Driver per trasformatore flyback per principianti: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Lo schema è stato aggiornato con un transistor migliore e include la protezione di base del transistor sotto forma di condensatore e diodo. La pagina "andare oltre" ora include un modo per misurare questi illustri picchi di tensione con un voltmetro

Un trasformatore flyback, a volte chiamato trasformatore di uscita di linea, viene utilizzato nei vecchi televisori CRT e nei monitor dei computer per produrre l'alta tensione necessaria per pilotare il CRT e il cannone elettronico. Hanno anche avvolgimenti ausiliari a bassa tensione che i progettisti TV utilizzano per alimentare altre parti del televisore. Per lo sperimentatore ad alta tensione li usiamo per creare archi ad alta tensione, che è ciò che questo istruibile ti mostrerà come fare. Puoi ottenere trasformatori flyback dai vecchi monitor CRT e TV, sono quelli grandi e ingombranti. Altre istruzioni su questo sito Web mostrano come rimuoverli dallo chassis e dal circuito.

Disclaimer

Non sono in alcun modo responsabile se sbagli questo circuito.

Passaggio 1: cosa ti servirà

Molti di questi componenti possono essere estratti da vecchi circuiti stampati e spesso le sostituzioni possono essere effettuate senza problemi.

1x trasformatore flyback

Recuperato da un vecchio monitor/TV CRT o acquistato online (non farti derubare, queste cose valgono circa $ 15 al massimo quando sono nuove). I flyback della TV sembrano funzionare al meglio con questo circuito, i flyback del monitor non emettono altrettanto.

1x transistor come MJ15003

MJ15003 funziona bene con questo driver, tuttavia può essere un po' costoso in alcuni punti. Questo è quello che ho usato per il mio autista.

Si dice che NTE284 e 2N3773 forniscano prestazioni simili a MJ15003 mentre anche KD606 e KD503 pretendevano di funzionare. I KD sono difficili da reperire a buon mercato in questi giorni ed erano più comuni nell'Europa orientale.

2n3055 è il classico transistor spesso abbinato a questo driver su Internet, ma la valutazione a 60v ne limita l'utilità e il più delle volte ne provoca la distruzione. La tensione del collettore di picco per l'emettitore sale facilmente al di sopra di questo valore nominale di 60 V e si blocca quando il transistor si rompe causando un riscaldamento eccessivo e l'eventuale guasto del dispositivo. Quindi per favore non usarlo, se lo fai avrai bisogno di un grande condensatore come 470-1uF attraverso di esso per limitare la tensione di picco. Questo renderà anche gli archi molto piccoli.

Anche MJE13007 ha funzionato male nei miei test senza ulteriori modifiche al circuito.

Un buon transistor ha un ritardo di spegnimento (tempo di memorizzazione) e tempi di caduta bassi, un guadagno di corrente decente (Hfe), ad esempio MJ15003 misura un guadagno di 30 con il mio tester cinese.

Deve anche essere valutato per diversi ampere per gestire le correnti di picco e almeno 120 V, ma al di sotto di 250 V è preferibile poiché le parti a tensione più elevata spesso non riescono a oscillare in questo circuito. Molti transistor per applicazioni audio e lineari possiedono questi parametri.

1x dissipatore di calore con viti e dadi di montaggio

(Il dissipatore più grande è meglio). L'MJ15003 utilizza lo stile del case TO-3 mentre l'MJE13007 utilizza TO-220, l'hardware TO-3 è generalmente più costoso di TO-220. Coloro che sono pratici con la lavorazione dei metalli potrebbero fabbricare il proprio dissipatore di calore dai rottami praticando i fori di montaggio richiesti, basta cercare su Google il disegno tecnico del transistor TO-3 o TO-220 per maggiori informazioni.

Si consiglia un pad termico o una pasta/grasso per un migliore trasferimento termico tra il transistor e il dissipatore di calore. Le cose più economiche e cattive che puoi trovare su ebay sono adeguate per questo, potresti persino recuperare abbastanza dalle vecchie lampadine a LED o dalla TV da cui hai preso il flyback! Una quantità delle dimensioni di un pisello è sufficiente e il transistor la schiaccerà e la spargerà.

1x resistenza da 1 watt

La tensione di alimentazione determina il valore di questo resistore. 150 ohm per 6v, 220 ohm per 12v, 470 ohm per 18v. Va bene aumentare la potenza nominale ma non inferiore. Farò un driver da 12 V, quindi d'ora in poi farò riferimento a un resistore da 220 ohm.

1x resistenza da 22 ohm 5 watt

Questa resistenza si surriscalda! Lasciare spazio intorno per il flusso d'aria. Diminuendo la resistenza di questo resistore aumenterà la potenza nell'arco ad alta tensione ma stresserà maggiormente il transistor. Va bene aumentare la potenza nominale ma non inferiore.

2 diodi a recupero rapido, uno valutato per un minimo di 200 V 2 A con un tempo di recupero inverso inferiore a 300 ns, l'altro valutato per 500 mA e 50 V minimo (UF4001-UF4007 funziona bene qui).

Proteggono il transistor dai picchi di tensione che vanno in negativo, ho appena usato quelli trovati sulla scheda TV.

Per il diodo 200v 2 amp ho usato BY229-200 ma tutto ciò che soddisfa quei requisiti minimi andrà bene. MUR420 e MUR460 sono i più economici disponibili nel mio negozio di elettronica locale, da EGP30D a EGP30K funzionerebbero anche da UF5402 a UF5408.

Per l'altro diodo inverso attraverso l'emettitore e la base ho usato l'UF4004, questo protegge la base dall'impulso negativo impedendo il degrado del guadagno del transistor.

1x condensatore

Questo dovrebbe essere un tipo di pellicola o pellicola valutato per un minimo di 150 vac e tra 47-560 nF. Questo condensatore forma uno snubber quasi risonante e aiuta a proteggere il transistor dal picco di disattivazione della tensione positiva, un condensatore più grande limiterà la tensione di uscita ma darà una protezione extra, ho usato un 200nF (codice 204) con il mio driver 12v. Con un transistor a tensione più alta è possibile ridurre la capacità e consentire alla tensione di salire a un livello più alto producendo così più tensione sull'uscita.

Includerò una tecnica per misurare la tensione dal collettore di picco all'emettitore con un multimetro nella pagina "andare oltre".

Filo (qualsiasi vecchio scarto andrà bene). Per le bobine primarie e di feedback, qualsiasi filo tra 18 AWG (0,75 mm2) e 26 AWG (0,14 mm2) sarà sufficiente, troppo spesso e non si adatterà mentre è troppo sottile e limiterà potenza e si surriscalda.

I cavi di alimentazione degli apparecchi di rete a bassa corrente indesiderati sono una buona fonte. Ho usato 1 metro per il primario e 70 cm per il feedback, con il driver 12v questo dà molta lunghezza extra per sperimentare più giri, l'eccesso può essere tagliato una volta completata la messa a punto.

Il filo smaltato in rame smaltato è semplicemente troppo costoso per bobina in questi giorni per me per raccomandarlo, inoltre ha la brutta abitudine di graffiare e cortocircuitare contro il nucleo.

Un modo per collegare i componenti come ponticelli a saldare o a coccodrillo

Potrebbe essere utilizzata una breadboard, ma attenzione che il transistor e le resistenze non lo facciano fondere!

Sorgente di alimentazione da 6, 12 o 18 V con un minimo di 2 ampere (più avanti).

Passaggio 2: selezione del condensatore

Il condensatore attraverso il transistor dovrebbe essere simile a quelli nell'immagine sopra ed essere valutato per almeno 150 volt AC, la capacità dipende dalla tensione di alimentazione, dalla tensione nominale del collettore dei transistor all'emettitore, dal numero di spire sulle bobine (più spire = maggiore tensione di picco del collettore). I condensatori che si trovano nei vecchi apparecchi attraverso la rete 120v/230v vanno bene per questo, sono chiamati condensatori di classe X.

L'obiettivo è far sì che il condensatore limiti la tensione di picco del transistor a un livello che non la distrugga pur consentendogli di aumentare abbastanza in modo che ci sia una buona uscita ad alta tensione dal trasformatore flyback. Una maggiore capacità renderà l'arco più piccolo ma più simile a una fiamma. Il massimo trasferimento di energia si ha quando il condensatore è sintonizzato con precisione sul numero di spire delle bobine nella cosiddetta modalità "quasi-risonante".

Per il mio driver da 12 V ho usato un condensatore a film da 200 nF e che ha limitato la tensione di picco attraverso l'MJ15003 da 140 V nominale a circa 110 V, ecco alcuni valori di partenza generali (assumendo un transistor da 120 V +, i transistor a tensione inferiore avranno bisogno di più capacità).

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

Per ottenere i migliori risultati, questo condensatore insieme al diodo deve essere fisicamente vicino al transistor per ridurre al minimo gli effetti dell'induttanza del circuito parassita.

È possibile misurare la tensione dal collettore di picco all'emettitore con un voltmetro utilizzando un condensatore e un diodo aggiuntivi come mostrato in una delle immagini sopra.

Passaggio 3: avvolgere le due bobine

Avvolgere due bobine separate attorno al nucleo. 8 giri primario e 4 giri di feedback sono un buon punto di partenza per 12v, un po' meno sia per 6v che qualche giro primario in più per 18v. Si consiglia la sperimentazione e la potenza di uscita può essere controllata in questo modo, meno spire di feedback si tradurranno in un arco più debole mentre più spire primarie daranno più tensione di uscita.

Non consiglio il filo smaltato poiché lo strato isolante ha l'abitudine di essere graffiato dai bordi del nucleo e di andare in cortocircuito, inoltre è costoso in questi giorni! Il nucleo è in realtà conduttivo e misura circa 10 kohm da un'estremità all'altra, quindi qualsiasi area danneggiata dell'isolamento del filo smaltato è come collegare un resistore parassita tra di loro.

Domanda: Perché non posso usare le bobine integrate?

Risposta: L'ho fatto in passato con un certo successo, è rumoroso e stridulo come le unghie su una lavagna. Inoltre può essere una seccatura trovare le bobine da usare, la cosa migliore è cercare su Google il numero di modello del flyback e vedere se posti come HR diemen hanno schemi.

Passaggio 4: montare il transistor sul dissipatore di calore

Applicare una piccola quantità di composto termico o inserire il pad termico, distribuirlo uniformemente, quindi montare il transistor sul dissipatore di calore.

Il dissipatore di calore è importante in quanto il transistor dissipa la potenza sotto forma di calore. Ho comprato il dissipatore più economico che ho trovato, ma più grande è meglio. Il transistor che ho usato è dello stile del case TO-3

Non lasciare che le gambe del transistor tocchino il dissipatore di calore in metallo, altrimenti cortocircuiterai la base e l'emettitore al collettore.

Ho usato solo viti e dadi a caso che ho trovato in garage, ma sono piuttosto economici in posti come ebay o nei negozi di ferramenta locali.

D: Posso usare un transistor PNP? A: Sì, ma essenzialmente dovrai costruire il circuito al contrario per una messa a terra positiva, vedi la pagina "andare oltre" per uno schema del driver PNP.

D: Il dissipatore è davvero necessario? A: Sì, se desideri utilizzare questo circuito per più di 10 secondi, il dissipatore di calore è fondamentale poiché il transistor si surriscalda.

D: Posso usare un MOSFET? R: No, un MOSFET non funzionerà per questo circuito (sono disponibili altri circuiti auto oscillanti progettati per singoli MOSFET).

Passaggio 5: collegamento del cavo al collettore dei transistor

L'involucro metallico del transistor è il collettore, il che significa che è necessario effettuare un collegamento elettrico ad esso. Le crimpature ad anello o i capicorda di saldatura sono il modo corretto per farlo, ma se non li hai puoi semplicemente avvolgere del filo attorno alla vite. Non sarà così meccanicamente valido come il modo "corretto", ma funzionerà.

Passaggio 6: mettere insieme il circuito

Nello schema grafico, la bobina rossa è il primario con un'estremità collegata al positivo "+" dell'alimentatore/batteria, l'altra estremità è collegata al collettore dei transistor che è in realtà l'involucro metallico del transistor stesso se un T0- 3 come il transistor MJ15003 viene utilizzato. La bobina verde è il feedback con un'estremità che si collega al punto medio dei due resistori e l'altra alla base del transistor (guardando il lato inferiore di MJ15003 questo è il pin a sinistra).

Passaggio 7: alimentazione del circuito

Per alimentare il circuito raccomando una fonte di alimentazione che possa fornire un minimo di 2 ampere, più bassa funzionerà molto probabilmente ma limiterà l'uscita.

Aggiungi più spire su entrambi gli avvolgimenti per aumentare la potenza, (contrariamente a quanto ho letto online), questo riduce la frequenza operativa e consente a più corrente primaria di aumentare. Il numero di spire fornisce una forma rudimentale di limitazione della corrente insieme al resistore superiore (resistenza maggiore = meno corrente di base e meno potenza dell'arco).

Alimentatore da banco Si spiega da sé in realtà, se il limite di corrente è impostato troppo basso il circuito potrebbe non oscillare.

Wall Wart/caricabatterie Puoi usarli, ma fai attenzione ai loro valori di tensione e corrente. La varietà a modalità commutata molto probabilmente andrà in autolimitazione/spegnimento se viene superata la corrente nominale massima.

Trasformatore recuperato Fatto da solo per il mio driver da 12 V, un trasformatore da 48 VA che emette 9 V CA fornirà circa 12 V CC 3 ampere quando rettificato e livellato. Un condensatore da 4700uF 25v darà un sacco di livellamento, andrei con un minimo di diodi raddrizzatori a ponte da 50v 4 amp.

Le celle al litio in serie sono ottime in quanto possono fornire molta corrente.

Le batterie del trapano vanno bene, la maggior parte sono da 18 V, quindi usa il circuito da 18 V. Le batterie AA in serie vanno bene, gli archi diventeranno gradualmente sempre più piccoli man mano che si esauriscono. Una cella AA è considerata esaurita quando scende al di sotto di 0,9 V a riposo, ma molti possono ancora alimentare altri carichi anche quando non sono più in grado di fornire il succo per questo circuito. Una batteria al piombo da 12 V è un ottimo modo per alimentare questo circuito.

Batteria per auto 12v vedi sopra.

Le batterie a lanterna da 6 V alimenteranno questo circuito per molto tempo prima che gli archi inizino a ridursi. Questi non sono molto comuni al giorno d'oggi e sono piuttosto costosi, non sprecare i tuoi soldi se sono disponibili opzioni più economiche!

Le batterie AAA funzioneranno per un po' ma non dureranno quanto le celle AA più grandi, hanno anche una maggiore resistenza interna, quindi sprecheranno più energia sotto forma di calore della batteria.

Le batterie 9v/PP3 daranno alcuni minuti di riproduzione quando sono nuove prima che gli archi si riducano e il circuito smetta di funzionare. Il resistore superiore probabilmente dovrà essere di circa 180 ohm per 9v, ma non ho realizzato uno schema del driver da 9v in quanto probabilmente porterebbe le persone a utilizzare batterie PP3 da 9v e delusione.

Passaggio 8: la sicurezza prima di tutto

Quando si disegnano gli archi…vi esorto fortemente a creare un "bastone di pollo" che è un bastoncino isolante dove si attacca uno dei fili dell'alta tensione per disegnare gli archi, è molto più sicuro che tenere il filo dell'alta tensione in mano. Il tubo in PVC è molto buono per questo, anche il legno va bene finché è asciutto.

Avvertenze spaventose. Compreso l'ovvio rischio di scosse elettriche, un'altra cosa da tenere presente è che l'arco è MOLTO caldo e può facilmente bruciare o incendiare qualsiasi cosa tocchi. Anche l'isolamento del cavo si brucerà se si disegna l'arco su di esso. Se insisti a bruciare pezzi di carta o altri oggetti, tienilo in considerazione e trova un modo per spegnere il fuoco.

• Non toccare mai il cavo dell'alta tensione o il flyback quando il circuito è in funzione.
• Assicurati di poter interrompere facilmente l'alimentazione al circuito.
• Non utilizzare questo circuito su una superficie inadatta come metallo nudo o superficie facilmente infiammabile.
• Il dissipatore del transistor può surriscaldarsi, attenzione a non scottarsi.
• La resistenza da 22 ohm si surriscalda.
• La bobina primaria e il collettore del transistor possono suonare fino a poche centinaia di volt, non toccarli neanche.
• Tenere i cavi dell'alta tensione lontani da altre parti del circuito.
• Tieni lontani gli animali domestici. Oltre al rischio di scioccare il tuo animale domestico per le scintille, a molti animali piace masticare cose come i fili, il rumore ad alta frequenza può disturbare anche gli animali anche se non riesci a sentirlo.

Disclaimer Non sono in alcun modo responsabile se sbagli o fai del male a te stesso o ad altri con questo circuito.

Passaggio 9: trovare il pin di ritorno dell'alta tensione

Per trovare il ritorno dell'alta tensione, collega prima il tuo bastoncino di pollo all'uscita dell'alta tensione (il grosso filo rosso spesso), quindi accendi il circuito. Dovresti sentire un rumore acuto, se non senti questo rumore vai alla pagina di risoluzione dei problemi. Avvicinare il bastoncino di pollo ai perni sul fondo del flyback e passare davanti a ciascuno singolarmente. Alcuni di loro possono dare una leggera scintilla ma uno dovrebbe dare un arco HV costante solido, questo sarà il tuo pin di ritorno HV. Ora dovresti scollegare il pollone dall'uscita HV e collegarlo invece al pin di ritorno HV, facendo attenzione a non tirare troppo forte il pin di ritorno perché potrebbe strapparsi.

Passaggio 10: risoluzione dei problemi

Problema?

Se non c'è alta tensione, prova a invertire i collegamenti a una delle bobine

Se c'è alta tensione ma l'arco è piccolo, prova a invertire entrambe le connessioni della bobina primaria e di feedback

Assicurati che tutte le connessioni siano sicure e che nulla vada in cortocircuito. Il filo smaltato è noto per le cattive connessioni, la saldatura non sempre rompe lo smalto, quindi devi essere medievale su di esso

Verificare che la base e le gambe dell'emettitore sul transistor non tocchino il dissipatore di calore

Funziona ma gli archi sono piccoli e deboli. Verificare che la tensione di alimentazione non diminuisca sotto carico misurandola con un voltmetro CC mentre si disegnano gli archi

Accensione e spegnimento degli impulsi del circuito. Ciò è causato dall'alimentatore che va in protezione, se la corrente nominale massima dell'alimentatore non viene superata, può essere utile un condensatore elettrolitico di alcune centinaia di uF attraverso i binari di alimentazione

Funziona ma il transistor diventa molto caldo. Giocherellare con il numero di giri sulle bobine, ridurre prima il conteggio dei giri di feedback

La resistenza da 22 ohm si surriscalda, è normale. Con il mio driver da 12 V, dissipa 2 W, ma è abbastanza per far surriscaldare la maggior parte dei resistori più piccoli. Se non ti senti a tuo agio con componenti troppo caldi per essere toccati, aumenta la massa termica (passa a un resistore di wattaggio più alto)

Ha rotto il nucleo? Incollalo di nuovo insieme, inumidendo prima le superfici di accoppiamento con acqua aiuterà alcuni tipi di colle ad aderire

Passaggio 11: andare oltre

È possibile misurare il picco di tensione di picco attraverso il transistor con il metodo mostrato nell'immagine, è importante mantenere il collettore di picco per emettere la tensione al di sotto del valore massimo del transistor all'interno dell'area operativa sicura (circa 80 V a 3 ampere per il MJ15003).

Potrebbe sembrare che un transistor blocchi la tensione di drain di picco per un po', ma questo porta rapidamente al guasto della parte.

I transistor PNP possono essere utilizzati capovolgendo alcune cose.

La fotografia a lunga esposizione può essere utilizzata per ottenere modelli di scarica.

Prova a fare una scala di Giacobbe posizionando due conduttori rigidi come uno spesso filo di rame a forma di V verticale, l'arco si forma nel punto più vicino vicino al fondo e sale quando riscalda l'aria.

Anche i condensatori HV sono interessanti, puoi realizzarne uno fissando due pezzi di pellicola da cucina su ciascun lato di un isolante come un coperchio di un contenitore di plastica e facendo passare due fili su ciascun foglio. Ora collega una piastra all'uscita HV e l'altra al ritorno HV, gli archi si trasformeranno in una serie di scatti luminosi e rumorosi! Basta non toccarlo perché fa davvero male.