Плазменный динамик или Ионофон - Аудио - Каталог статей

Итак, что мы имеем. Классический двухтактный ИП без обратной связи, на выходе которого можно подключить хоть понижающий трансформатор и получим импульсный БП.
Задающий генератор - IC1 - TL494 - классический и дешевый ШИМ генератор с 2 усилителями ошибки, мертвым временем (DT) и выведенным наружу входом ШИМ компаратора (3 ножка COMP).
В данной схеме реализована регулировка частоты (R1 R2 C1) - задающее круг, регулировка DT - (R3) и собственно вход аудиосигнала - он подается на вход DTC (там же выставляется мертвое время).
Почему так? Можно использовать было 3 вывод, но я захотел именно так.
Допустим сигнала нет, мертвое время минимальный (хотя тут пауза ... Tl494 есть разные - у некоторых оно аж под 30 процентов минимум!! Мне попалась нормальная, но брак является 30 процентным и очень частым), все хорошо .. На выходах генератора (8 и 11 ноги, C1 и C2) - противофазно прямоугольные импульсы, причем когда, например, первый выход пойдет в состояние 0 - выжидает мертвое время, и только потом второй выход идет в состояние 1! Также и с 2 выходом ... Мертвое время нам вообще нужно для уверенного закрытия ключей (закрываются они не мгновенно), и предотвращения сквозных токов через них.
То есть, увеличив мертвое время мы увеличим скважность выходных сигналов! Энергии в стричник накачает меньше, соответственно в дугу тоже, и ... так, она станет холоднее и менее мощная - то, что нужно!
Получается, у нас усилитель класса .. D! Частота генератора обычно 150-300 кГц, так что более чем достаточно для класса D. Схема включения Tl494, кстати, классическая - более подробно можете ознакомиться в даташити на нее. Единственное отличие - сигналы инвертировать. То есть когда там должен быть 0, на выходе 1 (подтяжка не на землю а на + питания резисторами R4 R5, а эмиттеры транзисторов подключены на минус питания!).
Теперь о блоке R6 R11 T1 T3 Q2 и таком же T2 T4 Q1 R7 R10. Это драйверы для полевых транзисторов. Так как Tl494 непотяне никакого затвора! А транзисторы то у нас (Q3 Q4) не самые слабые - вплоть 20А 600В! Затворы большой емкости ... а на 300 кГц таскать их не так-то просто. Драйверы интересны - вот зачем нужен интересный сигнал с выхода Tl494, и выполнены на комплементарных парах транзисторов КТ815 КТ814, которых здесь предостаточно.
Q2 Q1, кстати, если непонятно по схеме - КП501А.
Теперь о TR1 - ЗАМЕТЬТЕ, обмотку 3-4 мотала НЕ НУЖНО! - Я просто пробовал другой драйвер, где трансформатор был с отводом от первички .. 3-4 не мотать!
Зачем он нужен вообще? У нас же драйвера тут такие крутые! А нужен он для гальванической развязки относительно верхнего ключа Q3. А заодно и нижнего Q4:)
Полевой транзистор управляется относительно его истока (это там где стрелочка рисованная). Затвор-исток это конденсатор существу. Максимальное напряжение на нем 20 вольт обычно. В данном случае так и есть. Вот представьте .. Ключи закрыты, и здесь мы подаем 300 вольт! Полевики, когда они закрыты, - большие резисторы в сотни и тысячи мега Ом сопротивлением. Вот и считайте, сколько будет на истоке верхнего ключа .. 150 вольт. То есть, чтобы его открыть нам нужно подать на затвор (относительно земли всей схемы) 170 вольт - УЖАС! .. А если напряжение в сети упадет, то мы пробьем затвор!. Для этого и TR1 - мы исток Q3 не соединяется с минусом схемы! На вторичных обмотках TR1 будет напряжение по 12 вольт (схема-то от 12В питается). Вот они и подключены - каждая к своему истоку и к своему затвору!. Класс .. Это, кстати, называется GDT (Gate Drive Transformer)
намотке TR1 нужно уделить много внимания! Мотает все обмотки одинаково - по 30 витков (!!!!) т.е. 30 +30 +30! Меньше не советую и больше тоже! Феррит брать хороший, ВЧ. У меня вот стоит НМ2000, да и то жалею ...мощность прокачивается небольшая, но всеравно ...
Стабилитроны включены для того, чтобы защитить затворы от импульсов выше 15 вольт - они есть, поверьте! Встречно включенными, чтобы обрезать и отрицательные импульсы (ведь там у нас есть и +15 и -15 относительно истоков ключей).
Uпит, то есть 150 вольт в данном случае (конденсаторный делитель). Диоды D5 D6 D7 D8 нужны для защиты от самоиндукции - внутренний диод полевик медленный просто ужас! А у нас здесь 50 наносекунд против 450 в полевики. Это делают ультрабыстрые диоды D7 D8, а Шоттки блокируют внутренний диод полевик, потому что если он сгорит то Исток-Сток просто будет закорочены. Можно диодов и не ставить - с строчника самоиндукции всплески допустимые, но схема разрабатывалась не только как универсальная, но и как ... источник питания твердотельной катушки Тесла (наверное, в следующей части расскажу о ее работе и подключении, так как она уже работает!).
Ключи можно поставить менее мощные - например IRF840 IRF740, но с напряжением исток-сток не менее 400 вольт! На нужный ток, соответственно. Я поставил такие мощные ключи, так как они у меня были. И диоды - тоже. Шоттки на ток ключа, напряжение от 100 вольт. Ультращвидки - на ток где 1 / 2 - 3 / 4 тока ключа и напряжение 400 вольт!
Конденсаторы делителя - пленочные и только!!
Конденсаторы фильтра - 600 МКФ хватает .. Вроде)
Различаем значки земель схемы! НИ Не подключайте МИНУС СИЛОВОЙ ЧАСТИ к нейтрали! А вот минус высоковольтного выхода - можно ...
О пуске схемы - для начала - от ЛАТР, или за отсутствием вышеназванного - от 50 вольтового трансформатора. Далее при напряжении более 150 вольт через балласт - плитку или лампочку .. ну или дроссель. А можно и просто предохранитель ампер на 7-10!
Затем включаем в 220 сначала через лампу 200 ватт. Гоняем его так. Затем лампу меняем на предохранитель 10А. Если предохранитель сгорает, а с лампой все ОК - ставим термистор с нужными параметрами.
первичку строчника убираем, и мотает:
Для 50 вольт - 8 витков
Для 220 (300) вольт - 35 витков, и уменьшаем до приемлемого нагрева транзисторов и мощности! Не стоит сразу мотать 25 ... поверьте! 3. Налаживание После того как схема собрана и состоялся прогон на холостом ходу пора покрутить ручки R2 и R3. R2 ставим так, чтобы было наименьшее сопротивление (наибольшая частота - где 454 кГц). R3 ставим в нижнее (по схеме) положение - чтобы на 4 ноге был минус питания. Зажигаем дугу. Если не зажигается - увеличиваем R2 до стабильного горения. МЕНЬШЕ уменьшается уже Ненад, поэтому R1 можно увеличить, чтобы не заходить в "мертвую зону", где устройство будет индукционным нагревателем с сердчеником строчника качестве рабочего тела. Ставим R3 в среднее положение. Подаем сигнал - НЕ С АУДИОКАРТОЧКЫ, а с усилителя, чтобы напряжение на выходе было максимум где-то 5 вольт. Крутим ручку громкости на усилителе.Под какую нибудь музычку Rammstein на полной громкости (всмысле чтобы плеер был на максимуме). Добиваемся нормального качества. Может потребуется небольшой прогрев строчника в течении 1-2 минут.Подкручивает ручку громкости до такого состояния, чтобы была макс. громкость и не было препятствий и треску. Подвигайте электроды (отверткой с толстой ручкой, например). Может понадобиться немного времени, чтобы откалибровать систему. Громкость вх. сигнала выше полученной не поднимает - не поможет, хотя покрутите R3 в верхнюю сторону (по схеме) - может помочь и добиться большей громкости при отсутствии препятствий. Если дуга очень нестабильна, движет R3 вниз (по схеме), однако перед этим лучше покрутить R2 - увеличить его. Все достаточно просто, и если хоть какой звук есть, устройство правильно работает - просто его нужно наладить и, возможно, прогреть. Ручку R3 после наладки больше не крутим, ручку громкости усилителя лучше немного модификоваты - допаяты резистор, чтобы не дать опору этой цепи уменьшится ниже некоторого, при котором ионофон даст треск и т.п. Теперь о R2 - ее крутить можно - увеличивая ее сопротивление мы повышаем КПД устройства, снижая частоту и соответственно не нагревая сердечник строчника (выше 100 кГц на него подавать не рекомендуется, хотя я подаю и он просто греется от насыщения). Вместе с этим растет мощность дуги, причем серьезно - от 50 вольт с 8 витками она только так превращает канцелярские скрепки (разогнуть) в бенгальский огонь, равно как и тонкие гвозди. Вместе с этим растет громкость, и это может оказаться полезным. Однако потребление тоже, естественно, возрастает. А вообще, громкость проще всего изменить не только частотой, но и уменьшением количества витков первички строчника. Все просто) 4. Результаты. Ионофон это самый низко-ККДешний устройство в плане звуковой мощности. Только подумайте, сколько энергии уходит на ионизацию, нагрев, излучение света, ИК, УФ ... и лишь малая часть идет на механическое колебание. примеру мой устройство при питании от 50 вольт кушает 0.7А, а звучит как динамик на 4 ваттах. Зато, если снизить частоту килогерц до 80, то КПД в плане тока и напряжения возрастет до 80 процентов. Возможно:). Зачем все эти танцы? Ну, вопервых самый странный динамик в мире:). Во-вторых это лучший звувидтворювач в плане качества в СЧ и ВЧ диапазонах.Вот в НЧ - подвела. Качество качеством, а вот громкость занижает .. Дуга просто не может хорошо воспроизводить низы. Работает все стабильно, греется мало .. Классно! Несколько фоток устройства: