Gerilim çarpanını geliştirmenin bazı yolları nelerdir?

Bir Nixie güç kaynağı üzerinde çalışıyorum, ancak iyileştirmek istiyorum.

• Toplamda 36V'luk bir çarpandan geçirilebilmesi için seri olarak 4x9V pil var.
• A (TTL) 555 zamanlayıcı , sadece 8,5 voltluk kare dalga, 10kHz (veya istediğiniz herhangi bir frekans, sanırım) üretmek için sadece ilk 9V pilden kararsız çalışıyor. % 50 görev.
• 555 çıkışı, bir N-kanal BS170 MOSFET'in kapısını çalıştırır .
• MOSFET dren yaklaşık 1.2kΩ rezıstoru aracılığıyla 36V kadar bağlanır. Akımın içine itilmesi için bu direncin mümkün olduğunca düşük olması gerekir:
• yüksüz güzel bir ~ 220VDC çıkış üreten 6 aşamalı bir Cockcroft-Walton çarpanı . Ne yazık ki, tüp ile seri bir 47kΩ direnç tarafından yüklendiğinde yaklaşık 155VDC'ye düşer.

Bu devre hakkında sevdiğim şeyler:

• Çalışır ™
• Eldeki olması muhtemel olan son derece yaygın parçalar tarafından inşa edilebilir, örneğin:
• Endüktör gerektirmez.
• Boost dönüştürücüler gibi özel bir IC gerektirmez.
• Sadece her aşamayı idare etmek için voltaj derecelendirmeli kapasitörler ve diyotlar gerektirir, tam gövdeyi değil.
• Multisim çöküyor.

Bu devre hakkında sevmediğim şeyler:

• Çıkış gerilimi sadece ~ 600μA yük altında ~ 155VDC'ye düşer.
• 36V çarpanı geçmenin daha iyi bir yolunu düşünmek için çok aptalım:
• 555 zamanlayıcı çıkışı yüksekken, sadece çarpanı sürmek için drenaj direnci boyunca 1W üzerinde harcıyorum.
• Çarpan giriş voltajı tahliye direnci tarafından engellenir.

Nasıl yapabilirim:

• ~ 10mA'nın tedarik çıkışında 40V'den daha az düşüşle kaynaklanmasına olanak tanıyan iyileştirmeler yapabilir misiniz?

Denedim:

• MOSFET sürücü bölümünü aşağıdaki gibi bir şeyle değiştirmek:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bu invertörü denemek için birkaç transistör çektim. Gösterildiği gibi, sürücünün kapıları 10kΩ direnç ile 36V'a kadar çekilir. Transistörleri tahrip eden geçit şarj süresinin mümkün olması mümkün müdür?

EDIT: Sadece her iki inverter FET'lerinde geçit kaynağı voltajı için maksimum değerlerin ± 20V olduğunu fark ettim. Bu neden kızarmış olduklarını açıklardı. Hmm, belki tek bir 10kΩ yerine, her kapıyı ayrı ayrı sürmek için bir voltaj bölücü yapabilir miyim?

• iyileştirme yöntemleri ile ilgili Wikipedia makalesini okuma :

Bu nedenlerden ötürü, çok sayıda kademeli CW çarpanları sadece nispeten düşük çıkış akımının gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Bu etkiler, alt aşamalardaki kapasitansın arttırılması, giriş gücünün frekansının arttırılması ve kare veya üçgen dalga formlu bir AC güç kaynağı kullanılarak kısmen telafi edilebilir.

• Bunlar gibi diğer popüler Nixie güç kaynağı tasarımlarını incelemek .

36V'yi çarpandan daha verimli bir şekilde değiştirmenin, performansı iyileştirmek için uzun bir yol alacağından şüpheleniyorum.

DÜZENLEME / ÖZET: 36V'yu çarpan üzerinden daha verimli bir şekilde değiştirmek, performansı artırmak için uzun bir yol kat etti. Birkaç kişinin önerdiği gibi, "push-pull" adı verilen bir şey burada hızlı bir düzeltmeydi. Ayrı tahrikli kapılara sahip bir CMOS invertör, şarj pompasını çok daha etkili hale getirir:

Tedarik iki tüp ile yüklendiğinde ~ 216VDC'de duruyor, büyük bir gelişme:

Rd'yi ilk şemanızdan atmanız ve ikinci şemanızdaki gibi düşük empedanslı bir itme-çekme çıkışı kullanmanız gerekir. Bununla birlikte, doğru bir şekilde söylediğiniz gibi, 36v 20v Vgs FET'lerin kapılarını tost edecektir. Vgsmax ile 20v'den daha az sayıda fets var ve 30v'den fazla bilgim yok.

Seçenekler arasında

a) FET kapılarını kontrol etmek için uygun seviye değiştiricileri, küçük bipolar burada iyi çalışırlar
b) bir kapı tahrik transformatörü (genellikle sadece daha yüksek güç uygulamaları için kullanılır)
c) iki pilden 18v itme-çekmeli sürüş hakkında çek, böyle ...

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Burada 4 aşama gösterdim, daha fazla aşamanın uzantısı açıktır.

Şimdi, üst kapasitörü bağlamamıştım. İki seçenek var

a) Cockcroft Walton stili, maksimum voltajla sınırlı. Burada, C5'i D1 / D2 bağlantısına bağlayacaksınız. Bu, her kapasitörde düşük voltaj sağlar, ancak yüksek çıkış empedansı ile sonuçlanır. Greinacher tarafından icat edilmiş olsa da, Villard çağlayanı olarak da bilinir.

b) Çok daha düşük bir çıkış empedansı ile sonuçlanan Dickson şarj pompası tarzı. C5, C2'nin tahrik edilen ucuna geri bağlanır. Bu, C5'in daha yüksek bir voltaj derecesine ihtiyacı olduğu anlamına gelir, ancak uygun bir voltaj derecesine sahip ucuza sahip kapaklar alabiliyorsanız, 250v veya 400v yaygın olarak mevcuttur, bu yapılandırmada akım ile çok daha düşük bir voltaj düşüşü vardır.

$R_D$$\gg 36V$

Ama emin olun

• $V_{DS,max}$
• $I_{D,max}$

Kapıdaki 36 V, cihazları yok edecektir. Uygun MOSFET sürüş devrelerini bulmanız gerekir.

$|V_{GSS}| < 20~V$

$R_1$$3.3 ~k\Omega$

bir voltaj çarpanı olarak, akım çıkışı voltaj çıkışıyla ters orantılıdır. akım çıkışını artırmak için, topolojiden çıkmadan iki seçeneğiniz vardır:

1) sürücü akımını artırın: 555 200ma ve bs170'nize birkaç ma verebilir. bir yayıcı takipçisini tampon olarak deneyebilirsiniz; veya özel bir sürücü;

2) sürücü voltajını artırın: her şeyi olabildiğince yüksek bir voltajda çalıştırın;

Ben olsaydım, ilk önce 555 ile çarpanı sürmeyi denerdim. eğer bu yeterli akım sağlamazsa, bir yükseltici dönüştürücü gibi farklı bir yaklaşım düşünün.

Ne tür pil kullanıyorsunuz? 9V'luk bir pilin iç direnci oldukça yüksek olabilir. Bu nedenle normal bir alkalinin sadece 3 Amper sağlayabileceğini düşünüyorum. 36V * 3A / 220V, devredeki herhangi bir kayıp dikkate alınmadan çıkışta yaklaşık 500mA'dır. Şarj edilebilirlerin daha iyi performans gösterebileceğini düşünüyorum.