, że możesz łatwo odciąć zasilanie obwodu.
• Nie używaj tego obwodu na nieodpowiednich powierzchniach, takich jak goły metal lub łatwopalna powierzchnia.
• Radiator tranzystorowy może się nagrzewać, uważaj, aby się nie poparzyć.
• Rezystor 22 omów będzie się nagrzewał.
• Cewka pierwotna i kolektor tranzystora mogą dzwonić do kilkuset woltów, ich też nie dotykaj.
• Trzymaj kable wysokiego napięcia z dala od innych części obwodu.
• Trzymaj zwierzęta z daleka. Oprócz ryzyka porażenia zwierzaka iskrami, które wiele zwierząt lubi gryźć przedmioty, takie jak przewody, hałas o wysokiej częstotliwości może również zdenerwować zwierzęta, nawet jeśli ich nie słyszysz.

ZastrzeżenieNie jestem w żaden sposób odpowiedzialny, jeśli zepsujesz lub zranisz siebie lub innych z tym obwodem.

Krok 9: Znalezienie styku powrotnego wysokiego napięcia

Aby znaleźć powrót wysokiego napięcia, najpierw podłącz kij kurczaka do wyjścia wysokiego napięcia (duży gruby czerwony drut), a następnie włącz obwód. Powinieneś usłyszeć wysoki dźwięk, jeśli nie słyszysz tego dźwięku, przejdź do strony rozwiązywania problemów. Zbliż kij z kurczaka do szpilek na spodzie flyback i przejdź obok każdego z nich z osobna. Niektóre z nich mogą dawać lekką iskrę, ale jeden powinien dawać stały stały łuk HV, będzie to twój pin powrotny HV. Powinieneś teraz odłączyć kij kurczaka od wyjścia HV i zamiast tego podłączyć go do kołka powrotnego HV, uważając, aby nie szarpnąć kołka powrotnego zbyt mocno, ponieważ może się wyrwać.

Krok 10: Rozwiązywanie problemów

Problem?

Jeśli nie ma wysokiego napięcia, spróbuj odwrócić połączenia do jednej z cewek

Jeśli jest wysokie napięcie, ale łuk jest mały, spróbuj zamienić połączenia cewki pierwotnej i sprzężenia zwrotnego

Upewnij się, że wszystkie połączenia są bezpieczne i nic się nie dzieje. Drut emaliowany jest znany ze złych połączeń, lutowanie nie zawsze przebija emalię, więc trzeba na nim wyglądać średniowieczu

Sprawdź, czy nóżki podstawy i emitera na tranzystorze nie dotykają radiatora

Działa, ale łuki są małe i słabe. Sprawdź, czy napięcie zasilania nie spada pod obciążeniem, mierząc je woltomierzem prądu stałego podczas rysowania łuków

Impulsy obwodu włączane i wyłączane. Jest to spowodowane przejściem zasilacza w stan ochrony, jeśli maksymalny prąd znamionowy zasilacza nie zostanie przekroczony, może pomóc kondensator elektrolityczny o wartości kilkuset uF na szynach zasilających

Działa, ale tranzystor bardzo się nagrzewa. Baw się liczbą zwojów cewek, najpierw zmniejsz liczbę zwojów sprzężenia zwrotnego

Rezystor 22 omów nagrzewa się, to normalne. To mój sterownik 12v rozprasza 2W, ale to wystarczy, aby większość małych rezystorów była zbyt gorąca, aby ją dotknąć. Jeśli nie czujesz się komfortowo z komponentami, które są zbyt gorące, aby można je było dotknąć, zwiększ masę termiczną (ulepsz rezystor o wyższej mocy)

Złamał rdzeń? Sklej go z powrotem, najpierw zwilżenie łączonych powierzchni wodą pomoże niektórym rodzajom klejów przykleić się

Krok 11: Idź dalej

Możesz zmierzyć skoki napięcia szczytowego na tranzystorze metodą pokazaną na rysunku, ważne jest, aby kolektor szczytowy do napięcia emitera był poniżej maksymalnej wartości znamionowej tranzystora w bezpiecznym obszarze roboczym (około 80 V przy 3 amperach dla MJ15003).

Może się wydawać, że tranzystor przez chwilę ogranicza szczytowe napięcie drenu, ale to szybko prowadzi do awarii części.

Tranzystory PNP mogą być używane przez odwrócenie kilku rzeczy.

Do uzyskania wzorców wyładowań można wykorzystać fotografię z długim czasem naświetlania.

Spróbuj zrobić drabinę jacobową, umieszczając dwa sztywne przewodniki, takie jak gruby drut miedziany, w pionowym kształcie litery V, łuk tworzy się w najbliższym punkcie w pobliżu dna i unosi się, ogrzewając powietrze.

Interesujące są również kondensatory HV, można je wykonać, przyklejając dwa kawałki folii kuchennej z każdej strony izolatora, takiego jak plastikowa pokrywa pojemnika i prowadząc dwa przewody do każdego arkusza. Teraz podłącz jedną płytkę do wyjścia HV, a drugą do powrotu HV, łuki zamienią się w serię głośnych jasnych trzasków! Tylko nie dotykaj tego, bo to naprawdę boli.