Controlador Flyback Transformer per a principiants: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

L'esquema s'ha actualitzat amb un transistor millor i inclou protecció bàsica del transistor en forma de condensador i díode. La pàgina "anar més enllà" inclou ara una manera de mesurar aquests il·lustres pics de voltatge amb un voltímetre

Un transformador flyback, de vegades anomenat transformador de sortida de línia, s'utilitza en televisors CRT antics i monitors d'ordinador per produir l'alta tensió necessària per accionar el CRT i la pistola electrònica. També tenen bobinatges auxiliars de baixa tensió que els dissenyadors de televisors utilitzen per alimentar altres parts del televisor. Per a l’experimentador d’alta tensió, els fem servir per fer arcs d’alta tensió, cosa que us mostrarà com fer aquest instructiu. Podeu obtenir transformadors flyback dels monitors i televisors CRT antics, que són grans i voluminosos. Altres instruccions d’aquest lloc web mostren com treure-les del xassís i de la placa de circuit.

Exempció de responsabilitat

No sóc de cap manera responsable si fas malbé aquest circuit.

Pas 1: què necessiteu

Molts d’aquests components es poden extreure de plaques de circuits antigues i sovint es poden fer substitucions sense problemes.

1x transformador Flyback

S'han recuperat d'un televisor / monitor CRT antic o s'han comprat en línia (no us enganyin, aquestes coses valen aproximadament 15 dòlars superiors quan siguin nous). Els retrocessos de TV semblen funcionar millor amb aquest circuit, els retrocessos dels monitors no s’apaguen tant.

1 transistor com MJ15003

MJ15003 funciona bé amb aquest controlador, però pot ser una mica car en determinats llocs. Això és el que he utilitzat per al meu conductor.

S'ha informat que NTE284 i 2N3773 ofereixen un rendiment similar al MJ15003, mentre que KD606 i KD503 pretenien funcionar també. Els KD són difícils d’aconseguir econòmicament en aquests dies i eren més habituals a l’Europa de l’Est.

2n3055 és el transistor clàssic sovint emparellat amb aquest controlador a Internet, però la qualificació de 60v limita la seva utilitat i el més freqüent és que es destrueixi. El voltatge màxim del col·lector a l’emissor s’eleva fàcilment per sobre d’aquesta taxa de 60 V i s’activa quan el transistor es descompon i provoca un escalfament extensiu i un eventual avaria del dispositiu. Així que si us plau, no l’utilitzeu, si ho feu, necessitareu un condensador gran com 470-1uF per limitar el voltatge màxim. Això farà que els arcs també siguin molt petits.

MJE13007 també va funcionar malament a les meves proves sense més modificacions del circuit.

Un bon transistor té un retard d’aturada baix (temps d’emmagatzematge) i temps de caiguda, un guany de corrent decent (Hfe), per exemple, el MJ15003 mesura un guany de 30 amb el meu provador xinès.

També s’ha de classificar per a diversos amplificadors per manejar els corrents màxims i com a mínim 120v, però es prefereix menys de 250v, ja que les parts de major voltatge sovint no oscil·len en aquest circuit. Molts transistors d'aplicació lineal i d'àudio posseeixen aquests paràmetres.

1x Dissipador de calor amb cargols i femelles de muntatge

(És millor un dissipador de calor més gran). El MJ15003 utilitza l'estil de caixa TO-3, mentre que el MJE13007 utilitza TO − 220, el maquinari TO-3 sol ser més car que TO − 220. Aquells que siguin útils amb treballs metàl·lics podrien fabricar el seu propi dissipador de calor deixant-los fora de ferralla perforant els forats de muntatge necessaris, només cal dibuixar tècnicament el transistor TO-3 o TO − 220 per obtenir més informació.

Es recomana un coixinet tèrmic o pasta / greix per a una millor transferència tèrmica entre el transistor i el dissipador de calor. Les coses més barates i desagradables que podeu trobar a ebay són adequades per a això, fins i tot podríeu salvar-ne prou de les antigues bombetes LED o del televisor del qual heu pres el flyback. Hi ha molta quantitat de mida de pèsol i el transistor l’aixafarà i l’estendrà.

1x resistència d'1 watt

La tensió de la font d'alimentació determina el valor d'aquesta resistència. 150 ohm per a 6v, 220 ohm per a 12v, 470 ohm per a 18v. Està bé per augmentar la potència nominal, però no inferior. Faré un controlador de 12 V, de manera que faré referència a una resistència de 220 ohms a partir d’ara.

1x 22 ohm de resistència de 5 watts

Aquesta resistència s’escalfarà! Deixeu espai al seu voltant per al flux d’aire. Disminuir la resistència d’aquesta resistència augmentarà la potència de l’arc d’alta tensió però estressarà més el transistor. Està bé per augmentar la potència nominal, però no inferior.

2 díodes de recuperació ràpida: un per a un mínim de 200 v 2 amperes, amb un temps de recuperació invers inferior a 300 ns, l’altre per a 500 mA i 50 v mínim (UF4001-UF4007 funciona bé aquí).

Protegeixen el transistor contra pics de voltatge negatiu negatiu, només n’he utilitzat uns que es troben a la placa del televisor.

Per al díode de 200 V de 2 ampers, he utilitzat BY229-200, però qualsevol cosa que compleixi aquests requisits mínims ho farà. MUR420 i MUR460 són els més barats disponibles a la meva botiga electrònica local; EGP30D a EGP30K també funcionaria juntament amb UF5402 a UF5408.

Per a l'altre díode invers a través de l'emissor i la base que he utilitzat UF4004, aquest protegeix la base del pols negatiu que evita la degradació del guany del transistor.

1x condensador

Aquest hauria de ser un tipus de pel·lícula o làmina amb un mínim de 150vac i entre 47-560nF. Aquest condensador forma un escorcoll quasi-ressonant i ajuda a protegir el transistor de la pujada positiva de desactivació del voltatge continu, un condensador més gran limitarà la tensió de sortida però donarà una protecció addicional, he utilitzat un 200nF (codi 204) amb el meu controlador de 12v. Amb un transistor de major voltatge, podeu reduir la capacitat i permetre que el voltatge soni fins a un nivell més alt, produint així més tensió a la sortida.

Inclouré una tècnica per mesurar el voltatge màxim del col·lector a l’emissor amb un multímetre a la pàgina “anar més enllà”.

Filferro (qualsevol ferralla antiga farà). Per a les bobines primàries i de retroalimentació, n'hi haurà prou amb qualsevol cable entre 18 AWG (0,75 mm2) i 26 AWG (0,14 mm2), massa gruixut, que no encaixi mentre sigui massa prim i que limitarà poder i escalfar-se.

Els cables d’alimentació de l’aparell de xarxa de baix consum no desitjats són una bona font. Vaig fer servir 1 metre per a la primària i 70 cm per a la retroalimentació, amb el controlador de 12v això proporciona una llargada addicional per experimentar amb més girs, l’excés es pot tallar un cop finalitzada l’afinació.

Actualment, el fil d’imant de coure esmaltat és massa car per bobina perquè el pugui recomanar, a més té un desagradable hàbit de ratllar-se i escurçar-se contra el nucli.

Alguna manera de connectar els components, com ara els ponts de soldadura o de cocodril

Es podria utilitzar una taula de treball, però tingueu en compte el transistor i les resistències que no es fonguin.

Font d'alimentació de 6, 12 o 18V a un mínim de 2 amperis (més informació sobre això més endavant).

Pas 2: Selecció del condensador

El condensador a través del transistor hauria de tenir un aspecte similar als de la imatge anterior i tenir una potència mínima de 150 volts CA. La capacitat depèn de la tensió d’alimentació, el voltatge del col·lector dels transistors a l’emissor, el nombre de voltes de les bobines (més voltes = més tensió màxima del col·lector). Els condensadors que es troben en aparells antics de la xarxa elèctrica de 120v / 230v són bons per a això, s’anomenen condensadors de la classe X.

L’objectiu és fer que el condensador limiti la tensió màxima del transistor a un nivell que no el destrueixi, tot i que permeti que augmenti prou alt perquè hi hagi una bona sortida d’alta tensió del transformador flyback. Més capacitat farà que l'arc sigui més petit però més semblant a la flama. La transferència màxima d’energia es produeix quan el condensador s’ajusta amb precisió al nombre de voltes de les bobines en el mode anomenat “quasi-ressonant”.

Per al meu controlador de 12v he utilitzat un condensador de pel·lícula de 200nF i que limitava la tensió màxima de 140V MJ15003 a uns 110v, aquí teniu alguns valors inicials generals (suposant un transistor de 120v +, els transistors de baixa tensió necessitaran més capacitat).

• 47nF-100nF per a 6v
• 150nF-220nF per a 12v
• 220nF-560nF per a 18v

Per obtenir els millors resultats, aquest condensador juntament amb el díode han d’estar físicament a prop del transistor per minimitzar els efectes de la inductància del circuit paràsit.

Podeu mesurar el voltatge del col·lector màxim a emissor amb voltímetre mitjançant un condensador i un díode addicionals, tal com es mostra en una de les imatges anteriors.

Pas 3: enroleu les dues bobines

Enrotlleu dues bobines separades al voltant del nucli. La retroalimentació de 8 voltes primària i la de retroalimentació de 4 voltes és un bon punt de partida per a 12v, una mica menys de tots dos per a 6v i uns quants torns més primaris per a 18v. Es recomana experimentar i es pot controlar la potència de sortida d’aquesta manera, menys voltes de retroalimentació donaran lloc a un arc més feble, mentre que més voltes primàries donaran més voltatge de sortida.

No recomano filferro esmaltat, ja que la capa d’aïllament té el costum de ser ratllada per les vores del nucli i fer-ne un curtcircuit, a més de ser cara en aquests dies. El nucli realment mesura conductivament uns 10 kohm d’extrem a extrem, de manera que les zones danyades d’aïllament de filferro esmaltat són com connectar una resistència paràsita entre elles.

Pregunta: Per què no puc utilitzar les bobines incorporades?

Resposta: Ho he fet en el passat amb cert èxit, és fort i cridaner com les ungles en una pissarra. A més, pot ser una molèstia trobar quines bobines s’ha d’utilitzar, la millor opció és buscar el número de model del vostre flybacks i veure si llocs com els diemens de recursos humans tenen esquemes.

Pas 4: munteu el transistor al dissipador de calor

Apliqueu una mica de compost tèrmic o introduïu el coixinet tèrmic, repartiu-lo uniformement i, a continuació, munteu el transistor al dissipador de calor.

El dissipador de calor és important, ja que el transistor dissipa l'energia a mesura que escalfa calor. Vaig comprar el dissipador de calor més barat que vaig poder trobar, però millor és millor. El transistor que he fet servir és de l’estil de la caixa TO-3

No deixeu que les potes del transistor toquin el dissipador de calor metàl·lic, ja que en cas contrari estareu curtcircuitant la base i l’emissor al col·lector.

Acabo d’utilitzar cargols i femelles a l’atzar que he trobat al garatge, però són bastant econòmics en llocs com eBay o en ferreteries locals.

P: Puc utilitzar un transistor PNP? R: Sí, però haureu de construir bàsicament el circuit cap enrere per obtenir una terra positiva, consulteu la pàgina "anar més enllà" per a un esquema de controlador PNP.

P: És realment necessari el dissipador de calor? R: Sí, si voleu utilitzar aquest circuit durant més de 10 segons, el dissipador de calor és vital a mesura que el transistor s’escalfa.

P: Puc utilitzar un MOSFET? R: No, un MOSFET no funcionarà per a aquest circuit (hi ha altres circuits autoscil·lants dissenyats per a MOSFET individuals).

Pas 5: Connexió de cable al col·lector de transistors

La caixa metàl·lica del transistor és el col·lector, cosa que significa que cal establir-hi una connexió elèctrica. Les arandel·les d’anell o les puntes de soldadura són la manera correcta de fer-ho, però si no en teniu, podeu enrotllar una mica de filferro al voltant del cargol. No serà tan sòlid mecànicament com la manera "correcta", però funcionarà.

Pas 6: ajuntar el circuit

En el diagrama gràfic, la bobina vermella és la principal amb un extrem connectat al positiu "+" de la font d'alimentació / bateria, l'altre extrem es connecta al col·lector de transistors que és en realitat la carcassa metàl·lica del propi transistor si un T0- S’utilitza 3 com el transistor MJ15003. La bobina verda és la retroalimentació amb un extrem connectat al punt mig de les dues resistències i l’altre a la base del transistor (mirant la cara inferior MJ15003 aquest és el passador de l’esquerra).

Pas 7: alimentació del circuit

Per alimentar el circuit, recomano una font d'alimentació que pugui subministrar un mínim de 2 amperes, molt probablement funcionarà més baix però limitarà la sortida.

Afegiu més voltes als dos bobinats per augmentar la potència (al contrari del que he llegit en línia), redueix la freqüència de funcionament i permet augmentar el corrent primari. El nombre de voltes dóna una forma rudimentària de limitació de corrent juntament amb la resistència superior (major resistència = menys corrent de base i menys potència d'arc).

Font d'alimentació del banc No s'explica per si mateix, si el límit de corrent és massa baix, el circuit pot no oscil·lar.

Wall Wart / carregador Podeu utilitzar-los, però tingueu en compte la seva tensió i corrent nominal. El més probable és que la varietat de mode commutat s’autolimiti / apagui si se supera la valoració màxima actual.

Transformador recuperat Fet això mateix pel meu controlador de 12v, un transformador de 48VA que treu 9v CA donarà aproximadament 12V DC 3 amperes quan es rectifiquin i es suavitzin. Un condensador de 4700uF 25v donarà força suavitzats, aniria amb un mínim de díodes rectificadors de pont de 50 v 4 amp.

Les cèl·lules de liti en sèrie són fantàstiques, ja que poden subministrar molta corrent.

Les bateries de perforació estan bé, la majoria són de 18v, per tant, utilitzeu el circuit de 18v. Una cèl·lula AA es considera gastada quan cau per sota de 0,9 V en repòs, però moltes poden alimentar altres càrregues fins i tot quan ja no poden subministrar el suc d’aquest circuit. Una bateria de plom àcid de 12 V és una molt bona manera d’alimentar aquest circuit.

Bateria de cotxe de 12v veure més amunt.

Les bateries de llanternes de 6v alimentaran aquest circuit durant molt de temps abans que els arcs comencin a fer-se petits. Aquests no són massa habituals avui en dia i són bastant cars, no malgasteu els vostres diners si hi ha opcions més econòmiques.

Les bateries AAA funcionaran durant un temps, però no duraran tant com les cèl·lules AA més grans, també tenen una resistència interna més elevada, de manera que malgastaran més energia com la calor de la bateria.

Les bateries de 9v / PP3 donaran uns quants minuts de joc quan siguin noves abans que els arcs es facin més petits i el circuit deixi de funcionar. La resistència superior probablement haurà de ser d’uns 180 ohms per a 9v, però no vaig fer un esquema de controlador de 9v, ja que probablement portaria a la gent a utilitzar bateries PP3 de 9v i a decebre’s.

Pas 8: la seguretat primer

Quan dibuixeu arcs … Us exhorto fortament a fer un "pal de pollastre" que sigui un pal aïllant on fixeu un dels cables d'alta tensió per dibuixar arcs, és molt més segur que mantenir el cable d'alta tensió a la mà. La canonada de PVC és molt bona per a això, la fusta també està fina sempre que estigui seca.

Advertiments aterradors: incloent l’evident risc de descàrrega elèctrica, una altra cosa que cal tenir en compte és que l’arc és MOLT calent i pot cremar-se fàcilment o fer-li foc a qualsevol cosa que toqui. Fins i tot l’aïllament del cable es cremarà si hi dibuixeu l’arc. Si insisteix a cremar trossos de paper o altres objectes, tingueu-ho en compte i tingueu alguna manera d'apagar el foc.

• No toqueu mai el cable d’alta tensió ni el flyback quan el circuit estigui en marxa.
• Assegureu-vos que podeu tallar fàcilment l’energia del circuit.
• No utilitzeu aquest circuit sobre una superfície inadequada, com ara metall nu o superfície fàcilment inflamable.
• El dissipador de calor del transistor es pot escalfar, vés amb compte de no cremar-te.
• La resistència de 22 ohms funcionarà calenta.
• La bobina principal i el col·lector de transistors poden sonar fins a uns quants centenars de volts, tampoc els toqueu.
• Mantingueu els cables d’alta tensió allunyats d’altres parts del circuit.
• Mantingueu les mascotes allunyades. A més del risc de xocar la vostra mascota per les espurnes, a moltes mascotes els agrada mastegar coses com ara cables, el soroll d'alta freqüència també pot molestar els animals, fins i tot si no ho sentiu.

Descàrrec de responsabilitat No sóc responsable de cap manera si es fa malbé o es fa mal a si mateix o a altres persones amb aquest circuit.

Pas 9: trobar el pin de retorn d’alta tensió

Per trobar el retorn d’alta tensió, primer fixeu el pal de pollastre a la sortida d’alta tensió (el gran fil vermell gruixut) i, a continuació, enceneu el circuit. Hauríeu d’escoltar un soroll intens, si no sentiu aquest soroll, aneu a la pàgina de resolució de problemes. Acosteu el pal de pollastre als passadors de la part inferior del flyback i passeu-los individualment. Alguns d’ells poden donar una lleugera espurna, però s’hauria de donar un arc de tensió constant sòlid, aquest serà el vostre pin de retorn de tensió. Ara hauríeu de desconnectar el pal de pollastre de la sortida HV i connectar-lo al passador de retorn HV, amb compte de no tirar-lo massa fort, ja que es pot arrencar.

Pas 10: resolució de problemes

Problema?

Si no hi ha alta tensió, proveu d'invertir les connexions a una de les bobines

Si hi ha alta tensió, però l’arc és petit, proveu d’invertir les connexions de la bobina principal i de retroalimentació

Assegureu-vos que totes les connexions siguin segures i que res no s’escurci. El filferro esmaltat és famós per les males connexions, la soldadura no sempre trenca l’esmalt, de manera que heu de posar-hi un paper medieval

Comproveu que la base i les potes de l’emissor del transistor no toquin el dissipador de calor

Funciona però els arcs són petits i febles. Comproveu que la tensió de la font d’alimentació no caigui sota càrrega mesurant-la amb un voltímetre de CC mentre dibuixeu arcs

Polsos del circuit activats i desactivats. Això es deu a que la font d'alimentació entra en protecció, si no s'està superant la intensitat màxima de corrent nominal d'alimentació, pot ser útil un condensador electrolític d'alguns centenars d'uF a través dels rails de subministrament

Funciona però el transistor s’escalfa molt. Juga amb el nombre de voltes de les bobines, redueix primer el recompte de torns de retroalimentació

La resistència de 22 ohms s’escalfa, això és normal. El meu controlador de 12v dissipa 2w, però és suficient per aconseguir que la majoria de resistències petites siguin massa calentes per tocar-les. Si no us esteu còmode amb els components massa calents per tocar-los, augmenteu la massa tèrmica (actualitzeu-lo a una resistència de potència superior)

Va trencar el nucli? Enganxeu-lo de nou, humitejant les superfícies d’aparellament amb aigua, ajudant a que s’adhereixin certs tipus de coles

Pas 11: anar més enllà

Podeu mesurar el pic de la tensió màxima a través del transistor amb el mètode que es mostra a la imatge, és important mantenir el col·lector màxim a la tensió de l’emissor per sota de la qualificació màxima del transistor dins de l’àrea d’operació segura (uns 80 v a 3 amperes per al MJ15003).

Pot semblar un transistor que bloqueja la tensió màxima de drenatge durant un temps, però això condueix ràpidament a la fallada de la peça.

Els transistors PNP es poden utilitzar invertint algunes coses.

La fotografia de llarga exposició es pot utilitzar per obtenir patrons de descàrrega.

Proveu de fer una escala de jacob col·locant dos conductors rígids com un fil de coure gruixut en forma de V vertical, l'arc es forma al punt més proper a la part inferior i s'eleva per escalfar l'aire.

Els condensadors d'alta tensió també són interessants, podeu fer-ne un gravant dos trossos de paper d'alumini de cuina a cada costat d'un aïllant, com ara una tapa de contenidor de plàstic i passant dos cables a cada full. Ara connecteu una placa a la sortida HV i una altra a la tornada HV, els arcs es convertiran en una sèrie de clapes fortes i brillants. No el toqueu, ja que realment fa mal.