Мало кто из радиолюбителей не собирал пушку Гаусса, вот и я решился изготовить «оружие будущего». Неотъемлемой частью пушки Гаусса, является повышающий преобразователь, он должен обеспечить быстрый заряд конденсаторов и отключаться при заданном напряжении на выходе. В данной статье я покажу один из своих вариантов схемы преобразователя для пушки Гаусса.
Схема
Технические характеристики:
- Рабочее напряжение питания — +4…4,5В
- Максимальное потребление тока — около 8А
- Регулировка ограничения выходного напряжения — 300…400В
- Время заряда ёмкости 680мкФ до 400В — около 5 сек.
Работа преобразователя
В момент включения, транзисторы VT1,VT2 поочередно открываясь и закрываясь создают в первичной обмотке трансформатора переменное напряжение высокой частоты, при этом на вторичной обмотке напряжение повышается. Далее с помощью VD1,VD2 переменное напряжение с вторичной обмотки преобразуется в повышенное постоянное, при этом конденсатор C5 выполняет роль реактивного сопротивления и в целом благоприятно влияет на стабильность работы преобразователя. По мере увеличения напряжения на выходе преобразователя, срабатывает триггерный ключ выполненный на VT3,VT4, VT5 , через U1,U2,HL1,R3 проходит ток , оптопары U1,U2 шунтируют затворы транзисторов VT1,VT2 , генератор отключен, светодиод HL1 светится. По мере небольшого разряда ёмкости на выходе преобразователя, триггерный ключ закрывается, и преобразователь вновь подзаряжает ёмкости, таким образом, поддерживается напряжение на выходе преобразователя. S1 кнопка без фиксации, при её нажатии первая группа контактов открывает тиристор VS1, вторая группа контактов фиксирует прохождение тока через цепь U1,U2,HL1,R3, таким образом в момент разряда ёмкости на соленоид G1, генератор будет выключен. Когда кнопка вернётся в исходное положение, операции повторяются.
Настройка и примечания
Следует учесть! Если нажатие кнопки без фиксации S1 будет слишком кратковременным, ёмкость на выходе преобразователя не успеет полностью разрядиться и тиристор останется открытым, генератор будет работать на короткозамкнутую нагрузку, перегреется и выйдет из строя. Советую применить кнопку с фиксацией или задерживать кнопку при нажатии примерно на секунду в случае кнопки без фиксации.
Подстроечнным резистором R9 устанавливается порог отключения генератора, резистором R10 можно настроить порог включения генератора при понижении напряжения на выходе. Дроссель L1 намотан на ферритовом стержне 15х6мм проводом ПЭВ-1,2 в один слой до заполнения. При намотке трансформатора никаких программ и расчетных формул не использовал, намоточные данные вычислены экспериментальным путём.
На кольце 22х13х12 проницаемостью около 3000 намотал 5 витков шлейфом из 6 жил ПЭВ-0,75, разделил концы и начала соответствующим образом, и получилась обмотка, состоящая из двух полу обмоток образующих отвод от середины, далее намотал на кольце слой термоскотча. Вторичная обмотка намотана виток квитку проводом ПЭВ-0,35, витки не считал, длинна провода около 6 метров, каждый слой обмоточного провода изолировал слоем термоскотча. Во время намотки вторичной обмотки, приходилось подключать трансформатор к генератору и в итоге экспериментальным путём, получилось изготовить трансформатор с подходящим выходным напряжением.
Потребление тока преобразователя на холостом ходу около 1А. Также хочу отметить, чем больше габариты кольца и выше проницаемость, тем меньше придётся мотать витков во вторичной обмотке, а КПД преобразователя будет выше. Я использовал кольцо из электронного трансформатора для галогенных ламп 50Вт, в данной схеме советую использовать кольцо побольше. Подбором ёмкости C5 можно добиться максимальной эффективности преобразователя и ограничить максимальный потребляемый ток.
Этот вариант схемы имеет недостаток в виде нефиксированной частоты преобразования, частота преобразования слишком низкая и находится в слышимом диапазоне 5-10кГц, а это в целом негативно влияет на КПД и на шумовые характеристики при работе преобразователя. Транзисторы VT1,VT2 достаточно сильно греются, следует применить радиатор не менее 50см2, транзисторы устанавливаются на радиатор через изолирующие термопрокладки + термопаста. Помимо недостатков, у данной схемы есть преимущество, оно заключается в работоспособности преобразователя от низковольтного питания, генератор заводится уже от 3 Вольт.
В следующей статье я покажу улучшенный вариант схемы преобразователя для пушки Гаусса.
Всем удачи! Будьте осторожны с высоким напряжением!
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VS1 | Тиристор | Т142-80-13 | 1 | |||
| VT1, VT2 | MOSFET-транзистор | IRF3205 | 2 | |||
| VT3, VT4 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 2 | |||
| VT5 | Биполярный транзистор | 2N5401 | 1 | |||
| VD1, VD2 | Выпрямительный диод | SF18 | 2 | |||
| VD3 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | |||
| U1, U2 | Оптопара | PC817 | 2 | |||
| HL1 | Светодиод | L-132XID | 1 | Красный | ||
| R1, R2 | Резистор | 470 Ом | 2 | |||
| R3 | Резистор | 3.3 Ом | 1 | |||
| R4 | Резистор | 6.2 кОм | 1 | |||
| R5, R8 | Резистор | 4.7 кОм | 2 | |||
| R6, R7 | Резистор | 47 кОм | 2 | |||
| R9 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | |||
| R10 | Резистор | 10 кОм | 1 | |||
| R11 | Резистор | 470 кОм | 1 | |||
| R12 | Резистор | 10 Ом | 1 | |||
| С1 | Электролитический конденсатор | 1000мкФ 6.3В | 1 | |||
| С2-С4 | Конденсатор | 47 нФ | 3 | |||
| С5 | Конденсатор | 100нФ 630В | 1 | Металлопленочный | ||
| С6, С7 | Электролитический конденсатор | 4.7мкФ 400В | 2 | |||
| С8 | Электролитический конденсатор | 680мкФ 450В | 1 | |||
| С9 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | |||