[WIP] SSTC by luka1755
: 16 lut 2016, 12:43
Na początek witam wszystkich miłośników wysokich napięć. Na forum jestem już od jakiegoś czasu, jednak dopiero teraz postanowiłem się zarejestrować. W tym roku kończę naukę w zawodzie technik elektryk, mimo to od małego hobbystycznie zajmuję się elektroniką. Zbyt dużej wiedzy w tym zakresie nie posiadam, ale myślę, że jakieś tam podstawy znam
Około 2 lata temu zabrałem się za budowę SSTC według projektu z portalu naukowego http://www.portalnaukowy.edu.pl/index.p ... &Itemid=90. Niestety wtedy nie posiadałem żadnej wiedzy na temat SSTC i nic z tego nie wyszło, tzn. raz zadziałała, ale na tym się skończyło. Próbowałem zasięgnąć pomocy na elektrodzie, jednak wszelkie rady okazały się być bezużyteczne, w związku z czym projekt porzuciłem.
Tak sobie minęły te 2 lata i zachciało mi się ponownie uruchomić SSTC. Wprowadziłem kilka poprawek i uruchomiłem. Skończyło się wielkim BUM i garścią spalonych półprzewodników. Chcąc ograniczyć wydatki do minimum, zacząłem przeglądać różne projekty SSTC i DRSSTC tutaj na forum oraz na elektrodzie. Gdy uznałem, że wiem już wystarczająco, przystąpiłem do wykonania SSTC ponownie.
Uzwojenie wtórne pozostało z poprzedniej wersji, cała reszta się zmieniła. Jako generator wykorzystuję dość popularny układ z antenką i NE555, z tym, że zamiast antenki mam na stałe zamontowany generator na TL494 (wypełnienie ustawione na 50%). Dodanie wyłącznika do NE555 pozwoliło na możliwość wyboru pomiędzy pracą ciągłą, a przerywaną. Przeglądając internet natknąłem się też na schematy generatora na TL494 pozwalające na puszczanie muzyki z SSTC. To samo wykorzystałem w tym projekcie. Dźwięk podaję przez kondensator 100nF MKT na pin 4 TL494 uzyskując efekt grającej cewki (nie ma tego na schematach). Wzmacnianiem i odwracaniem sygnału zajmują się układy TC4421 i TC4422 zasilane z 12 V i zabezpieczone diodami schottkiego, następnie sygnał trafia na GTD i dalej na półmostek. GDT wykonane tak jak większość radzi, czyli rdzeń z materiału 3E25, 3x16 zwoi (splecione ze sobą) i podłączone do mostka z zachowaniem odwrócenia przebiegu na jednym z mosfetów. Oczywiście wszystkie układu scalone posiadają kondensatory odprzęgające. Półmostek to nic innego jak popularny układ na IRFP460 (dokładnie IRFP460LCPBF 500 V, 20 A). Jako diody eliminujące diody w strukturze mosfetów zastosowałem MBR2545CT (45 V, 30 A), diody eliminujące szpile to ultraszybkie STTH8R06D (600 V, 8 A, 25 ns). Na bramkach rezystory węglowe 12 Ω, równolegle do nich diody domykające 1N5819 włączone zaporowo do bramek mosfetów. Sygnał bramkowy obcinany przez diody zenera na 15 V (1N5352BG). Całość dopełniają dwa kondensatory WIMA MKP10 1 μF (400 V DC, 250 V AC). Uzwojenie pierwotne to rura o średnicy 110 mm, na niej nawinięte 11 zwoi linką 6 mm2 (max 10, nie jestem w stanie dokładnie powiedzieć, gdyż brak oznaczeń). Wysokość zwojnicy to 405 mm. Natomiast uzwojenie wtórne to rura o średnicy 75 mm, na niej około 1540 zwoi nawiniętych drutem DNE 0,25 mm na wysokość 150 mm, co daje częstotliwość rezonansową na poziomie około 372,72 kHz (tak wiem, dużo ).
Co do zasilacza nie będę się zbytnio rozpisywał. Są to stabilizatory na 5 i 12 V, tranzystor, rezystor, kondensatory, diody i trafo.
Płytki projektowane w Eagle, następnie przenoszone metodą termotransferu i trawione. Płytki generatora i driverów są łączone ze sobą za pomocą złącz kołkowych (tak jak stare napędy i taśmy ATA), co umożliwia zmianę generatora w dowolnej chwili na inny. Półmostek został zaprojektowany tak, aby każdy mosfet miał własną i w miarę możliwości symetryczną płytkę.
Drivery, stabilizatory oraz mosfety i diody z mostka są montowane na radiatorach przy użyciu podkładek mikowych i ceramicznych, do tego pasta termoprzewodząca.
SSTC uruchamiałem już na 90 V AC ze sztywnym generatorem, jednak przebiło mosfety (zwarcie między wszystkimi złączami) (wtedy zamiast STTH8R06D były MUR860). Odziwo przebiło je na pracy przerywanej (w CW wszystko było ok). Jako, że w piątek doszły nowe elementy, od razu przystąpiłem do montażu całości, jednak dopiero dziś uruchomiłem SSTC, nie przekraczając przy tym 60VAC, aby nie upalić kolejnych półprzewodników. Podczas uruchamiania dolny koniec uzwojenia wtórnego jest podłączony linką 4 mm2 do specjalnie wykonanego uziomu (odległość ok 15 m).
Aktualnym celem jest uruchamianie cewki na stałe z 120 V AC, nie dopuszczenie do kolejnej awarii, znalezienie innego bezpiecznego dla ludzi i urządzeń elektrycznych sposobu uziemiania uzwojenia wtórnego (bez wykorzystania osobnego uziomu, podyktowane chęcią zaprezentowania konstrukcji na konkursie, gdzie nie są w stanie zapewnić dostępu do uziomu), okablowanie elektroniki, dokończenie obudowy, dopracować generator z antenką (takowy już istnieje, jednak efekty mizerne, myślę też nad przekładnikiem zamiast anteny), torus, a także generator audio z tego schematu:
,
Mając na wglądzie ostatnia awarię, a także kończący się budżet, zwracam się do was użytkowników z prośbą o przeanalizowanie danych, które podałem i ewentualne wskazanie błędów w konstrukcji. Mile widziane wszelkie porady i sugestie.
Uwaga! Oscyloskop, który posiadam nie jest pierwszej nowości, przez co pomiary lekko odbiegają od rzeczywistości. Poza tym przy pomiarze przebiegów bramkowych były wykorzystywane 2 różne sądy i drugi kanał oscyloskopu (pomiar mosfetu T2), który jest znacznie rozkalibrowany i przebieg lubi tam pływać. Oscyloskop ma odłączone uziemienie.
Wszystkie przebiegi badane przy sztywnym generatorze.
Przebieg z generatora za driverami (praca CW, obciążone GDT i mosfetami, brak zasilania mostka, brak uzwojenia pierwotnego) 5 V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy-A_DRIV, masa sondy-B_DRIV:
Przebiegi bramkowe (praca CW, brak zasilania mostka, brak uzwojenia pierwotnego) 5 V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy kanału 2-B, masa sondy kanału 2-A, sygnał sondy kanału 1-C, wyzwalanie z kanału 2:
Przebieg na wyjściu mostka (praca CW, zasilanie chyba ok 15 V DC, brak uzwojenia pierwotnego) 5 V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy-punkt pomiędzy mosfetami, masa sondy-punkt pomiędzy kondensatorami C1 i C2 w mostku:
Przebieg na wyjściu mostka (praca CW, zasilanie było, ale nie pamiętam ile V, podłączone uzwojenia pierwotnego, częstotliwość rezonansowa, widoczne wyładowanie) ? V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy-punkt pomiędzy mosfetami, masa sondy-punkt pomiędzy kondensatorami C1 i C2 w mostku:
Schemat generatora na sztywno: Schemat generatora z antenką: Schemat drivera:
Poprawiony według rad schemat drivera Schemat mostka:
Nowy schemat mostka (płytka jeszcze nie istnieje):
Kilka zdjęć z budowy (na niektórych zdjęciach elementy, które jednak nie znalazły się w SSTC):
Dzisiejsza próba:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=NBjZccCBQs8[/youtube]
Tutaj jeszcze przed awarią:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=ONWWpd1GuS8[/youtube] [youtube]hhttps://www.youtube.com/watch?v=-tnyFZn4XXI[/youtube]
Awaria:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=3pOUUHFRNXA[/youtube]
Jak dla mnie efekty są zadowalające, a co wy forumowicze o tym sądzicie?
edit.
Zamieszczam kolejny film z działania:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=TCA0c8d-QLk[/youtube]
Tutaj przebieg D-S mosfetu T1 (zasilanie niecałe 60 V AC, praca CW, obciążone uzwojeniem wtórnym, częstotliwość rezonansowa) 20 V/div 0,5 μs/div sygnał sondy-D masa sondy-S:
A tutaj przebieg D-S mosfetu T2 (zasilanie niecałe 60 V AC, praca CW, obciążone uzwojeniem wtórnym, częstotliwość rezonansowa) 20 V/div 0,5 μs/div sygnał sondy-D masa sondy-S:
Około 2 lata temu zabrałem się za budowę SSTC według projektu z portalu naukowego http://www.portalnaukowy.edu.pl/index.p ... &Itemid=90. Niestety wtedy nie posiadałem żadnej wiedzy na temat SSTC i nic z tego nie wyszło, tzn. raz zadziałała, ale na tym się skończyło. Próbowałem zasięgnąć pomocy na elektrodzie, jednak wszelkie rady okazały się być bezużyteczne, w związku z czym projekt porzuciłem.
Tak sobie minęły te 2 lata i zachciało mi się ponownie uruchomić SSTC. Wprowadziłem kilka poprawek i uruchomiłem. Skończyło się wielkim BUM i garścią spalonych półprzewodników. Chcąc ograniczyć wydatki do minimum, zacząłem przeglądać różne projekty SSTC i DRSSTC tutaj na forum oraz na elektrodzie. Gdy uznałem, że wiem już wystarczająco, przystąpiłem do wykonania SSTC ponownie.
Uzwojenie wtórne pozostało z poprzedniej wersji, cała reszta się zmieniła. Jako generator wykorzystuję dość popularny układ z antenką i NE555, z tym, że zamiast antenki mam na stałe zamontowany generator na TL494 (wypełnienie ustawione na 50%). Dodanie wyłącznika do NE555 pozwoliło na możliwość wyboru pomiędzy pracą ciągłą, a przerywaną. Przeglądając internet natknąłem się też na schematy generatora na TL494 pozwalające na puszczanie muzyki z SSTC. To samo wykorzystałem w tym projekcie. Dźwięk podaję przez kondensator 100nF MKT na pin 4 TL494 uzyskując efekt grającej cewki (nie ma tego na schematach). Wzmacnianiem i odwracaniem sygnału zajmują się układy TC4421 i TC4422 zasilane z 12 V i zabezpieczone diodami schottkiego, następnie sygnał trafia na GTD i dalej na półmostek. GDT wykonane tak jak większość radzi, czyli rdzeń z materiału 3E25, 3x16 zwoi (splecione ze sobą) i podłączone do mostka z zachowaniem odwrócenia przebiegu na jednym z mosfetów. Oczywiście wszystkie układu scalone posiadają kondensatory odprzęgające. Półmostek to nic innego jak popularny układ na IRFP460 (dokładnie IRFP460LCPBF 500 V, 20 A). Jako diody eliminujące diody w strukturze mosfetów zastosowałem MBR2545CT (45 V, 30 A), diody eliminujące szpile to ultraszybkie STTH8R06D (600 V, 8 A, 25 ns). Na bramkach rezystory węglowe 12 Ω, równolegle do nich diody domykające 1N5819 włączone zaporowo do bramek mosfetów. Sygnał bramkowy obcinany przez diody zenera na 15 V (1N5352BG). Całość dopełniają dwa kondensatory WIMA MKP10 1 μF (400 V DC, 250 V AC). Uzwojenie pierwotne to rura o średnicy 110 mm, na niej nawinięte 11 zwoi linką 6 mm2 (max 10, nie jestem w stanie dokładnie powiedzieć, gdyż brak oznaczeń). Wysokość zwojnicy to 405 mm. Natomiast uzwojenie wtórne to rura o średnicy 75 mm, na niej około 1540 zwoi nawiniętych drutem DNE 0,25 mm na wysokość 150 mm, co daje częstotliwość rezonansową na poziomie około 372,72 kHz (tak wiem, dużo ).
Co do zasilacza nie będę się zbytnio rozpisywał. Są to stabilizatory na 5 i 12 V, tranzystor, rezystor, kondensatory, diody i trafo.
Płytki projektowane w Eagle, następnie przenoszone metodą termotransferu i trawione. Płytki generatora i driverów są łączone ze sobą za pomocą złącz kołkowych (tak jak stare napędy i taśmy ATA), co umożliwia zmianę generatora w dowolnej chwili na inny. Półmostek został zaprojektowany tak, aby każdy mosfet miał własną i w miarę możliwości symetryczną płytkę.
Drivery, stabilizatory oraz mosfety i diody z mostka są montowane na radiatorach przy użyciu podkładek mikowych i ceramicznych, do tego pasta termoprzewodząca.
SSTC uruchamiałem już na 90 V AC ze sztywnym generatorem, jednak przebiło mosfety (zwarcie między wszystkimi złączami) (wtedy zamiast STTH8R06D były MUR860). Odziwo przebiło je na pracy przerywanej (w CW wszystko było ok). Jako, że w piątek doszły nowe elementy, od razu przystąpiłem do montażu całości, jednak dopiero dziś uruchomiłem SSTC, nie przekraczając przy tym 60VAC, aby nie upalić kolejnych półprzewodników. Podczas uruchamiania dolny koniec uzwojenia wtórnego jest podłączony linką 4 mm2 do specjalnie wykonanego uziomu (odległość ok 15 m).
Aktualnym celem jest uruchamianie cewki na stałe z 120 V AC, nie dopuszczenie do kolejnej awarii, znalezienie innego bezpiecznego dla ludzi i urządzeń elektrycznych sposobu uziemiania uzwojenia wtórnego (bez wykorzystania osobnego uziomu, podyktowane chęcią zaprezentowania konstrukcji na konkursie, gdzie nie są w stanie zapewnić dostępu do uziomu), okablowanie elektroniki, dokończenie obudowy, dopracować generator z antenką (takowy już istnieje, jednak efekty mizerne, myślę też nad przekładnikiem zamiast anteny), torus, a także generator audio z tego schematu:
,
Mając na wglądzie ostatnia awarię, a także kończący się budżet, zwracam się do was użytkowników z prośbą o przeanalizowanie danych, które podałem i ewentualne wskazanie błędów w konstrukcji. Mile widziane wszelkie porady i sugestie.
Uwaga! Oscyloskop, który posiadam nie jest pierwszej nowości, przez co pomiary lekko odbiegają od rzeczywistości. Poza tym przy pomiarze przebiegów bramkowych były wykorzystywane 2 różne sądy i drugi kanał oscyloskopu (pomiar mosfetu T2), który jest znacznie rozkalibrowany i przebieg lubi tam pływać. Oscyloskop ma odłączone uziemienie.
Wszystkie przebiegi badane przy sztywnym generatorze.
Przebieg z generatora za driverami (praca CW, obciążone GDT i mosfetami, brak zasilania mostka, brak uzwojenia pierwotnego) 5 V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy-A_DRIV, masa sondy-B_DRIV:
Przebiegi bramkowe (praca CW, brak zasilania mostka, brak uzwojenia pierwotnego) 5 V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy kanału 2-B, masa sondy kanału 2-A, sygnał sondy kanału 1-C, wyzwalanie z kanału 2:
Przebieg na wyjściu mostka (praca CW, zasilanie chyba ok 15 V DC, brak uzwojenia pierwotnego) 5 V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy-punkt pomiędzy mosfetami, masa sondy-punkt pomiędzy kondensatorami C1 i C2 w mostku:
Przebieg na wyjściu mostka (praca CW, zasilanie było, ale nie pamiętam ile V, podłączone uzwojenia pierwotnego, częstotliwość rezonansowa, widoczne wyładowanie) ? V/div, 0,5 μs/div sygnał sondy-punkt pomiędzy mosfetami, masa sondy-punkt pomiędzy kondensatorami C1 i C2 w mostku:
Schemat generatora na sztywno: Schemat generatora z antenką: Schemat drivera:
Poprawiony według rad schemat drivera Schemat mostka:
Nowy schemat mostka (płytka jeszcze nie istnieje):
Kilka zdjęć z budowy (na niektórych zdjęciach elementy, które jednak nie znalazły się w SSTC):
Dzisiejsza próba:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=NBjZccCBQs8[/youtube]
Tutaj jeszcze przed awarią:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=ONWWpd1GuS8[/youtube] [youtube]hhttps://www.youtube.com/watch?v=-tnyFZn4XXI[/youtube]
Awaria:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=3pOUUHFRNXA[/youtube]
Jak dla mnie efekty są zadowalające, a co wy forumowicze o tym sądzicie?
edit.
Zamieszczam kolejny film z działania:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=TCA0c8d-QLk[/youtube]
Tutaj przebieg D-S mosfetu T1 (zasilanie niecałe 60 V AC, praca CW, obciążone uzwojeniem wtórnym, częstotliwość rezonansowa) 20 V/div 0,5 μs/div sygnał sondy-D masa sondy-S:
A tutaj przebieg D-S mosfetu T2 (zasilanie niecałe 60 V AC, praca CW, obciążone uzwojeniem wtórnym, częstotliwość rezonansowa) 20 V/div 0,5 μs/div sygnał sondy-D masa sondy-S: