Собрал я высоковольтный блок, пока без обратной связи. Качающая схема: таймер 555 (изначально частота - 20кГц расчетная, 16кГц - измеренная), схема с компараторами для обеспечения скважности 50% и создания двух противофазных сигналов (чтобы использовать 2 n-mosfet, а не комплементарную пару, так как p-mosfet'а у меня нет). Сигналы 5В подаются на усилитель по току и напряжению на npn транзисторы, раскачиваются до 12В и подаются на затвор полевиков. Полевики качают первичку повышающего трансформатора. Первичка со средним отводом, подключенным к +12В, второй и третий концы подключаются к ключам, которые замыкаются на землю, таки образом замыкая цепь и раскачивая ток в обмотке. Повышающий трансформатор. Основа - ТВС-110П2. Во вторичке - 1650витков. Смотал все остальные обмотки. Провел расчет, получилось при напряжении на первичке 12В, требуется 3 витка первички. Долго не мог набраться смелости мотать, но в итоге собрался. Намотал 3 витка, собрал выпрямитель на диодах КЦ106Г (6кВ) и емкости К15-5 3300пФ 6.3кВ. Так как сопротивление первички очень мало, последовательно припаял 24Ом резистор, чтобы ограничить ток при 12В 0.5А. Включаю - 600В на выходе. Ну хоть что-то. Резистор греется как кипятильник. Начинается магия. Так как полезное действие имеет только фронты импульсов, то вся постоянка (т.е. большое часть времени) высаживается на сопротивляторе. Реально на пользу идет только малая часть... Первая мысль - увеличить частоту. Увеличиваю до 40-50кГ и подключаю второе плечо первички (намотал еще витков сделал средний вывод, подключил второй транзистор). Разогнал до 2кВ. Хм... Следующая мысль - собрать умножитель напряжения и разогать до 4кВ. Собираю простеющий умножитель. Включаю - 1кВ. Тьфу ты не умножитель а делитель какой-то... Непонятно. Тут я завис. Выяснилось:
Меняю диоды на КЦ108В (50кГц, 10кВ), собираю здоровенный двухполупериодный мост. Включаю - 2кВ. На первой ступени - 1кВ. т.е умножитель работает. Только с транса приодит не высокое напряжение. И тут Николай Николаевич предлагет взять и на первичку намотать еще витков. Вроде зачем, веь коэффициент трансформации понизится? Но тут вступает истинное колдунство... Дело в том что трансформатор ТВС раскачивался хитрым способом - при выключении ключа за счет индуктивности первичной обмотки происходит большой выброс обратного напряжения, амплитуда которого в несколько раз выше напряжения зарядки емкости. Итак имеем - наматываем витки (вроде уменьшаем коэфф. трансформации), но увеличиваем индуктивность и имеем сразу 2 положительных эффекта:
Намотали 40 витков с выводом от середины (т.е. 20+20) включаем и вуаля - 4кВ! Затем убираю нафиг сопротивления, теперь весь потреблямый ток идет в индуктивную нагрузку (затягивается передний фронт, чуть-чуть греются полевики), ток потребления порядка 0.4А. Затем убираю нафиг умножитель на КЦ108Г и собираю опять выпрямитель на КЦ106Г. Подключаю потенциометр во время задающую цепь таймера и начинаю повышать частоту, увеличивая сопротивление. И вуаля - дотягиваю до 4.5кВ легко! Подключаю нагрузку 7.5кОм, напряжение упало до 4кВ. Затем применяю следующий финт - уменьшаю кол-во витков на 4 (18+18). Вуаля напряжение возросло до 4.5кВ, но увеличился ток потребления.
В общем цель достигнута. Осталось подключить обратную связь, которая будет частотой импульсов подстраивать напряжение несмотря какая нагрузка будет подключена.
А теперь еще пару слов. Как оказалось частота и индуктивность - ключевые факторы. Частота ограничена следующими факторами. Прежде всего - диоды выпрямителя (у меня меньше 20кГц, но работают реально до 50кГц, может и больше...), затем железо трансформатора (не более 100кГц, зависит от железа). И еще один факт если частота будет слишком высокой, то индуктивность не будет успевать запасать энергию и соотвественно не будет нормального обратного выброса. Индуктивность. Не плохо бы ее помяреть и провести расчеты. Расчет позвот подобрать наиболее оптимальные параметры - количество витков, частоту, ток потребления первички. Эти параметры связаны, меняя что-то одно меняем другое. Просто ими можно поиграться подгоняя прибор под конкретную задачу. Увеличение индуктивности достигается за счет намотки витков (вроде уменьшаем коэф. трансформации), растет активное сопротивление, в итоге можно выкинуть токоограничительный резистор. Индуктивность чем выше, тем больше будет запасенная энергия, тем больше обратный выброс. Опять же влияет и частота, частота растет, активное сопротивление растет, накопленная энергия вроде как уменьшается, но за счет большей частоты КПД трасформатора растет, так как используется производная тока (ипульсы идут чаще). Короче вот такая бодяга, не все так просто. Нужно понимать чуть больше, чем есть и играться параметрами. Либо иметь осцилограф и RLC-метр, все замерить и построить мат модель. Которая позволит связать все конструктивные параметры, так что можно будет прогнозировать результаты и подобрать оптимум под задачу.
Update 15.10.2010. Сделал обратную связь. На удивление все заработало сразу. Единственное стал иногда звенеть трансформатор. Слишком сильно сбрасывает частоту обратная связь. Решается пониженным напряжением питания. При 9В, при выкрученной ручке регулировки имею четкие 4.2кВ. Рабочее напряжение - 3.8кВ. Имею регулировку 3-4.2кВ, с обратной связью, т.е. педение напряжение четко держится на заданном уровне не зависимо от нагрузки (да хоть 2А, лишь бы не сгорел транс или мост :)). Несколько фоток:
В тему. Фото киловольтметра. Тоже мое произведение. Работает отлично :). Делается просто:).