Zařízení je vlastně kondenzátorový násobič napětí. Vyrobil jsem ho za účelem získat účinný DC/DC měnič 12/240V aniž bych musel řešit problémy vysokofrekvenčních transformátorů, budičů a usměrňovačů, jaké bych měl při stavbě klasického spínaného zdroje.
Násobič má dvě větve, kladnou a zápornou. Každá se skládá z deseti kondenzátorů, přičemž první má dvojnásobnou kapacitu (dva kondenzátory paralelně), protože je na něm pouze poloviční napětí než na ostatních, kde je dvojnásobek vstupního (stejnosměrného) napětí. Proud na Schottkyho diodách je rozložen dle přenášeného výkonu v dané větvi měniče, na první je tedy přesně dvojnásobný, než na druhé.
Budičem násobiče je MOSFET můstek spínaný klasickým obvodem spínaných zdrojů. Integrovaný obvod TL494 dodává napětí s frekvencí okolo 30kHz, což je kompromis mezi největším dosaženým výkonem a tím, aby nebylo slyšet pískání vysokého tónu. Pro různé typy a kapacity je optimální frekvence pro největší výkon měniče (tvrdost) jiná a dost na ní záleží. Například 50Hz ze sítě pro běžné kapacity rozhodně nestačí a 100kHz je pro kapacity tisíců mikrofaradů zase moc.
Musím říci, že výkon postavené nábojové pumpy mě překvapil. Bez problémů rozsvítí 100W žárovku a rozjede i běžný počítač. Při výkonu nad 100VA se však začínají zahřívat výkonové tranzistory i Schottkyho diody. Také nevím, co by za delší dobu provozu říkaly vstupní kondenzátory, které by byly pod náporem impulzů desítek Ampér.
Vlastnosti měniče:
+ žádné transformátory ani cívky
+ velká účinnost
+ minimální odběr proudu na prázdno
+ jednoduchá stavba, oživení i nastavení
- měkký zdroj
- pro výkony nad 100VA by byly potřeba neúměrně drahé sady velkých kondenzátorů
Měnič zabudovaný v elektronkovém zesilovači:
Schema násobiče a budiče:
Dále uvádím naměřené parametry a z nich grafy tvrdosti a účinnosti
(měřeno pro soč09)
Doplnění: Mosfet můstek chodí i s kombinací IRFZ44N a IRF5210, při 13V proud naprázdno 150mA
1 komentář:
Poznámka ke kapacitním měničům:
Elektrolyty se musejí zahřívat, i když nepřekročíte maximální proud kondenzátorem, ten je udáván pro výrazně nižší kmitočty. Zde jsou kondenzátory napájeny proudem s velkým množstvím harmonických kmitočtů, které sahají až do stovek kHz. Doporučuji nastudovat teorii o kondenzátorech a spínaných zdrojích obecně - i o těch s transformátory, získáte odpovědi na řadu problémů. Elyt se chová podle náhradního schématu jako seriový RCL článek, pro nižší kmitočty (100kHz) se uplatňuje převážně kapacita, pro vyšší f se začne chovat jako odpor a při cca Mhz a výše jako indukčnost. Snížit zahřívání lze použitím kondů s low ESR (obvykle poznáte podle hnědého obalu), pro daný kmitočet stačí kapacity o řád menší. Zároveň paralelně ke každému přímo na vývody připojit kvalitní svitkový kondenzátor, z dostupných se na to hodí bezpečnostní odrušovací kondy označené X nebo Y cca 220-470 nF. Takovým snížením impedance násobiče ale vzniknou potíže nárazovými proudy, které začnou dosahovat desítek ampér,a budou se přehřívat polovodiče a spoje, které se začnou chovat jako parazitní indukčnost se všemi parazitními jevy (vyzařování, překmity). Řešením je použití budiče s průběhem který se přibližuje harmonickému, ale to už se neobejde bez cívek.
1) použít seriovou tlumivku a rekuperační diody 2) nebo použít rezonanční měnič řízený změnou kmitočtu (principiálně i konstrukčně náročný). Konstrukcí podobného zdroje jsem se také dlouho zabýval a už vím, že tudy cesta k velkým výkonům nevede,ale pro výkony do 30W je to skvělá alternativa. S transformátorem jsem snadno dosáhl výkonu 500W, to je science fiction s kapacitním měničem.
Okomentovat