手电筒高压发生器的制作方法(可调高压发生器制作)

高压 DIY 之中,必不可少的设备是一个高压发生器,有了它你可以玩出各种各样的花样。我在这里制作的是一个可调高压发生器,并且为你示范用它来做超酷的等离子蚀刻和绚丽的电弧球。更多高压小玩意,还有待你来自行开发。

1 电路原理

手电筒高压发生器的制作方法(可调高压发生器制作)(1)

高压 DIY 之中,必不可少的器材是一个高压发生器,依靠它可以玩出各种各样的花样。在淘宝上可以买到各种各样的高压模块,小到电蚊拍,负离子发生器,大到电网捕兽机。但是对于我等 DIYer 来讲,有什么比一个自行量身定做的可调高压发生器更适合呢?

电路来源 ,在原图基础上稍有调整。

上图是一个简易高压发生器,使用一块固定频率脉宽调制电路 TL494 产生方波信号控制 MOS 管 Q1,Q1 上的交变电流在通过串联的黑白电视机高压包 T 的时候升压到 2k~10kV,升压后经高压包次级串联的高压整流二极管半波整流,输出带直流分量的高频高压(或者说带高频纹波的直流高压也行,两者是一回事)。

作为专业的电源芯片(可以在一些电脑 ATX 电源里找到这枚上世纪 80 年代 TI 推出的经典开关电源主控芯片),TL494 具有丰富的功能,但这里只用了其中的一小部分。升压电路使用了最为简单的不带磁复位的单管正激拓扑,并且没有采样反馈部分,事实上这里的 TL494 只相当于一个频率和占空比可变的方波发生器,因此也可以用其他的方波振荡电路,比如 555 集成电路或运放或晶体管构成的多谐振荡器代替。

这个电路的几个重点参数(它们对之后的调试很有用)如下:输出方波的频率由 TL494 的 5 脚对地电容和 6 脚对地电阻决定,fosc=1.1/(R1 RP2)•C2。方波占空比由 RP1 上的分压决定,可以在 0%~100%之间调节,进而调节变压器的电流和输出电压。

TL494 的工作方式细节

想进一步改进该电路的话, 更多可用的正激电源拓扑

2 材料准备

手电筒高压发生器的制作方法(可调高压发生器制作)(2)

需要的电子器材:

16 脚 DIP 插座 x1

TL494 芯片 x1

4700uF,16V 电容 x1

100nF 瓷片电容 x1

10nF 瓷片电容 x1

50k 电位器 x1

10k 电位器 x1

1.5k 电阻 x1

10 欧电阻 x1

IRF540 MOS 管 散热片 x1

IN5819 二极管 x1

8 脚黑白电视机高压包 x1 淘宝链接

万能电路板(洞洞板)x1

导线若干

其他设备:

● 电烙铁

● 焊锡 / 松香

● 12V/2A 电源

● 万用表

● 示波器(最好有)

● 热风枪(如果你选用了贴片元件)

● 调节电位器用的小螺丝刀

大部分元件的宽容度很高,并不要求参数很准确,比如说 1.6k 或 1.8k 的电阻都可以用来代替 R1。一些有特殊要求的器件如下:

● 电位器:普通的电位器就能用,但如果想精确调整的话,推荐使用多圈可调电位器。为了调节方便,还需要一把小螺丝刀。

● MOS 管:这里用的是 IRF540。用其他 MOS 管替代的话,要求 Vdss 在 80V 以上,Vth 的最小值在 2V~4V,导通电阻尽可能小(IRF540 是 0.077 欧),同时做好散热片配备。特别要说的一点是,一些高性能的 MOS(比如主板上的供电 MOS)由于 Vth 的最小值过低(它们能在很低的栅压下导通,在大部分情况下这是优点),用在这个电路上容易误触发导致占空比调节困难(RP1 稍一调整电流就急剧上升),所以使用替代器件时一定要注意参数。

● 高压包:使用黑白电视机的 8 脚高压包。如果只是产生高压玩玩,可以直接用原有的初级线圈。但是直接在磁棒上重绕初级线圈来提高输出电压也是流行的玩法之一。

● 彩电的高压包不适于这一电路,因为它们的初级设计电压是 220V,需要根据匝数对它们进行改装才好用。但是它们的输出电压比黑白电视机高不少,在制作 20-40kV 输出的高压产生器时少不了它们。

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