Chciałbym zbudować licznik Geigera i borykam się z problemem wytworzenia 400VDC.
Czy układ na rysunku poniżej będzie działał, a jeśli nie, to co w nim powinienem zmienić? Póki co uruchomiłem ten układ w pająku, ale pobiera bardzo dużo prądu (około 0,35A), a spodziewałem się najwyżej kilkunastu mA.
Dodatkowo na wyjściu udało mi się uzyskać maksymalnie 80-90V przy różnych kombinacjach wartości rezystorów R1 i R6 oraz przy różnych wypełnieniach PWM.
Częstotliwość sygnału sterującego to 46,875 kHz.
Próbowałem tez innego MOSFETa Logic Level - bez zmian.
Może najprościej będzie skopiować te rozwiązanie (układ U2)? Elementy nie są drogie...
A jeśli chodzi o Twój układ, to przede wszystkim usuń diodę D2 (przepięcia można eliminować, ale nie na poziomie 0,7V:)). Osobiście zmieniłbym także sposób sterowania tranzystora MOSFET. Do czego służy R5? Połączenie kondensatorów C9 i C20 nie jest bezpieczne - jeśli napięcia rozłożą się nierówno, jeden z kondensatorów może się uszkodzić (przebicie). Należałoby dodać równolegle rezystory wyrównujące, ale przez to utworzy się dzielnik napięcia z rezystorem R12 (obniżenie napięcia), a ponadto rezystory obciążą wyjście przetwornicy (co spowoduje spadek napięcia)...
I jeszcze jedna, bardzo ważna sprawa - brak ograniczenia napięcia wyjściowego. W rozwiązaniu z AVT-5204 to kontroler przetwornicy stabilizuje napięcie wyjściowe. U Ciebie brak jakiegokolwiek ogranicznika - bardzo ryzykowne, bo możesz uzyskać bardzo duże i przede wszystkim niebezpiecznie wysokie napięcie wyjściowe... Przebiciu mogą ulec kondensatory wyjściowe, transformator... Teoretycznie napięcie wyjściowe: Uwy = Uwe / (1-d), gdzie d-współczynnik wypełnienia, ale w praktyce z uwagi na pasożytnicze indukcyjności i brak obciążenia, napięcie wyjściowe może być dużo wyższe. A co, gdy program się zawiesi...? A podczas procesu programowania?
Oczywiście wzór na napięcie wyjściowe jest niepoprawny - z rozpędu zapomniałem, że jest tam transformator i podałem dla nieizolowanej podwyższającej. Poprawny, dla izolowanej zaporowej, jest taki:
Uwy = (Uwe/n) * [ d/(1-d) ], gdzie n - przekładnia, d - współczynnik wypełnienia.
Może najprościej będzie skopiować te rozwiązanie (układ U2)? Elementy nie są drogie...
A jeśli chodzi o Twój układ, to przede wszystkim usuń diodę D2 (przepięcia można eliminować, ale nie na poziomie 0,7V:)). Osobiście zmieniłbym także sposób sterowania tranzystora MOSFET. Do czego służy R5? Połączenie kondensatorów C9 i C20 nie jest bezpieczne - jeśli napięcia rozłożą się nierówno, jeden z kondensatorów może się uszkodzić (przebicie). Należałoby dodać równolegle rezystory wyrównujące, ale przez to utworzy się dzielnik napięcia z rezystorem R12 (obniżenie napięcia), a ponadto rezystory obciążą wyjście przetwornicy (co spowoduje spadek napięcia)...
I jeszcze jedna, bardzo ważna sprawa - brak ograniczenia napięcia wyjściowego. W rozwiązaniu z AVT-5204 to kontroler przetwornicy stabilizuje napięcie wyjściowe. U Ciebie brak jakiegokolwiek ogranicznika - bardzo ryzykowne, bo możesz uzyskać bardzo duże i przede wszystkim niebezpiecznie wysokie napięcie wyjściowe... Przebiciu mogą ulec kondensatory wyjściowe, transformator... Teoretycznie napięcie wyjściowe: Uwy = Uwe / (1-d), gdzie d-współczynnik wypełnienia, ale w praktyce z uwagi na pasożytnicze indukcyjności i brak obciążenia, napięcie wyjściowe może być dużo wyższe. A co, gdy program się zawiesi...? A podczas procesu programowania?
Dziękuję za szybką odpowiedź.
Czy w takim razie dioda D2 powinna być połączona równolegle z tranzystorem Q3 (dren-źródło)?
R5 będzie służył do pomiaru prądu przetwornicy.
A gdybym jednak zastosował rezystory wyrównujące napięcie o dużej wartości, to czy byłoby to wystarczające. Np. każdy po 1MΩ.
Pomiar napięcia wyjściowego będę robił za pomocą dzielnika napięcia, ale nie umieściłem go na rysunku, żeby skupić się tylko na samym funkcjonowaniu przetwornicy.
Na wypadek zawieszenia programu mam zamiar liczyć na Watchdoga Tak swoją drogą, to jak duże napięcie można uzyskać za pomocą takiej przetwornicy - trafo ma przekładnię 1:25 (12/300 uzwojeń).
Czyli okres ok 20µs, policzyłeś jak długo będzie trwało wyłączanie MOSFET'a w tym układzie? Ze zgrubnego oszacowania wychodzi mi że ponad dwukrotnie dłużej.
Quote:
Czy w takim razie dioda D2 powinna być połączona równolegle z tranzystorem Q3 (dren-źródło)?
Gasząc przepięcia "zgasisz" napięcie wyjściowe, jak chcesz ograniczać przepięcia (i maksymalne napięcie wyjściowe) daj szeregowo, z diodą szybką, diodę Zenera, albo zastosuj snubber.
Quote:
Na wypadek zawieszenia programu mam zamiar liczyć na Watchdoga Smile
Zadziała wciągu np. 25µs? czy MOSI/PWM to linia do której podłączasz programator?
Quote:
Tak swoją drogą, to jak duże napięcie można uzyskać za pomocą takiej przetwornicy - trafo ma przekładnię 1:25 (12/300 uzwojeń).
Najpierw ograniczy cię szybkość wyłączania tranzystora, później albo reaktancje pasożytnicze, albo napięcie przebicia diody wyjściowej, wątpliwe aby udało ci się znacząco przekroczyć 800V, niezależnie od przekładni (przekładnia nie decyduje o napięciu, bo TR1 to nie jest transformator).
Usunąłem diodę D2 i praca układu znacznie się poprawiła.
Chciałbym teraz nieco go dopieścić.
A gdyby usunąć zupełnie R6, a za R1 dać 100Ω?
Wtedy maksymalnie skróciłbym czas przełączania Q3, tyle że w momencie otwarcia Q1 zwierałby bramkę Q3 do masy - czy uda mu się to przeżyć? Mógłbym jednak zostawić R6 dla ograniczenia prądu Q1, ale wtedy musiałbym zwiększyć R1, żeby napięcie na bramce Q3 ściągać jak najniżej przy otwarciu.
Tak, do MOSI/PWM podłączam programator, ale na czas programowania usuwam zasilanie +9V za pomocą zworki, a więc nic złego się nie wydarzy.
Popłynie tamtędy prawie 100mA, szkoda prądu, lepiej daj komplementarny wtórnik emiterowy pomiędzy rezystorem R1, a bramką MOSFET'a, rezystor zmniejsz do 1kΩ, właczanie i wyłączanie Q1 też warto by przyśpieszyć, dodać kondensator przyśpieszający z 50pF równolegle do R3 i diodę Schotky'ego równolegle do złącza B-C, w układzie znanym jako tranzystor Schottky'ego. R6 usuń.
Pobiera 2.5mA na biegu jałowym czyli tyle co sam układ MC34063.
Przy pełnym obciążeniu 16mA zwarcie na tubach.
W układzie zastosowałem trafo ze świetlówki od telewizora DS-35225 ma parametry:
przełożenie ~30/~2400 zwoje
druty 0.25mm/<0.1mm
Indukcyjność 0.173mH/0.588H
rezystancja 0.35/880 Oma.
Jak policzę sprawność:
prąd an wysokim napięciu przy zwarciu TUB 400V/(2*4.7M+470k)=40uA
dwie tuby daje 80uA.
Przełożenie 400V/5V=80prz.
80prz*80uA=6.4mA tak powinno brać z 5V przy sprawności 100%
U mnie 16mA-2.5mA=13.5mA
Stąd sprawność (6.4V/13.5V)*100=47%
Czy może jakieś sugestie co zrobić, żeby zwiększyć tą sprawność ???
//////////////////////////////////////
Udało mi się wcześniej poprawić sprawność dodając rezystor R8 100k i kondensator C8 100nF na linii sprzężenia zwrotnego, gdzie postanowiłem dać pomiar napięcia 400V do procesora.
Po dodaniu R8 i C8 prąd przy zwarciu na tubach spadł z 29mA do 16mA, Schemat Bez obciążenia 2.5mA
na biegu jałowym bez obciążenia nie zmienił się i wynosił 2.5mA to tyle co pobiera sam układ MC34063 (UTC QETMC34063).
Sprawdziłem też inny układ MC34063 (ST CHN 063EB KSH430) ten na biegu jałowym działał lepiej brał 1.8mA do 1.9mA ale przy pełnym obciążeniu zwarcie 20mA.
Tranzystor FDB6035AL wyjęty z płyty komputerowej.
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Przy zasilaniu 3.3V----------------------Przy zasilaniu 5V
UTC QET--------ST CHN 063EB---------UTC QET---------ST CHN 063EB
2.5mA-2.6mA----1.9mA-2.1mA----------2.5mA-2.7mA-----1.8mA-1.9mA
23.5ma-24mA----40.0ma-43mA---------16.1mA-15.3mA---20.0mA-20.3mA
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Przy zasilaniu 9V
UTC QET
2.5mA-2.6mA
9.7mA-10.1mA
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Sprawność przy 3.3V
Przełożenie 400V/3.3V=121prz.
121prz*80uA=9.7mA
23.5mA-2.5mA=21mA
Stąd sprawność (9.7/21)*100=46%
Sprawność przy 5V
Przełożenie 400V/5V=80prz.
80prz*80uA=6.4mA
16mA-2.5mA=13.5mA
Stąd sprawność (6.4/13.5)*100=47%
Sprawność przy 9V
Przełożenie 400V/9V=44prz.
44prz*80uA=3.5mA
10mA-2.5mA=7.5mA
Stąd sprawność (3.5/7.5)*100=47%
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Na biegu jałowym te 2.5mA to jest prąd pobierany przez układ UTC QETMC34063
Czy może jest jakiś pomysł co można zrobić, żeby zwiększyć sprawność do 80%-90% ???????????????????????
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Wszyscy piszą, że uzyskali ileś tam mA ale nie wiadomo przy jakim obciążeniu itd. Czy tuby zwarte czy są jakieś oporniki pomiarowe przez, które płynie prąd itd.
Na stronie:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1352390.html Nie podaje ile prądu przy obciążeniu normalnym przetwornicy (Zwarcie na tubie)
Tylko zbliżanie do materiału 2-3mA ale jaki ten materiał i jaki średni prąd płynął przez tubę?
Na stronie: http://radioactiveathome.org/pl/ http://radioactiveathome.org/pl/sprzet/134-przetwornica-dcdc-400v-z-uzyciem-dlawika Podali, że przetwornica na MC34063 nie dział stabilnie i zachowuje się dziwnie.
Ale to dlatego, że sprężnie zwrotne nie może być na rezystorach.
U mnie też jak dałem rezystory 2x10M to układ wariował napięcie skakało od 360 do 450.
Dopiero jak zastosowałem Transil 400V i diode Zenera 5.1 układ zadziałał stabilnie i jest 400V bez żadnych zmian.
Według mnie układ z diodą Zenara i Transil zabezpiecza od góry napięcie 400V jeśli zostanie przekroczone przetwornica ładuje kondensator C15 i odłącza zasianie przetwornicy.
Będzie stabilniejsze napięcie.
W przypadku rezystorów jak napięcie spadnie poniżej progu 400V.
rezystory nadal rozładowują C1, 400V, co powodują wahania napięcia.
Ale dlaczego kondensator C8 i rezystor R8 tak poprawiły sprawność ???
Podejrzewam, że wprowadziły pętle histerezy?
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Sprawdziłem też działanie układu dla transformatora na rdzeniu kubkowym Fi117.7mmxh10.5mm, Parametry:
~12/~600
0.4mm/0.1mm
0.05Oma/46.7Oma
0.333mH/0.684H
Ma Wyższe indukcyjności niż trafo DS-35225
Sprawdziłem też transformator DS-35225 przezwojone uzwojenie pierwotne transformatora z 30 na 20 zwoje grubszym drutem 0.55mm oryginał 0.25mm.
indukcyjność i rezystancja spadła do -0.127mH, 0.2 Oma
oryginał ----------------------------0.173mH, 0.35 Oma
Dla wszystkich trzech transformatorów sprawności przetwornicy są identyczne.
Zdjęcie transformatorów
I jeszcze trochę obliczeń.
Policzyłem dla cewki DP-1.0-330 czy tak jak podają jest prąd maksymalny bo w katalogu podają energię nasycenia.
Można wyznaczyć prąd maksymalny.
Imax=sqrt( (2*Emax*L)/ V^2)
Dodatkowo policzyłem częstotliwość taktowania, przy wypełnieniu 85% jak dla układu MC34063 która będzie zależna od napięcia zasilania cewki np: dla 5V minimalna częstotliwość 13,258kHtz, dla 3.3V 8.750kHtz.
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Sam układ MC34063 ciągnie 2.5mA
Zmiana częstotliwości w dół nic nie daje. W górę kondensator 470nF też bez zmian. Zmniejszałem też indukcyjność uzwojenia pierwotnego w dół do momentu aż trafo nie dawało rady doładować do 400 cały czas pobiera 15-16mA
Udało się uzyskać minimalne zmiany przy nawiniętym transformatorze.
z 50.1% do 50.5%
Pro zmierzeniu prądu na wysokim napięciu. wyszło że sprawność przy 5V 50%
82.1*80=6568mAA
15.5mA-2.5mA=13mA
(6568/13)*100=50.5%
Czekam na układ tlc555 i wtedy się okaże co jest wart ten MC34063.
Na pewno da się zaoszczędzić 2mAa
Na układzie tlc555 nie udało się nic zaoszczędzić jak dam kondensator 4.8nF to bierze 8mA jak dam 1nF to bierze podobnie jak MC34063 przy niższych pojemnościach 470pF działa niestabilnie w końcu znudziło mi się testowanie.
%6.8nF, 60khtz, RA=2500 RB=500 16mA
%4.7nF, 60kHtz RA=3600, RB=720 8mA
%1nF, 60khtz RA=17000, RB=3400 2.5mA
Niestabilnie %470pF, 60khtz RA=36000, RB=7300 1.9mA
Zbliżenie przewodu reset do mady powoduje zakłócenia pracy
---------------------
Chcę tu dodać, że poszukiwania dobrego rozwiązania przetwornicy w internecie to trudna sprawa teraz testowałem rozwiązanie ze strony przetwornica 1 http://and.elektroda.eu/ i układ jest wrażliwy na zamianę częstotliwości rezystancji to zwykłe druciarstwo. Udało się to w końcu uruchomić po zmianach rezystancji.
Według autora (Brak obciążenia):
5V -> 20mA brak odbioru prądu
Sprawność:
0mA/(20mA-2.5mA)*100%=0% sprawność 0%
Z obciążeniem brak danych ???
Nawet rodzaj rezystora ma tu znaczenie jak daje 3.3k 0.125W to działa jak dam 3.3k 1% to koniec.
Jak w sprzężeniu zwrotnym dałem rezystory 10M, 10M, 62k to zaczął działać stabilniej można było nawet pozmieniać rezystory.
układ 2 z tranzystorem C3866 nie działa niestabilne wrażliwe na nieznaczną zmianę zmianę wartości pojedynczych elementów.
Sprawność (Brak obciążenia):
0mA/(7.8mA-2.5mA)*100%=0% sprawność 0%
Z obciążeniem brak danych ???
Poza tym bierze 80-100mA z obciążeniem nie wiem jak autorowi udał się zejść do 7.8mA.
(6.5mA/80mA-2.5mA)*100% = 0.096%
Jedyne co tam jest ciekawego to transil i dioda zenera do sprzężenia zwrotnego.
Co w rozwiązaniu z transformatorem świetnie zdaje zadanie.
W zaproponowanym przeze mnie rozwiązaniu można dowolnie zmieniać częstotliwość i rezystory od 1k-20k, mosfety (Ważne żeby miały mała pojemność bramki i niskie napięcie załączania, do kilku amper prądu), diody bat46 też jaka dam to działa co ma spadek 0.2-0.3V.
Jeszcze zastanawiają mnie te cewki w układzie zasilającym może one powodują oscylacje napięcia i to, że układ nie dział jak trzeba tak jak by osoby co zamieszczają te schematy celowo dawały takie knoty, albo są po prostu niedorobieni albo tacy cwani.
Przecież jak się połączy L C to jest w prost oscylator. Prąd będzie płynął pomiędzy jednym kondensatorem przez cewkę i jest wprost oscylator (dup.i).
////////////////////////////
Rezystory R3 i R4 tak wstawiłem bo kupiłem ale może być bez nich ale według pomiarów z tymi rezystorami ma lepsze parametry 0.1-0.2mA mniej prądu.
Pisze ze sprawność 55%
Ale 100uA*80=8mA
8/0.6=13.3 A podaje, że bierze max 10mA ???
Zamieściłem obrazy z oscyloskopu:
Wyjście z układu MC oraz wartość napięcia na bramce N-mosfet.
Przebieg sygnału prostokątny Vmax 4V z oscylacjami przy napięciu 0.
38kHtz nie jak to wynika z kondensatora 1nF - 60kHtz.
To samo wyjście w oknie 1s.
Obciążenie 1 zwarta tuba
Obciążenie 2 zwarte tuby
Dwie zwarte tuby oraz tani miernik UNI TEC bierze 400uA tyle co 10 zwartych tub
tak więc przetwornica wyrabia dla 500uA na 400V pobiera wtedy 73mA z napięcia 5V sprawność 55%
Pąd płynący przez mosfet pomiar napięcia na rezystorze 0.47Oma 5W.
Bez obciążenia (inna skala 400mA Imax)
Z obciążenie zwarte dwie tuby 4.7MOma*2+470kOmów (200mA Imax)
Bez obciążenia przetwornica załącza się raz dwa na 1 sekundę na kilka cykli do 5-10.
Dobre mierniki CIE9066, PeakTech2010DMM biorą przy pomiarze 400V tyle co zwarta tuba 40uA mają rezystancje 10MOmów.
Ten tani ma 1MOm i bierze tyle co przy zwarciu 10 bub podłączonych przez rezystory 4.7MOma*2+470kOmów.
Nowy zmodyfikowany schemat zasilacza oraz układ formowania impulsów, który u mnie wchodzi w skład zasilacza symulacja w MocroCap. Uzasadnia dodanie potencjometrów w układzie.
Jeśli nie ma potencjometru 100k i nie można ustawić dokładnie poziomu i poziom na wejściu + drugiego wzmacniacza będzie za niski w przypadku z symulacji poniżej 1.3V to na wyjście mogą przenosić się zakłócenia pojawiać się piki nie pochodzące z tuby albo impulsy mogą być bardzo wąskie jeśli poziom będzie za wysoki np 1.55V.
W rzeczywistym układzie musiałem ustawić 1.7V przy niskim 1.3V sam wzmacniacz siał impulsy z szumu i zależało to też od obciążenia przetwornicy przy obciążeniu pojawiał się większy szum i impulsy nie generowane przez tubę.
Jeszcze wracając do przewagi transila i diody zenera w układzie stabilizacji napięcia nad rezystorami.
To tak jak byśmy chcieli stabilizować poziom wody w zbiorniku na poziomie powiedzmy 400 metrów.
Rezystory działają tak jak byśmy zrobili na dole zbiornika otwór założyli dyszę i patrząc jak przez tą dyszę wypływa woda i na tej podstawie decydowali czy dolewać czy nie.
Natomiast transil działa tak jak byśmy taki otwór umieścili na wysokości 400 metrów dali rurkę na duł zbiornika i patrzyli na wodę która z niej wypływa.
To rozwiązanie jest lepsze bo jeśli woda się przelewa wiemy że poziom 400 metrów został przekroczony trzeba przestać dolewać ale jeśli się nie leje z rurki to trzeba dolewać.
Tutaj jeśli poziom wody spadnie nie ma strat woda się nie przelewa. Jeśli dolewamy małymi porcjami mamy pewność, że poziom zbytnio nie wzrośnie.
Natomiast jak damy rezystory tak jak dyszę na dole zbiornika to sprawa jest przechlapana woda cały czas wypływa jak poziom spadnie np do 380 metrów jaką różnicę zobaczymy tak samo woda będzie zapierniczała z tej dyszy.
Dlatego taki pomiar za pomocą dyszy na dole zbiornika poziomu wody w zbiorniku jest zły podobnie jak pomiar dużego poziomy napięcia za pomocą rezystorów.
