Witam serdecznie wszystkich forumowiczów
Jestem w trakcie budowy swojej pierwszej SSTC inspirowanej w dużej mierze konstrukcją c4r0, którą pewnie wszyscy znają lub kojarzą. Wcześniej miałem już przyjemność nabrać doświadczenia przy konstruowaniu dwóch małych VTTC na lampach PL504 i GU50. Wracając do STTC, poniżej umieszczam krótki opis konstrukcji:
Uzwojenie pierwotne stanowi 12 zwojów z przewodu 1.5 mm2 nawiniętego na rurę o średnicy 160 mm, a uzwojenie wtórne nawinięte zostało drutem DNE 0,2 mm na rurze o średnicy 110 mm na długości 400 mm. Spodziewana częstotliwość rezonansowa uzwojenia wtórnego to około 200 kHz.
Komentarz: Uzwojenia SSTC
Układ formowania impulsów i driverów został wykonany według schematu c4r0 z drobnymi modyfikacjami. Sygnał antenowy doprowadzony jest poprzez kondensator 100nF do negatorów. Wykorzystano układ bramek logicznych SN74HC14N. Sygnał przerywacza doprowadzny jest do tranzystorów NPN odpowiadających za sygnalizację pracy przerywacza i zwieranie sygnału antenowego do masy. Do sterowania GDT zastosowano scalone drivery TC4421 i TC4422. Na płytce, w pobliżu zasilania układów scalonych, znajdują się kondensatory odsprzegające o wartości 2,2 μF.
Przerywacz w odróżnieniu od konstrukcji c4r0 wykonany został na układzie TL494. Jego częstotliwość pracy może wynosić od kilku do kilkunastu Hz a wypełnienie od 0-100%.
Komentarz: Płytki sterowania od strony elementów. Uszkodzone drivery zostały już wylutowane.
Komentarz: Płytki sterowania od strony ścieżek. Uszkodzone drivery zostały już wylutowane.
GDT posiada 15 zwojów na każdym uzwojeniu. Uzwojenie pierwotne wykonano z dwóch przewodów połączonych równolegle, a uzwojenia wtórne wykonano z pojedynczych drutów. Wszystkie skręcono razem naprzemiennie i nawinięto równomiernie na rdzeń toroidalny. Przebiegi bramkowe sprawdzone oscyloskopem były prawidłowe. Czasy narastania i opadania zbocza wynosiły około 200 ns.
Komentarz: Test układów sterowania "na stole".
Komentarz: Przebiegi bramkowe MOSFETów. Proszę zignorować kursory na oscylogramie.
Półmostek wykonany jest zgodnie ze schematem c4r0. Mostek Greatza podaje napięcie na kondensator filtrujący 330 μF/400V. Wygładzone napięcie trafia na dzielnik z dwóch kondensatorów polietylenowych o pojemności 1 μF i dwa tranzystory MOSFET IRFP460, odpowiednio zabezpieczone diodami schottky'ego (1N5822 blokująca diodę w strukturze, i równoległa do wyprowadzeń drenu i źródła MUR860).
Komentarz: Półmostek od strony elementów.
Komentarz: Półmostek od strony ścieżek.
Schemat całej konstrukcji przedstawiony jest poniżej:
Komentarz: Schemat ideowy całej elektroniki SSTC.
Przejdźmy do kwestii uruchomienia i wspomnianej usterki. Zestawiony układ wyglądał następująco: przerywacz i sterownik zasilone zostały napięciem 12 V z zasilacza impulsowego. Ustawiono małą częstotliwość przerywacza (ok 1 Hz) i duże wypełnienie sygnału (a przez to dłuższy czas blokowania sygnału antenowego). Dało się słyszeć jego pracę na GDT. Uziemienie uzwojenia wtórnego stanowił drut miedziany pogrążony w ziemi przed domem. Antena sprzężenia zwrotnego została umieszczona w odległości około 10 cm od uzwojenia pierwotnego, dolnym końcem na wysokości dolnej krawędzi uzwojeń. Następnie załączono autotransformator, który przez żarówkę 200 W połączono z układem półmostka. Przy stopniowym podwyższaniu napięcia na autotransformatorze, przy wartości około 15 V, nastąpiła eksplozja dwóch układów driverów TC4421 i TC4422, jeden po drugim, w odstępie niecałej sekundy. Wybuchowi nie towarzyszył dym a jedynie strzał i błysk. Podejrzewam możliwość zbieżności między okresem pracy przerywacza, a uszkodzeniami kolejnych driverów.
Uszkodzeniu uległy same układy scalone driverów. Diody 1N5819 zabezpieczające drivery od strony GDT są sprawne. Także układ przerywacza i formowania impulsów z anteny pozostały nienaruszone i działają po ich zasileniu i pomiarach. Bramki logiczne podające sygnał wejściowy na drivery również są sprawne.
Komentarz: Uszkodzony driver TC4422
Komentarz: Uszkodzone drivery
Cały układ był wcześniej testowany przy zasileniu mostka napięciem 12 V z zasilacza impulsowego oraz obciążeniem w postaci rezystancji 7,5 Ohm. Sygnał antenowy był wówczas zastąpiony generatorem na układzie NE555 pracującym z częstotliwością 189 kHz. Pozostałe układy zasilane były zasilaczem laboratoryjnym.
Opisywana sytuacja to pierwsza i jedyna do tej pory nieprawidłowość od początku budowy SSTC. Względem warunków testowych, podczas uruchamiania SSTC, można było wyróżnić następujące różnice:
- rzeczywista antena zamiast generatora na NE555
- zasilanie układów przerywacza i sterownika zasilaczem impulsowym, a nie laboratoryjnym
- zasilanie mostka autotransformatorem bez separacji od sieci, a nie niskim napięciem z zasilacza impulsowego
- połączenie masy sterowania z przewodem PE przez zasilacz impulsowy; teoretycznie to nie powinno być istotne, ponieważ separację i tak zapewnia GDT, który nie został przebity, jednak jest to jedyne połączenie galwaniczne masy sterowania z instalacją elektryczną
- obciążenie mostka uzwojeniem pierwotnym, a nie rezystancją
Jaka może być przyczyna uszkodzenia układów TC4421 i TC4422?