1) Антенна заменена на трансформатор тока, намотанный на ферритовом синем колечке EPCOS — приблизительно 50 витков — и надетый на провод вторички, идущий на заземление. Он намного проще и надёжнее, чем антенна. Смена фазировки осуществляется теперь не перепаиванием проводов первички, а сменой направления входа провода заземления в кольцо транса тока.
2) Феты заменены на IGBT. От полевых транзисторов в импульсных преобразователях пора отказываться навсегда, оставив их для того же, для чего в своё время оставили лампы: для высокочастотных применений (например, IRFP460A раскачивается на 27 МГц с неплохим КПД). Современные IGBT дешевле, мощнее, надёжнее и имеют больший КПД, чем аналогичные полевики. Одно из возможных решений, например — HGTG20N60A4D, или почти любые IGBT серий IRG4 и IRG7.
3) Диодной вилке добавлен стабилитрон между верхним диодом и минусом драйвера. Вместо стабилитрона можно поставить белый или синий светодиод, что оказывается очень удобно: он мигает в такт импульсам интерраптера.
4) Как в полномостовой катушке, заземление вторички сделано на сеть через конденсаторный делитель из К78-2.
5) Катушке добавлена схема, обеспечивающая её невзрываемость, а именно — UVLO: undervoltage lockout. Это несложная трёхногая микра (DS1233D-5+) в корпусе TO-92, которая просто резко обрубает питание драйвера при падении напряжения ниже установленного уровня (например, 11 вольт). Таким образом исключается ситуация, при которой на затворах транзисторов полумоста оказывается напряжение ниже установленного и исключается вариант их недооткрытия, который является причиной 90% всех взрывов и отказов силовых преобразователей в случае катушек Тесла.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Прерыватель на контроллере Attiny13 снимает напряжение с двух переменных резисторов по 10К, один из которых регулирует ширину импульса, а другой — частоту. Частота меняется в диапазоне от 2 герц до ~1-2 кГц (точно не припомню), ширина импульса — до 1/5 (20%) текущей частоты прерывателя. Таким образом, максимально возможное среднее потребление не превышает при любых настройках интерраптера примерно 400-500 Вт.

Данная катушка доступна к сборке на заказ.

Схема:

[See image gallery at teslacoil.ru]

Запись продублирована дополнением к странице «Полумостовая SSTC».

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Полумостовая SSTC 2.0 first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

1. Сигнал обратной связи берётся больше не с нестабильной антеннки, а через трансформатор тока. Трансформатор тока для данной цели делается очень просто: берётся небольшое ферритовое кольцо из того же материала, что и GDT, на котором мотается витков 30-50 провода (чтобы закрыть внутреннюю поверхность кольца). [See image gallery at teslacoil.ru] Кольцо надевается на провод заземления вторичной обмотки, а выводы обмотки кольца припаиваются через последовательно включенный отделяющий постоянку плёночный конденсатор (>100нф) к минусу драйвера и входу диодной вилки соответственно. Подбор фазировки осуществляется либо сменой направления прохождения провода вторички через кольцо, либо переменой проводов обмотки трансформатора тока. Про теорию его работы, как и о GDT, неплохо писал BSVi.

[See image gallery at teslacoil.ru] 2. Драйвер усилен до простейшего двухступенчатого варианта. Зачем это сделано: UCC27425 довольно хилая, когда речь заходит о 200-250 кГц и CW-режиме (т.е. без прерывания вовсе), при суммарном весе затворов в 12-20нФ и выше. Потребление драйвера в таком режиме может доходить до 1А и выше, т.е. драйвер должен рассеивать более десятка ватт, из которых по крайней мере половина приходится на несчастную UCC, хотя штатно больше пары ватт она рассеять не может вообще. Поэтому в улучшенном драйвере UCC27425 качает не прямо GDT полевиков, а мост из четырёх небольших низковольтных транзисторов, спаянных с материнской платы. Главное условие — малая ёмкость затвора, чем она меньше, тем лучше. 500-600пф — идеально, 800 — тоже неплохо, больше 1нф — есть шансы перегрева UCC.  [See image gallery at teslacoil.ru]
Раскачивать этот усилитель необходимо через свой собственный GDT с пятью обмотками, каковые должны быть правильно сфазированы (об этом ниже). На выходе между полевиками драйвера и транзисторами силовой части можно поставить также один GDT с пятью обмотками, либо два раздельных по три обмотки (по одному на полумостовой модуль). Разницы между двумя трёхобмоточными и одним пятиобмоточным я так и не заметил, но в общем случае два отдельных GDT должны быть слегка надёжнее из-за обеспечения независимого управления полумостами моста.
Драйвер разработан sifun’ом. Кстати, именно такой драйвер работает в QCW-DRSSTC, и по тому же принципу построен универсальный драйвер DRSSTC Стива Варда.

[See image gallery at teslacoil.ru] 3. В качестве силовой части выбран мост, как вдвое более мощный относительно полумоста при том же напряжении питания, причём мост не на полевиках, а на IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором). Сам по себе вопрос, что разумнее применять для SSTC, IGBT или MOSFET, весьма дискуссионный: полевики быстрее, IGBT имеют меньше потерь на больших токах, полевики дешевле, IGBT современнее, и так далее, но я руководствовался простым соображением: полевикам в обязательном порядке необходима обвязка диодами, что а) приравнивает по стоимости мост на полевиках к мосту на IGBT, б) добавляет весьма значительную индуктивность этих диодов и всех соединений. Здесь кроется одна из тех хитростей, которые трудно где-либо прочесть, но которые могут быть решающими при построении катушки, и несоблюдение которых может раз за разом приводить к взрыву без видимых причин. Дело в том, что, несмотря на относительно невысокие частоты работы катушки, для правильной работы силовой части необходимы резкие фронты и спады сигнала, с длинами в одну-две сотни наносекунд, т.е. с эквивалентными частотами в мегагерцы и десятки мегагерц. На этих частотах становится критична длина монтажа в силовой части, ввиду наличия у неё ненулевой индуктивности — единицы и десятки наногенри. Из-за этого могут возникать выбросы и сбои в работе, более того, судя по всему, они и возникают, и приводят к взрывам силовухи. Эту проблему можно решать, укорачивая монтаж до предельно возможного, но вот незадача: при наличии обвязочных диодов он всё равно остаётся довольно длинный, а диоды необходимы: они обеспечивают защиту полевиков при возникающем при переключении обратном напряжении, открываясь быстрее, чем собственные их встроенные (body diode). В хороших же IGBT обвязочный диод встроен внутрь корпуса, устраняя фактом своего существования необходимость обвязки, поэтому два IGBT можно соединить в полумостовой модуль практически нога-к-ноге, короче некуда, только заводские полумостовые модули, где оба транзистора уже в одном корпусе. Поэтому после взрыва полевиков я отказался от них в хоть сколько-либо низкочастотных катушках вообще. Только IGBT, только максимально плотный монтаж.
Вообще при сборке полумоста или моста основные соображения, о которых следует помнить, таковы:
а) монтаж каждого из полумостов — как можно короче, идеально — вплотную,
б) конденсаторы с низким ESR (хорошие силовые электролиты, силовые плёнки) — как можно ближе по питанию каждого из полумостовых модулей в силовой,
в) больше защиты — не меньше защиты. Варистор по питанию, стабилитроны затвор-исток, снабберы, резисторы в полкилоома затвор-исток (чтобы не убить статикой, например) — всё это продлевает жизнь хрупкого и взрывоопасного девайса, такого как трансформатор Тесла.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] 4. Интерраптер сделан с т.н. бёрст-модом (двойное прерывание) на 3-х корпусах таймера NE555, по схеме Стива Варда, с подправленными номиналами частотозадающих цепей 555-х, с целью достижения большего диапазона регулирования, чем в оригинале. Как подправлять — смотрим даташит на 555 и ищем формулу зависимости частоты от номиналов конденсатора и резистора. Текущая конфигурация допускает выход в CW, т.е. работу без прерываний.

5. Ввиду отсутствия в залежах деталей железного трансформатора для питания драйвера, был сделан простой понижающий питальник на IR2153 по классической схеме полумоста с флайбек.орг.ру. Мощность около 20-30W, выходное напряжение — 16В постоянки.

6. Затворные резисторы теперь используются в связке с диодом. Такая схема соединения позволяет делать разную длительность задержки фронта и спада, чтобы избежать сквозняков и затыков (IGBT закрываются медленнее, чем открываются, поэтому надо их щадить таким вот образом).

Немного о настройке моста. Как я уже писал, мост представляет собой попросту два полумоста, работающих в противофазе, т.е. с двойным размахом, равным в итоге напряжению питания (в полумосте — половине питания). Преимущество моста очевидно: вдвое большая мощность, вкачиваемая в одну конструкцию. Если детали в полумосте работают уже на пределе тока, то мост позволяет её увеличить без бабахов. Преимущество полумоста тоже очевидно: вдвое меньше деталей и намного более простые сборка и настройка. Если не нужна предельная отдача, разумнее собирать полумост.

[See image gallery at teslacoil.ru]
Так вот, о настройке. Мост обычно рисуют топологически эквивалентно цифре «8», с четырьмя транзисторами по углам и нагрузкой (первичкой) в качестве перекладины. Правая и левая пары транзисторов образуют два полумостовых модуля, в каждом из которых есть соответственно верхний и нижний транзисторы. Для правильной работы моста необходимо так сфазировать сигналы, приходящие на затворы, чтобы каждые два соседние транзистора были в противофазе, а по диагоналям — в фазе. В шахматном, короче, порядке. Чтобы сделать это, необходим двухканальный осциллограф и функциональный генератор, который будет при настройке имитировать приходящий с катушки сигнал обратной связи (т. е., его выход надо подцепить на вход драйвера). Порядок настройки таков:
[See image gallery at teslacoil.ru] 1) Припаиваем затворный и истоковый провода к одному любому из транзисторов (например, верхнему левому), после чего цепляем на него первый щуп, подаём питание на драйвер и генератор, и видим осциллограмму сигнала с GDT. 2) Далее берём любую другую пару проводов и цепляем к ней другой щуп. Если сигнал в противофазе, припаиваем его соответственно к нижнему левому транзистору так же, как держали щупом: щуповой провод к затвору, крокодиловый — к истоку. Если сигналы в фазе, то перед припайкой просто меняем их друг с другом местами, крокодиловый к затвору, щуповой к истоку.
3) Повторяем пункт 2 со следующей парой проводов и верхним правым транзистором.
4) Отцепляем первый щуп от верхнего левого транзистора и цепляем его на верхний правый.
[See image gallery at teslacoil.ru] 5) Повторяем пункт 2 с последней, четвёртой парой, и нижним правым транзистором.
Для удобства дальнейшей работы очень помогает пометить своим цветным фломастером каждый из транзисторов, проводов (например, пометить только затворные провода) и точку припайки на плате.

Как делать резонатор, первичную обмотку, тор и прочее, рассказывать уже не стану, все и так в курсе, надеюсь.
Ценное замечание: при настройке положения первички и вторички очень важно подобрать удачное их взаимное расположение, чтобы соблюсти три условия: непробивание на первичную обмотку с середины вторичной (это не смертельно для схемы, но может прожечь дырки и вообще фу), значительный коэффициент связи для обеспечения большой прокачиваемой мощности, не слишком большой коэффициент связи — для ограничения прокачиваемой мощности короче говоря, необходимо сделать на колечке измерительный трансформатор тока (например, 50 витков), нагруженный на известное сопротивление (например, 5 ом), и надеть его на провод первичной обмотки, подключив щуп осциллографа к сопротивлению. С его помощью по размаху сигнала на осцилле можно узнать ток, текущий через первичку и, соответственно, ключи. Пока ток находится в допустимом для ключей диапазоне — можно смело поднимать первичную обмотку относительно вторичной, до тех пор, пока не вырастет ток или в неё не начнёт бить разряд.

[See image gallery at teslacoil.ru] Резонатор сделан на 11 см канализационной трубе, длина намотки ок. 33 см, провод ф0.3 мм, покрыта двумя слоями полиуретанового лака. Первичная обмотка — 6 витков толстого монтажного провода (10 мм^2) на 16 см трубке. Максимальный ток при такой конфигурации около 50 ампер. Потребление в CW-режиме (огромное толстое слегка шипящее фиолетовое пламя в руку толщиной) — около 4-5 киловатт. Прерыватель обеспечивает массу очень интересных режимов работы с удивительно противными пищаще-трещащими звуками, слышимыми изо всех уголков жилища. Поистине бесподобные эффекты даёт насыпанное на разрядный терминал соединение натрия, например соль или NaOH (см. видео). Длина разряда — до 60 см и — возможно — больше (если выкрутить питание на 250В латром и/или добавить соли).

Собственно, фото и видео катушки, её узлов и работы — ниже. И, да, о чудо, СХЕМА!

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Полномостовая SSTC first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Делавшаяся последний месяц с лишним под заказ катушка наконец-то доделана и завтра уезжает к заказчику. Выложена здесь как фактически первый реальный пример серьёзной конструкции (конкретно — искровой катушки Тесла), которую я в состоянии изготовить под конкретные технические требования (сценическое применение). Длина разряда от полутора до двух метров, потребляемая мощность от 2 до 5 кВА. Тестовые запуски показали её достаточно стабильную и успешную работу в течение пяти минут непрерывно (больше не в состоянии обеспечить алюминиевая проводка дома, а пожар здесь ни к чему). Надеюсь, заказчик сможет обеспечить ей грамотное техническое обслуживание и эксплуатацию, соблюсти требуемые меры безопасности, и успешно использовать её по своему усмотрению

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]

Более подробные параметры будут рассказаны позднее в отдельной странице рубрики «Катушки Тесла», если таковые параметры будут сочтены необходимыми к публикации. Особенного в катушке ничего, вообще говоря, нет, обычная ACSGTC с асинхронным разрядником (разрядник made by Ёж, кстати). Питается от ОЛ-1,25/10 (снова спасибо Ежу), включаемому напрямую в розетку.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]   [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Новая искровая катушка — коммерческий проект first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

[See image gallery at teslacoil.ru] Сия катушка — совместный проект меня и sifun’a (по правде говоря, основную работу сделал он: всё управление и buck-конвертер в питании). Параметры: резонатор 16х16 см проводом 0.4 мм, 6-витковая первичная обмотка с высоким коэффициентом связи со вторичкой, небольшой тороид. Частота около 320-340 кГц. Обратная связь по трансформатору тока 1:25, с большой разделительной ёмкостью (для правильного поворота фазы). Управление накачкой: микроконтроллер Attiny13, который драйвит buck-конвертер (по сути, электронный ЛАТР). Обратная связь автогенератора реализована через хитрый двухступенчатый драйвер:  перед силовым мостом (на FCA47N60) стоит предусилительный на полевиках, выпаянных с материнской платы (маркировку не помню), которые раскачиваются при помощи UCC27425. [See image gallery at teslacoil.ru] Развязка сделана на трёх GDT, один с пятью обмотками от UCC до материночных фетов, и по два трёхобмоточных от материночных фетов до силового моста. Мост обвязан диодами HFA30TB60, TVSами 1.5KE400 и снабберами из керамических конденсаторов на 1000пф с высоким ESR (таким образом, снабберные резисторы оказываются излишни). Резонансная ёмкость последовательно с первичкой — три штуки К78-2 последовательно, ёмкость суммарно 33 нф.

Всё это вместе, несмотря на феноменальную сопливость, даёт около 90 сантиметров разряда, вшестеро превышая длину резонатора (вторички). Пиковая мощность — около 15 киловатт, судя по показаниям датчика тока в первичке.

Когда-нибудь, когда катушка перестанет представлять собой кучу соплей, окажется оформлена в корпус, и будет стабильно и эффективно работать, я подробно распишу нюансы её работы, и, возможно, составлю схему и инструкцию по сборке аналога (если статья Эрика не окажется для кого-либо исчерпывающей).

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post QCW DRSSTC first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Катушка работала неплохо, но тем не менее результаты были как-то не очень, не достигалась даже длина вторички. И, наигравшись с возможными коэффициентами связи и конфигурациями резонаторов, я решил поставить в первичный контур резонансный конденсатор, постепенно изменяя его номинал простым перекидыванием контакта между выводами последовательно спаянных десятка К78-2 1000в 0.1 мкф, и подбираясь таким образом к полному двойному резонансу. Результаты оказались весьма впечатляющи (до полуметра разряда с 33 см вторички), но, к сожалению, из-за отсутствия ZCS и вообще общей безалаберности конструкции очередного захода экспериментов вынесло в коллекцию дохлых деталей два полевика из четырёх. Как только найдутся душевные силы — заменю и продолжу.

Тем не менее, несмотря на то, что катушка греется, нестабильна, и вообще довольно убога, и может работать в очень узком диапазоне режимов прерывателя и с крайне низкой средней мощностью, доказана работоспособность небольшой DRSSTC не на IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором), а на полевиках, несмотря на меньшую толерантность последних к большим импульсным токам, протекающим в первичном контуре. Учитывая возможность параллелить полевые транзисторы в больших количествах (в отличие от IGBT), это всё открывает интересные перспективы по созданию большой катушки на полевиках, каковые сильно дешевле мощных биполяров.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Работа и эксперименты продолжаются.

The post DRSSTC: неспешное ковыряние first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

В общем случае типичная SSTC представляет собой устройство из нескольких основных блоков.

1. Силовая.

Основная часть катушки — силовая, возможные решения — полумост или мост (мост представляет собой просто два полумоста, соединённых так, чтобы раскачивать первичную обмотку с удвоенной амплитудой). Полумост представляет собой два последовательно соединённых полевых транзистора (MOSFET, далее просто фет), поочерёдно открывающихся и закрывающихся за счёт прямоугольного сигнала с драйвера. Вдаваться в теорию работы не буду, ей посвящены мегабайты текста в других местах. Для повышения выживаемости фетов последние обвязаны ультрабыстрыми диодами: один последовательно и один параллельно, и саппрессорами на нужное напряжение (для нас — 400 вольт, например, вполне пойдёт). Первичная обмотка располагается между средней точкой фетов и средней точкой из двух силовых плёночных конденсаторов, таким образом первичная обмотка качается от 0 до Vпит каждый такт работы. Недопущение открытия обоих транзисторов одновременно (такое зовётся словом «сквозняк» — по сути, закорачивание всей схемы через феты) обеспечивается т.н. дед-таймом, временем, когда оба фета закрыты. Также очень желательна обвязка фетов снабберами (RC-цепочка от стока к истоку, где характерный порядок R — 5-20 Ом, а C — 500-2000 пФ), каковые сильно увеличивают теплопотери и нагрев транзисторов, но зато весьма надёжно защищают их от бабахов — за надёжность платим нагревом.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Основное преимущество полумоста: нужно вдвое меньше деталей. Основное преимущество моста: вдвое большая возможная мощность.

В данной катушке использован полумост из соображений компактности. Но ничто не мешает расширить его до моста, что вскоре и будет сделано в следующей конструкции того же класса.

2. Управление (развязка сигналов).

Развязка необходима, чтобы гальванически отвязать друг от друга управление фетов. Применительно к катушке стоит говорить только о двух типах развязок: трансформаторная (GDT, gate-drive transformer) и оптическая (на оптронах). GDT представляет собой небольшое ферритовое кольцо, на котором максимально плотно друг к другу намотаны три (или пять для моста) обмотки: одна подключённая к драйверу и две (четыре) — к затворам-стокам соответствующих транзисторов силовой части. Оптрон — небольшая микросхемка, содержащая светодиод и фототранзистор, сигнал передаётся за счёт мерцания светодиода.

Преимущества GDT: минимум настройки, элементарное управление, значительно более низкая стоимость и простота изготовления, автоматическое формирование дед-тайма. Недостатки — необходимо отыскать хороший феррит и рассчитать и качественно намотать сам GDT — подробнее об этом писал BSVi в своей статье. Важно: при подключении необходимо следить, чтобы управление затворами транзисторов происходило в противофазе (как того требует топология полумоста). Преимущества оптронов: точное управление и минимум искажений сигнала. Недостатки — куча компонентов (на каждый канал (4 для моста, 2 для полумоста): оптрон, его обвязка (в том числе SMD керамика на ноги) и питание), необходимость формировать дед-тайм, сложность в работе, а ещё оптика страдает от помех от трансформатора Тесла.

Мой выбор — однозначно GDT.

При его использовании, кстати, желательно поставить стабилитрон на 15 вольт между истоком и затвором фета. Я их не использовал, и так всё работает, но лучше его там иметь, чтобы исключить пробой по затвору из-за глюков GDT, каковые могут возникать при издевательствах над катушкой в процессе настройки.

3. Драйвер.

Для управления достаточно «тяжёлыми» затворами транзисторов необходимо обеспечивать изрядный импульсный ток. Для этого используются специальные микросхемы, наиболее известные — серии UCC, например, UCC23721. Бывают одноканальные (выше мощность каждого отдельного драйвера, но необходимо ставить по микросхеме на каждый канал), двойные (два драйвера в одном корпусе), а также инвертирующие и неинвертирующие и с логическим вкл-выкл (он же ENABLE) или без оного. В ранее мной виденных схемах катушек Тесла на транзисторах использовались UCC27321 — 27322, одноканальные. Но, оказывается, существует замечательный драйвер UCC27425, который представляет собой идеальный вариант: содержит два канала, один инвертирующий, и второй прямой (индекс 5 в конце обозначения), а также ENABLE (индекс 4), что позволяет как подключать к нему прерыватель, так и превращать прямой сигнал в два — обычный и инвертированный. Единственный его недостаток — не очень большая мощность (4 ампера в импульсе), но, тем не менее, его полностью хватает для тягания довольно тяжёлых 47n60 полевиков. Таким образом, схема драйвера упрощается до одного единственного корпуса DIP8. На ноги микросхемы по питанию обязательно необходима SMD-керамика максимально имеющейся ёмкости (у меня 10 мкф). Никаких танталов, керамика и только керамика.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

4. Генератор.

Генератор — задатчик резонансной рабочей частоты колебаний первички. Самый очевидный способ, в то же время самый неэффективный: использовать внешний генератор, например, на TL494, UC3825, IR2153 или другой соответствующей. Неэффективен он тем, что точная подстройка в резонанс без обратной связи от вторички практически невозможна: любое изменение условий работы, даже просто сам факт появления разряда, мгновенно унесёт рабочую частоту достаточно далеко для выхода из резонанса. Более прогрессивно и удобно просто использовать антеннку, которая будет ловить сигнал. Обрезая верх и низ принимаемого ей синусоидального сигнала при помощи вилки из диодов Шоттки, мы получаем прямоугольный сигнал (фактически логические 0 и 1) на входе драйвера. Ещё лучше вариант — ФАПЧ (PLL), фазовая автоподстройка частоты: внешний генератор, фаза и частота которого подстраиваются тем же способом — антеннкой, но это отдельная тема, и не факт, что PLL может быть лучше автогенератора. Тема требует более подробного изучения.

Как вариант, вместо антеннки можно использовать трансформатор тока с низа вторичной обмотки. Этот метод в общем случае сильно надёжнее, но несильно удобнее.

В этой конструкции использована антенна как наиболее простой и удобный способ.

5. Прерыватель.

[See image gallery at teslacoil.ru] Для уменьшения средней мощности, прокачиваемой сквозь катушку, и получения трескучих красивых разрядов, сигнал необходимо рвать. Благодаря наличию у UCC27425 ENABLE-входов, достаточно просто подключить к ним выход элементарного генератора на 555-м таймере. 555 не самая удобная для этого микросхема, но, определённо, самая простая и популярная. Использованная схема чуть отличается от общепринятой включением переменных резисторов. Более продвинутая версия может содержать в себе второй таймер для прерывания первого — т.н. burst-mode, двойное прерывание.

Короче, топология этой катушки: автогенератор с GDT и полумостом, драйвер UCC27425, феты FCA47N60, обвязка саппрессорами 1.5КЕ400A и ультрафастами HFA30TB60.

Резонатор (вторичная обмотка) — примерно 250 кгц частотой, размеры 11х16 см, провод 0.2 мм. Тороид свит из медной трубки и представляет полностью разомкнутый виток для уменьшения ВЧ-нагрева оного. Высота первички относительно вторички подобрана довольно точно для достижения тока в первичном контуре около 30А (предельный для диодов). Количество витков особой роли не играет, поскольку ток зависит чуть менее, чем полностью только от коэффициента связи обмоток, а оный настраивается положением первички.

[See image gallery at teslacoil.ru] Порядок сборки и настройки примерно таков. Вначале конструируем связку прерыватель-драйвер. Далее мотаем GDT. Используя внешний генератор на частоту близкую к нашей рабочей, проверяем работоспособность драйвера. Делаем силовую часть (лучше всего на радиаторе от процессора компа, они почти идеальны для этого, только просверлить дырки под крепёж фетов и диодов), не забывая изолировать все детали прокладками от радиатора, подключаем свободные выводы GDT к затворам и истокам и смотрим, как он справляется с передачей сигнала на ёмкостную нагрузку затвора. Если сигнал хороший (более-менее ровный прямоугольник), значит всё работает как следует. Других вариантов (плохой сигнал) тонны, как с ними справляться — по ссылкам внизу, масса теории и практики по теме. Собственно, после этого остаётся дособрать питание силовой части, подключить резонатор и аккуратно, через латр и балласт, попробовать запустить катушку. [See image gallery at teslacoil.ru] При отсутствии реакции надо подёргать положение и размер антенны, а также попробовать сменить фазировку первичной обмотки.Нужно мониторить ток в первичке (например, трансформатором тока на ферритовом колечке подходящей проницаемости) и настраивать положение первичной обмотки так, чтобы он не превышал рабочий для диодов и/или транзисторов.

Самое ценное: схема. Постарался сделать её как можно более понятной и читаемой. Внимание, у 555 для удобства изображения нумерация ног произвольная — не путать и делать согласно их реальному нумерованному порядку, а не геометрическому расположению на схеме! Минусы питания и драйвера — не соединять.
UPD: исправил мелкий косяк в схеме: точка пересечения антенны, входа драйвера и диодов Шоттки 1n5818. Их всех следует спаять вместе.
ДЛЯ ЭТОЙ СХЕМЫ НЕ ПОДОЙДЁТ НИКАКАЯ МИКРОСХЕМА ДРАЙВЕРА, КРОМЕ UCC27425. Я НЕ ЗНАЮ АНАЛОГОВ, Я НЕ ЗНАЮ ГДЕ ЕЁ КУПИТЬ, МНЕ БЕСПОЛЕЗНО ПИСАТЬ ПО ЭТОМУ ПОВОДУ. Спасибо за понимание.

СХЕМА УСТАРЕЛА и оставлена здесь из исторических соображений и наличия в ней простого прерывателя. Больше нет необходимости приобретать дорогие 47N60 и диоды; их можно заменить дешёвыми и намного более надёжными IGBT. Пролистайте ниже для более свежей и актуальной схемы.

Полностью собранная катушка умещается внутрь корпуса от питальника компа, и остаётся довольно много места в запасе под что-нибудь ещё.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Рекомендуемые к изучению ссылки (без них я вряд ли бы что-то сконструировал):

http://stevehv.4hv.org/SSTCindex.htm — основная референтная страница от гуру полупроводниковых катушек, Стива Варда. Его самая популярная для копирования катушка SSTC-5 частично послужила основой для данного моего проекта.

http://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/ — расчёт и применение GDT от BSVi.
http://rayer.ic.cz/teslatr/teslatr.htm — некто RayeR, годный чех с годными катушками и идеями.
http://www.richieburnett.co.uk/sstate.html — Richie Burnett, мастрид в области теории работы катушек. В том числе http://www.richieburnett.co.uk/mosfail.html — причины умирания мосфетов и http://www.richieburnett.co.uk/sstate2.html — теория работы драйвера SSTC.
http://danyk.wz.cz/ — ещё один годный чех, в том числе с весьма сумасшедшими проектами, типа видеорентгена.
http://flyback.org.ru/viewforum.php?f=9 — раздел Флайбека по SSTC, ценен количеством хоть как-то запущенных констрактов, и даже некоторых успешных.

По ссылкам с ссылок сверху можно найти ещё кучу всякого интересного по теме.

11.07.12

[See image gallery at teslacoil.ru] Довёл до корпусирования ещё две полумостовых SSTC с прерывателем на микроконтроллере от sifun’а. Основные отличия и усовершенствования в сравнении с первой версией:

1) Антенна заменена на трансформатор тока, намотанный на ферритовом синем колечке EPCOS — приблизительно 50 витков — и надетый на провод вторички, идущий на заземление. Он намного проще и надёжнее, чем антенна. Смена фазировки осуществляется теперь не перепаиванием проводов первички, а сменой направления входа провода заземления в кольцо транса тока.
2) Феты заменены на IGBT. От полевых транзисторов в импульсных преобразователях пора отказываться навсегда, оставив их для того же, для чего в своё время оставили лампы: для высокочастотных применений (например, IRFP460A раскачивается на 27 МГц с неплохим КПД). Современные IGBT дешевле, мощнее, надёжнее и имеют больший КПД, чем аналогичные полевики. Одно из возможных решений, например — HGTG20N60A4D, или почти любые IGBT серий IRG4 и IRG7.
3) Диодной вилке добавлен стабилитрон между верхним диодом и минусом драйвера. Вместо стабилитрона можно поставить белый или синий светодиод, что оказывается очень удобно: он мигает в такт импульсам интерраптера.
4) Как в полномостовой катушке, заземление вторички сделано на сеть через конденсаторный делитель из К78-2.
5) Катушке добавлена схема, обеспечивающая её невзрываемость, а именно — UVLO: undervoltage lockout. Это несложная трёхногая микра (DS1233D-5+) в корпусе TO-92, которая просто резко обрубает питание драйвера при падении напряжения ниже установленного уровня (например, 11 вольт). Таким образом исключается ситуация, при которой на затворах транзисторов полумоста оказывается напряжение ниже установленного и исключается вариант их недооткрытия, который является причиной 90% всех взрывов и отказов силовых преобразователей в случае катушек Тесла.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Прерыватель на контроллере Attiny13 снимает напряжение с двух переменных резисторов по 10К, один из которых регулирует ширину импульса, а другой — частоту. Частота меняется в диапазоне от 2 герц до ~1-2 кГц (точно не припомню), ширина импульса — до 1/5 (20%) текущей частоты прерывателя. Таким образом, максимально возможное среднее потребление не превышает при любых настройках интерраптера примерно 400-500 Вт.

Данная катушка доступна к сборке на заказ.

Схема:

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Полумостовая SSTC first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

Именно эту конструкцию я использую для засвечивания плазменных шаров, теста вакуумной системы и в качестве основного источника высокочастотного поля.

Правильный качер имеет довольно мало общего с классической схемой на биполярном транзисторе. Это автогенератор на полевом транзисторе (мосфете), управляемом сигналом с низа вторички через диоды и драйвер. Транзистор качает параллельный контур в классе Е, состоящий из силовых плёночных конденсаторов и первички качера. Запитывание контура и фета происходит через дроссель. Оптимальная частота вторичной катушки — около мегагерца. Благодаря мягкому переключению транзистора — ZVS и ZCS одновременно — теплопотери на нём минимальны, а общий КПД системы превышает 90%. Общее потребление порядка 60 ватт от импульсного источника питания 15В 3.8-4А. [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

В качестве мосфета взят irf3205, в качестве драйвера — IXDD414. Дроссель содержит около 15 витков толстого провода в лаке (порядка 1.5-2 мм диаметром). В первичной обмотке четыре витка толстого провода, намотанного на самой нижней части вторички, во вторичке — около 500-600 витков 0.33 мм эмалированного на каркасе 14х8 см. Последовательно с первичкой стоит отделяющий постоянку конденсатор, 10 мкф SMD керамика. Такими же конденсаторами обвязаны драйвер и питание. Перед драйвером следует поставить резистор в ~100 ом для защиты, и 10 кОм на землю для обеспечения самостоятельного начала генерации.

Основная тонкость настройки: следует подбирать ёмкость силовых плёнок и количество витков дросселя одновременно с положением первички относительно нижнего витка вторички для достижения оптимальной формы на осциллограмме сигнала на стоке полевика (полусинус класса Е).

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

По питанию следует подавать 12-15 вольт, 2,5-4А. Идеальны соответствующие источники питания от ноутбуков.

Качер такой конструкции занимает небольшую платку размерами 5х5х4 см без учёта питальника.

Собрано уже три конструкции с разными резонаторами и параметрами контуров, все стабильно работают успешно в течение продолжительного времени практически без нагрева деталей.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Правильный качер first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Пробовали запускать совместно обе большие катушки. Результат восхитил. Целующиеся стримеры выглядят крайне феерически, можно просто смотреть на это и смотреть. Максимальный совместный пробой получился около 220 см, больше просто не хватило помещения. И мощности проводки. В процессе пришлось чинить сгоревший ЛАТР, регулировавший обороты разрядника моей катушки.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Кроме прочего, удалось заснять на фото впервые в этой стране (насколько мне известно. Ладно, ладно, не впервые, TeslaFX это делали, может, и ранее, но фотографий и видео в открытом доступе у них всё равно нет.) исполняемый номер: разряды из пальцев подключенного к катушке Тесла человека. Разумеется, не из самих пальцев (из самих пальцев БОЛЬНО), из специальных перчаток, на них надетых. В скором времени расскажу, как это делается.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Видео снимал Ёж — у меня временно мёртв фотоаппарат, который это умеет. Фотоснимки здесь вперемешку мои и Ежа, те, где разряды более синие — скорее его, где более розовые — вероятно, мои.

Под конец случилась весьма неприятная штука. На последней сессии пускания искр мы забыли подключить заземление к моей Blackmoon SGTC. В результате у неё подплавился и воспламенился пластик круглой херни, удерживавшей вторичку в вертикальном положении, причём заметили это только спустя несколько минут и случайно. Вторичка выжила просто чудом. Еле оттёр её от сажи.

Ещё парочка фотоснимков и видео — ниже. Остальное лежит в фотогалерее.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Мини-теслатон first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.

[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] Первый вариант был собран на соплях в лучших традициях этого способа. После проверки работоспособности и настройки оно было оформлено в некое подобие корпуса, в каковом виде и пребывает поныне. Сразу разочарую, схема на редкость дурацкая, по крайней мере, в моём исполнении. Транзисторов была сожжена целая горсть, прежде чем удалось добиться хоть сколько-то стабильной работы. Главная проблема — нагрев балластной RC-цепочки, расположенной между плюсом питания и стоком полевика, и служащей для ограничения тока через транзистор во избежание самовзрыва последнего. [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] Греется она совершенно безобразным образом, не спасает даже пара мощных кулеров. Сейчас там стоит около 1 мкф плёнки и 50 ом 100 вт резистор.
Общий смысл конструкции такой же, как и у обычного качера. Полевик (сейчас даже не помню что там стоит, но напряжение-ток у него должны быть не менее 400-500В и 6-10А) дополнительно защищён стабилитроном 1,5КЕ12; переменный резистор на 10 килоом позволяет в некоторой степени регулировать скважность и изменять форму и пушистость разряда. В крайнем положении транзистор вообще запирается. [See image gallery at teslacoil.ru] Питание на сток идёт через один диод, что создаёт заметно удлинняющие разряд пульсации напряжения и изрядно ограничивает потребляемый качером ток из розетки. При замене его на диодный мост исчезает характерный гул и пушистость стримеров сильно возрастает, но зато падает их длина и дико возрастает потребляемый ток. [See image gallery at teslacoil.ru] Вторичка намотана проводом 0.18 мм, имеет длина 27 см и диаметр 5. Первичка, как видно на снимках, содержит примерно 6 витков и растянута на 2/3 длины вторички.

Разрядик имеет длину примерное 6-7 см, негорячий (по крайней мере, с конца) и некусающийся, можно спокойно ловить в палец. Все картинки на тему — в галерее.
[See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru] [See image gallery at teslacoil.ru]

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

Щелкните здесь для просмотра встроенного видео.

The post Сетевой качер first appeared on Катушки Тесла и все-все-все.