高壓 DIY 之中,必不可少的設備是一個高壓發生器,有了它你可以玩出各種各樣的花樣。我在這裡制作的是一個可調高壓發生器,并且為你示範用它來做超酷的等離子蝕刻和絢麗的電弧球。更多高壓小玩意,還有待你來自行開發。
1 電路原理
高壓 DIY 之中,必不可少的器材是一個高壓發生器,依靠它可以玩出各種各樣的花樣。在淘寶上可以買到各種各樣的高壓模塊,小到電蚊拍,負離子發生器,大到電網捕獸機。但是對于我等 DIYer 來講,有什麼比一個自行量身定做的可調高壓發生器更适合呢?
電路來源 ,在原圖基礎上稍有調整。
上圖是一個簡易高壓發生器,使用一塊固定頻率脈寬調制電路 TL494 産生方波信号控制 MOS 管 Q1,Q1 上的交變電流在通過串聯的黑白電視機高壓包 T 的時候升壓到 2k~10kV,升壓後經高壓包次級串聯的高壓整流二極管半波整流,輸出帶直流分量的高頻高壓(或者說帶高頻紋波的直流高壓也行,兩者是一回事)。
作為專業的電源芯片(可以在一些電腦 ATX 電源裡找到這枚上世紀 80 年代 TI 推出的經典開關電源主控芯片),TL494 具有豐富的功能,但這裡隻用了其中的一小部分。升壓電路使用了最為簡單的不帶磁複位的單管正激拓撲,并且沒有采樣反饋部分,事實上這裡的 TL494 隻相當于一個頻率和占空比可變的方波發生器,因此也可以用其他的方波振蕩電路,比如 555 集成電路或運放或晶體管構成的多諧振蕩器代替。
這個電路的幾個重點參數(它們對之後的調試很有用)如下:輸出方波的頻率由 TL494 的 5 腳對地電容和 6 腳對地電阻決定,fosc=1.1/(R1 RP2)•C2。方波占空比由 RP1 上的分壓決定,可以在 0%~100%之間調節,進而調節變壓器的電流和輸出電壓。
TL494 的工作方式細節
想進一步改進該電路的話, 更多可用的正激電源拓撲
2 材料準備
需要的電子器材:
16 腳 DIP 插座 x1
TL494 芯片 x1
4700uF,16V 電容 x1
100nF 瓷片電容 x1
10nF 瓷片電容 x1
50k 電位器 x1
10k 電位器 x1
1.5k 電阻 x1
10 歐電阻 x1
IRF540 MOS 管 散熱片 x1
IN5819 二極管 x1
8 腳黑白電視機高壓包 x1 淘寶鍊接
萬能電路闆(洞洞闆)x1
導線若幹
其他設備:
● 電烙鐵
● 焊錫 / 松香
● 12V/2A 電源
● 萬用表
● 示波器(最好有)
● 熱風槍(如果你選用了貼片元件)
● 調節電位器用的小螺絲刀
大部分元件的寬容度很高,并不要求參數很準确,比如說 1.6k 或 1.8k 的電阻都可以用來代替 R1。一些有特殊要求的器件如下:
● 電位器:普通的電位器就能用,但如果想精确調整的話,推薦使用多圈可調電位器。為了調節方便,還需要一把小螺絲刀。
● MOS 管:這裡用的是 IRF540。用其他 MOS 管替代的話,要求 Vdss 在 80V 以上,Vth 的最小值在 2V~4V,導通電阻盡可能小(IRF540 是 0.077 歐),同時做好散熱片配備。特别要說的一點是,一些高性能的 MOS(比如主闆上的供電 MOS)由于 Vth 的最小值過低(它們能在很低的栅壓下導通,在大部分情況下這是優點),用在這個電路上容易誤觸發導緻占空比調節困難(RP1 稍一調整電流就急劇上升),所以使用替代器件時一定要注意參數。
● 高壓包:使用黑白電視機的 8 腳高壓包。如果隻是産生高壓玩玩,可以直接用原有的初級線圈。但是直接在磁棒上重繞初級線圈來提高輸出電壓也是流行的玩法之一。
● 彩電的高壓包不适于這一電路,因為它們的初級設計電壓是 220V,需要根據匝數對它們進行改裝才好用。但是它們的輸出電壓比黑白電視機高不少,在制作 20-40kV 輸出的高壓産生器時少不了它們。
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