Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Zasilacze UPS
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

DVDM14 25 Wrz 2015 15:27 15126 74
  • Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Witam

    Chciałbym zaprezentować wykonaną przeze mnie półprzewodnikową cewkę Tesli. Cewka ta powstała ponad rok temu i była moim pierwszym "poważnym" projektem. :)

    Cewki Tesli, jak wiadomo są urządzeniami służącymi do generowania wysokich napięć (i jak widać na zdjęciach, pięknych wyładowań ;) ). W przypadku SSTC jest to napięcie rzędu 80-100kV.

    Konstrukcję jaką jest SSTC (elektroniczna cewka Tesli) odróżnia od klasycznych cewek (SGTC) wykorzystanie elektronicznego falownika zamiast oscylatora opartego na iskrowniku. Pozwala to uzyskać znacznie bardziej kompaktową konstrukcję i eliminuje konieczność używania wysokiego napięcia po stronie pierwotnej (obwód mocy jest zasilany bezpośrednio wyprostowanym i odfiltrowanym napięciem sieciowym). Dzięki temu nie zachodzi również potrzeba stosowania drogich i trudnych do zdobycia transformatorów i kondensatorów HV.

    Działanie cewki opiera się na wykorzystaniu zjawiska rezonansu elektrycznego. Obwód rezonansowy znajduje się po stronie wtórnej, tworzony jest przez indukcyjność wielozwojnej, jednowarstwowej cewki powietrznej (nazywanej rezonatorem), oraz rozproszonych pojemności tworzonych zarówno przez sąsiadujące zwoje uzwojenia, jak i pojemności względem ziemi torusa, górnego terminala cewki a nawet i samego wyładowania koronowego. Aby cewka działała, wtórny obwód rezonansowy musi być "pompowany" silnym sygnałem o częstotliwości w miarę możliwości idealnie zsynchronizowanej z zachodzącym w nim rezonansem. W SSTC źródłem tego sygnału jest elektroniczny inwerter.

    Co do mojej konstrukcji, jest to typowy wręcz układ wykorzystujący pełny mostek tranzystorowy. Poniżej znajdują się schematy (odpowiednio: zasilanie, sterownik i mostek) oraz omówienie konstrukcji,

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Zasada działania elektroniki jest dość prosta. Antena odbiera pole elektryczne rezonatora, w ten sposób uzyskując sygnał o przebiegu zawsze odpowiadającemu rezonansowi po stronie wtórnej. Sygnał ten jest wpierw "obcinany" do odpowiedniego poziomu przez ogranicznik diodowy, a następnie formowany przez układ 74HC14 do przebiegu prostokątnego. Wykorzystując takie sprzężenie zwrotne cewka jest odporna na rozstrojenie - pojemność w obwodzie wtórnym jest zależna od otoczenia i nawet zbliżenie dłoni do rezonatora może spowodować znaczną zmianę częstotliwości rezonansowej. Gdyby sygnał sterujący pochodził z generatora o stałej częstotliwości, w takiej chwili cewka rozstroiłaby się co w najlepszym razie powoduje zanik wyładowania, ale często prowadzi nawet do spalenia tranzystorów w mostku. Sprzężenie kompletnie eliminuje takie problemy.

    Ukształtowany sygnał steruje parą scalonych driverów MOSFET, które poprzez transformator bramkowy kontrolują tranzystory mostka.

    Widoczny w sterowniku układ wykorzystujący NE555 to tzw. interrupter. Służy on do wyłączania/włączania pracy cewki w regulowanych odstępach czasowych. Pozwala to zmieniać zachowanie wyładowań, odciąża elektronikę dając jej czas na stygnięcie, a w przypadku bardziej zaawansowanego interruptera pozwala nawet modulować wyładowania tak, by odtwarzały dźwięk. Inną funkcją interruptera jest generowanie impulsu powodującego pojedyncze przełączenie mostka w chwili załączania cewki. Impuls ten wzbudza oscylacje w rezonatorze umożliwiając rozpoczęcie pracy cewki.

    Sam mostek, to typowy mostek H na tranzystorach MOSFET. Jest on zasilany napięciem sieciowym, wyprostowanym a następnie odfiltrowanym przez pojedynczy, masywny kondensator 2200µF 400V.

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Jako soft-start zastosowałem wysokoprądowy termistor NTC, głównie dla tego że miałem takowe pod ręką. :)

    Tranzystory w mostku są zabezpieczone zestawem diod. Diody Zenera na bramce mają za zadanie chronić klucze przed szpilami z GDT (transformatora sterującego). Diody MBR2545 oraz 15ETX06 służą do zablokowania i zastąpienia wbudowanych diod tranzystorów zewnętrznymi, ultraszybki diodami. Jako że diody zewnętrzne są nawet dziesiątki razy szybsze, pozwala ograniczyć to zjawisko zwarć skrośnych i straty przełączania. Obecność tych diod jest niezbędna, jako że odpowiadają one za ochronę kluczy przed powstającymi w trakcie przełączania przepięciami. Rzeczone impulsy są zwierane na szyny zasilania, gdzie pochłaniają je kondensatory C1 i C2, następnie zmagazynowana w nich energia jest pobierana przez mostek i w ten sposób odzyskiwana.
    Klucze zamontowałem parami na starych komputerowych coolerach CPU w celu zapewnienia solidnego chłodzenia. Przy włączonych wentylatorach nie następuje wyczuwalny wzrost temperatury radiatorów, co oznacza dość niskie straty.
    Kondensatory w szeregu z uzwojeniem pierwotnym uniemożliwiają przepływ prądu stałego, który mógłby uszkodzić klucze.

    Rezystory bramkowe R1..R4 wraz z równoległymi diodami pełnią dwie istotne funkcje. Pierwszą jest zapobieganie zwarciom skrośnym - rezystor spowalnia ładowanie bramki opóźniając załączenie tranzystora, podczas gdy dioda zapewnia szybkie rozładowanie bramki i zamknięcie klucza. Eliminuje to ryzyko powstania sytuacji gdy zarówno górny i dolny klucz są jednocześnie otwarte.

    Drugą funkcją jest tłumienie pasożytniczych oscylacji - indukcyjność uzwojenia GDT oraz pojemność bramki tworzą układ LC który może wzbudzać się podczas przełączania. Takie oscylacje mogą wyprowadzać tranzystor z nasycenia, co powoduje duże straty i stwarza ryzyko jego uszkodzenia.

    Tu należy wspomnieć, że wartość rezystorów na bramkach tranzystorów zależy od konkretnego modelu klucza. Pewne typowe wartości są znane, jednak powinny być ustalone indywidualnie poprzez eksperymenty i pomiary oscyloskopem, aby ustawić najbardziej optymalny czas martwy i wyeliminować zwarcia skrośne.

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Używany przeze mnie rezonator został nawinięty na rurze PCV Φ110mm przy użyciu drutu Φ0,18mm; długość samego uzwojenia to 45cm. Są to wartości dość przewymiarowane i spokojnie można użyć sporo mniejszego rezonatora.
    Torus został wykonany z aluminiowej rury flex Φ80mm i posiada średnicę zewnętrzną 28cm, co daje pojemność około 12pF. Częstotliwość rezonansowa obwodu wtórnego wynosi ok. 100kHz.
    Uzwojenie pierwotne z kolei zostało wykonane na rurze PCV Φ160mm wycentrowanej w okół rezonatora. Zapewnia to dobre oparcie mechaniczne uzwojeniu oraz spory, chroniący przed przebiciami odstęp między uzwojeniami. Pierwotne liczy 13 zwojów przewodem-linką 2,5mm^2.

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Jak widać pole elektryczne cewki jest w stanie efektywnie zaświecać lampy wyładowcze, tu świetlówkę rurową. Maksymalny dystans z jakiego udaje się ją zaświecić jest blisko trzykrotnie większy niż widoczny na zdjęciu. Jest to możliwe dzięki kombinacji wysokiego napięcia przemiennego i wysokiej częstotliwości, co umożliwia przepływ prądu zdolnego zapalić wyładowanie w rozrzedzonym gazie nawet przez tak szczątkowe pojemności, jak w układzie cewka Tesli - świetlówka - ziemia.

    Udało mi się również uwiecznić pewne ciekawe zjawisko (po prawej, na wysokości podstawy wyładowania). Najprawdopodobniej jest to owad zwabiony przez ultrafiolet, na którym zapaliło się do torusa niewielkie wyładowanie koronowe.

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    A także fotografie wyładowań barwionych różnymi substancjami.
    Tu sól kuchenna:

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Oraz kwas borowym:

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    Na zakończenie jeszcze nagranie wyładowania:


    Link


    W planach jest również budowa kolejnej, kilka razy większej cewki. :D

    Pozdrawiam i zapraszam do dyskusji.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • Zasilacze UPS
  • #2
    anonymousexd
    Poziom 24  
    Bardzo fajny projekt, też od jakiegoś czasu przymierzam się do tego typu cewki.

    Nie rozumiem tylko co stoi za podziałem zasilania logiki na aż 3 napięcia? 15V, 12V i 5V.
  • Zasilacze UPS
  • #3
    DVDM14
    Poziom 35  
    anonymousexd napisał:

    Nie rozumiem tylko co stoi za podziałem zasilania logiki na aż 3 napięcia? 15V, 12V i 5V.


    15V jest używane do zasilania driverów.
    5V do 74HC14 - ten układ ma ograniczone napięcie robocze.
    Z kolei 12V jest przeznaczony głównie do zasilania wentylatorów chłodzących klucze - przy okazji zasiliłem z niego NE555. :)
  • #4
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #5
    Azbi
    Poziom 8  
    Pięknie wykonana ;)) . Mógł by kolega zamieścić fotke elektroniki ?
    I jeszcze jedno pytanie , próbowałeś może zamiast anteny zastosować przekładnik prądowy ?
  • #6
    DVDM14
    Poziom 35  
    Dziękuję za miłe słowa. :)

    BC109B napisał:
    Interrupter, czyli przerywacz?


    Tak, chociaż z przyzwyczajenia używam tego anglicyzmu. ;)

    BC109B napisał:

    Wyładowania robią duże wrażenie. Jak urządzenia elektroniczne znoszą sąsiedztwo działającej cewki?


    Nie ma żadnych problemów dopóki nie zbliżysz urządzeń na bardzo małą odległość. Jednak zazwyczaj obsługując cewkę mam smartphone w kieszeni i nic mu nie dolega, chociaż zalecałbym ostrożność z delikatniejszym sprzętem.

    Azbi napisał:
    Pięknie wykonana ;)) . Mógł by kolega zamieścić fotke elektroniki ?
    I jeszcze jedno pytanie , próbowałeś może zamiast anteny zastosować przekładnik prądowy ?


    Niestety chwilowo nie mogę, elektronika jest w trakcie reorganizacji z układu prototypowego, na coś bardziej "ogarniętego". :) Cewka czekała na to już tyle czasu, ze wreszcie wypadałoby się zająć tą kwestią...

    Co do przekładnika, osobiście nie próbowałem go używać, jednak widziałem cewki pracujące z jego wykorzystaniem.

    EDIT://
    PS
    Po dokonaniu drobnych modyfikacji można by jeszcze istotnie zwiększyć wyładowania.
  • #9
    DVDM14
    Poziom 35  
    Dzięki za sugestię, właśnie mam ochotę jeszcze poeksperymentować z różnymi kolorami, miałem próbować między innymi kwas borowy ale troszkę kiepsko z czasem. :) Dysponuję akurat takim ogniwem więc pewnie spróbuję.

    Co do wentylacji - zawsze gdy barwię wyładowania uruchamiam cewkę na dworze aby nie wdychać oparów. ;)
  • #11
    DVDM14
    Poziom 35  
    Miedzią jest dość trudno zabarwić wyładowanie, próbowałem między innymi siarczanem ale efekty są bardzo słabe. Dużo skuteczniej zielony kolor uzyskuje się używając związków boru, ale tu udało mi się jak na razie jedynie z łukiem uzyskanym przy użyciu "ZVS-a".
  • #12
    tadeusz12345
    Poziom 17  
    Zastanawiam się czemu nie masz czasów martwych i Twój mostek jeszcze żyje mimo zasilania z sieci :)

    Zastanawiam się też czy jest sens stosowania diod MBR2545. One by były ok gdybyś chciał osiągnąć ZCS. Natomiast tutaj moim zdaniem wprowadzają tylko niepotrzebne straty. Bo podczas polaryzacji diody wbudowanej w tranzystor MOSFET straty występują głównie gdy przez diodę płynie prąd. A z uwagi na zbocznikowanie tej diody diodą szybką to myślę że można by było się pozbyć tych diod szeregowych.
  • #13
    DVDM14
    Poziom 35  
    tadeusz12345 napisał:
    Zastanawiam się czemu nie masz czasów martwych i Twój mostek jeszcze żyje mimo zasilania z sieci :)


    Ależ mam czasy martwe, wprowadza je rezystor na bramce wraz z diodą domykającą. :P To standardowe rozwiązanie stosowane w praktycznie wszystkich mostkach sterowanych przez GDT. W takich układach czas martwy ustala się dobierając rezystor przy pomocy oscyloskopu.

    tadeusz12345 napisał:

    Zastanawiam się też czy jest sens stosowania diod MBR2545. One by były ok gdybyś chciał osiągnąć ZCS. Natomiast tutaj moim zdaniem wprowadzają tylko niepotrzebne straty. Bo podczas polaryzacji diody wbudowanej w tranzystor MOSFET straty występują głównie gdy przez diodę płynie prąd. A z uwagi na zbocznikowanie tej diody diodą szybką to myślę że można by było się pozbyć tych diod szeregowych.


    Właśnie ta dioda Shottky pozwala efektywnie bocznikować diodę w tranzystorze. Polecam poczytać chociażby na 4hv co się dzieje bez niej. Samo połączenie równoległe dwóch diod nic nie daje, bo dioda MOSFET-a i tak zacznie przewodzić, a jej wielki okres tr będzie powodował powstanie prądu wstecznego nawet gdy dioda bocznikująca już dawno się "zamknie". Nadmienię, że ze względu na niższe napięcie przewodzenia dioda w tranzystorze zawsze załączy się pierwsza. To podstawa techniki impulsowej, czyli "dlaczego nie łączymy równolegle dwóch różnych diod szybkich".

    Trzeba "zablokować" w ten sposób pasożytniczą diodę tranzystora, inaczej dodatkowa dioda ultrafast nic nie da.

    PS

    Kolejne zdjęcia, tym razem próby barwienia wyładowań kwasem borowym:

    Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku

    O ile sam efekt barwienia wyszedł średnio, to udało się uwiecznić ciekawie uformowane wyładowanie. ;)
  • #14
    mosfetkiler
    Poziom 21  
    Myślę, że gdyby zastosować nowe tranzystory mosfet z węglika krzemu SiC to można by zrezygnować z tych dodatkowych diod.
    "Reverse Recovery time" dla diod integralnych w tego typu mosfetach są chyba mniejsze niż ultraszybkich diod krzemowych.
    Niestety ceny na razie raczej zniechęcają do eksperymentów.
    Do barwienia wyładowań należy zastosować sole metali w postaci chlorków - siarczany są nielotne.
  • #15
    DVDM14
    Poziom 35  
    mosfetkiler napisał:
    Myślę, że gdyby zastosować nowe tranzystory mosfet z węglika krzemu SiC to można by zrezygnować z tych dodatkowych diod.
    "Reverse Recovery time" dla diod integralnych w tego typu mosfetach są chyba mniejsze niż ultraszybkich diod krzemowych.
    Niestety ceny na razie raczej zniechęcają do eksperymentów.


    Masz rację, takie tranzystory mają bardzo dobre parametry. Nie tylko same mają rewelacyjne czasy przełączania doskonale nadające się do układów jak SSTC gdzie muszą przełączać duże prądu przy wysokich częstotliwościach, ale ich diody faktycznie konkurują z dedykowanymi diodami ultraszybkimi eliminując konieczność ich zastępowania zewnętrznym podzespołem.

    Niestety, masz rację i w drugiej kwestii - ich cena i dostępność jest znacznym problemem. :)

    Dodatkowych diod można by uniknąć stosując tranzystory IGBT (które nie posiadają diody w swojej strukturze i jeżeli taką mają dodaną, to jest to de facto osobna dioda ultraszybka zamknięta w jednej obudowie, zaś jeśli nie posiadają własnej diody wystarczy dodać samą bocznikującą, bez konieczności stosowania diod blokujących), jednak w większości przypadków częstotliwość pracy SSTC (nawet ponad 200kHz) w połączeniu z przełączaniem "na twardo" i sporymi prądami to dla nich za wiele (duże straty przełączania). Takie tranzystory lepiej spisują się w DRSSTC, gdzie potrzeba ogromnej wytrzymałości prądowej ale za to mamy rezonansowe przełączanie w zerze - co pozwala kluczom pracować z częstotliwościami które normalnie są dla nich nieosiągalne.

    mosfetkiler napisał:

    Do barwienia wyładowań należy zastosować sole metali w postaci chlorków - siarczany są nielotne.


    Myślę że to nie jest "krytyczne" - temperatura wyładowań jest bardzo wysoka, wielokrotnie wyższa niż temperatura płomienia. Na tyle wysoka że powoduje widoczne odparowywanie materiału elektrody, jak i wszystkiego co na niej umieścimy. Nie mniej, muszę przyjrzeć się tej kwestii.
  • #16
    mosfetkiler
    Poziom 21  
    Sole chlorkowe stosuje się zawsze przy próbach na zabarwienie np. płomienia
    - nie jestem pewien czy chodzi tylko o lotność czy też o łatwość jonizacji.
    Sole chlorkowe: lit - karminowe, sód - żółte, potas - fioletowe, miedź - zielone, wapń - ceglaste, stront - czerwone, bar - zielone.
    Co do mosfetów SIC - z zakupem nie ma żadnego problemu np. w TME (CREE).
    Kusi mnie powoli próba budowy nagrzewnicy indukcyjnej na większą częstotliwość z ich użyciem.
    Do układu Mazillego sie chyba nie nadadzą ze względu na zalecane sterowanie
    -4V/+15V. - trzeba by modyfikacji jak np. układ FLUXEON-ROY:
    http://www.neon-john.com/Induction/Roy/Roy.htm

    Pożyjemy, zobaczymy...
  • #17
    DVDM14
    Poziom 35  
    mosfetkiler napisał:
    Sole chlorkowe stosuje się zawsze przy próbach na zabarwienie np. płomienia
    - nie jestem pewien czy chodzi tylko o lotność czy też o łatwość jonizacji.
    Sole chlorkowe: lit - karminowe, sód - żółte, potas - fioletowe, miedź - zielone, wapń - ceglaste, stront - czerwone, bar - zielone.


    Tak, ale jak wspomniałem - uważam że barwienie wyładowań daje nam "fory" względem barwienia płomienia - temperatura kanału plazmy jest bardzo wysoka, bez problemu powoduje odparowywanie stali więc i tutaj nie powinno być problemu...

    Problem w tym że teraz nie mam zbytnio możliwości eksperymentować - pogoda utrudnia odpalenie cewki na dworze, a rodzina w domu. ;)

    mosfetkiler napisał:

    Co do mosfetów SIC - z zakupem nie ma żadnego problemu np. w TME (CREE).
    Kusi mnie powoli próba budowy nagrzewnicy indukcyjnej na większą częstotliwość z ich użyciem.
    Do układu Mazillego sie chyba nie nadadzą ze względu na zalecane sterowanie
    -4V/+15V. - trzeba by modyfikacji jak np. układ FLUXEON-ROY:
    http://www.neon-john.com/Induction/Roy/Roy.htm

    Pożyjemy, zobaczymy...


    Nawet nie wiedziałem że TME wzbogaciło ofertę o SiC. :)

    Podstawowy układ Mazzilliego na pewno nie będzie tu współpracował, zmodyfikowany o elektroniczny sterownik już prędzej. Nie mniej, do większych zabawek raczej odradzam układ Mazzilliego i sugeruję użyć bardziej wyrafinowanych topologii.

    EDIT:\\

    Dla porządku dodałem zdjęcia barwionych wyładowań także do pierwszego postu.
  • #18
    helimac
    Poziom 2  
    Świetny projekt i fajnie tłumaczysz :-)
    Mam pytanie czy aby zwiększyć moc cewki można Połączyć prostotę cewki VVCT budowanej na lampach np GU-81M z możliwością sterowania cewki SSTC ??
    Chodzi aby uzyskać duże iskry z możliwością sterowania midi ??? :-)
  • #19
    DVDM14
    Poziom 35  
    Miałeś ma myśli VTTC?
    Jest to możliwe - chociażby staccatto controller pozwalający pompować więcej mocy w impulsie przez lampę i uzyskiwać większe wyładowania. Można również uzyskać modulację audio - poszukaj w sieci, jest wiele rozwiązań. ;)
  • #20
    helimac
    Poziom 2  
    Tak chodziło o VTTC :-)

    Dzięki za odpowiedź i podpowiedź :-)
    Pozdrawiam
  • #21
    DVDM14
    Poziom 35  
    tadeusz12345 napisał:
    Zastanawiam się też czy jest sens stosowania diod MBR2545. One by były ok gdybyś chciał osiągnąć ZCS.


    Dodam jeszcze z "lekkim" opóźnieniem, dla ludzi którzy tu trafią w poszukiwaniu informacji. ;)

    W SSTC pracując synchronicznie z rezonansem można osiągnąć (lub chociaż zbliżyć się do) ZCS, jako że rezonator wymusza sinusoidalny przebieg prądu. Można poczytać o tym tutaj:

    http://www.richieburnett.co.uk/sstate2.html
    http://www.richieburnett.co.uk/sstate3.html
  • #22
    Kwierzchos
    Poziom 12  
    Bardzo fajny projekt - gratuluję.
    Czy to napięcie jest bezpieczne dla człowieka? Jakie prądu tam występują?
    Dlaczego użyłeś do wysterowania GDT dwóch driverów zamiast zwykłej pompy prądowej składającej się z dwóch tranzystorów i kondensatora separującego składową stałą? Fullbridge SSTC - półprzewodnikowa cewka Tesli na pełnym mostku
  • #23
    DVDM14
    Poziom 35  
    Kwierzchos napisał:
    Czy to napięcie jest bezpieczne dla człowieka? Jakie prądu tam występują?


    Niestety nie, nie jest. Były wielokrotnie prowadzone o tym dyskusje, chociażby tutaj: http://teslacoil.pl/luzne-rozmowy/film-t451.html#p4635

    W dużym skrócie - nie odczuwamy porażenia prądem w.cz. ponieważ nie stymuluje on zakończeń nerwowych, sprawia to również że nawet porażenie stosunkowo dużym prądem nie zaburza akcji serca w sposób, jaki czyni to prąd stały lub AC 50Hz. Jednakże mimo tego oraz faktu, że następuje przepływ małego prądu (dla SSTC są to miliampery, ale dla DRRSTC czy SGTC prąd może osiągać wartości chwilowe liczone w amperach), duża moc (mały prąd, jednak pomnożony przez dziesiątki kV) jaką cewka pompuje będzie wydzielać się na tkankach osoby która dotknie wyładowania i może prowadzić do rozległych uszkodzeń termicznych. A pierwszy "oberwie" układ nerwowy...
    Prowadzi to do dodatkowego ryzyka, jako że osoba która o tym nie wie może celowo przedłużać ekspozycję błędnie myśląc, że skoro nie odczuwa przepływu prądu, to jest on bezpieczny.
    Oczywiście są przypadki gdy osoby dotykające wyładowań z mniejszych cewek nie odczuwały negatywnych skutków (czy raczej - były one zbyt małe by były oczywiste), jednak znam również przypadki gdy porażenie z DRSSTC zakończyło się parastezjami i innymi dolegliwościami. Należy więc zawsze zachowywać ostrożność.

    Nadto należy wziąć pod uwagę, że interrupter dodaje do przebiegu wtórnego przebieg niskiej częstotliwości który może być niebezpieczny. Również przebicie między uzwojeniem wtórnym a pierwotnym może wprowadzić do wyładowania przebieg 50Hz, który jak wiadomo doskonale zaburza akcję serca...

    Kwierzchos napisał:
    Dlaczego użyłeś do wysterowania GDT dwóch driverów zamiast zwykłej pompy prądowej składającej się z dwóch tranzystorów i kondensatora separującego składową stałą?


    Ponieważ w mostku GDT steruje parami kluczy naprzemiennie. Wymaga to symetrycznego przebiegu który w obu połówkach cyklu odwraca polaryzację, ma dużą amplitudę i możliwie strome zbocza (przy częstotliwościach z jakimi pracuje SSTC bardzo szybkie przełączanie kluczy jest krytyczne, zwłaszcza, że próbujemy zsynchronizować się z przebiegiem wtórnego układu rezonansowego aby uzyskać pracę zbliżoną do ZCS). Mostek H stworzony z dwóch driverów gwarantuje te warunki. ;)
  • #24
    tadeusz12345
    Poziom 17  
    Widziałem gdzieś artykuł na temat oddziaływania prądu w.cz. na ciało człowieka. I nie wyglądało to ciekawie, bo okazuje się że nawet przy niskich napięciach (12 i 24 V) pojawiały się znaczne wartości prądów, które nie były wyczuwalne, ale powodowały głównie efekt cieplny, być może uszkadzały też układ nerwowy. Dlatego też należy się odpowiednio chronić przed takimi zaburzeniami.
  • #26
    tadeusz12345
    Poziom 17  
    Dokładnie ten artykuł !

    Ponadto szukam informacji o:

    DVDM14 napisał:

    Właśnie ta dioda Shottky pozwala efektywnie bocznikować diodę w tranzystorze. Polecam poczytać chociażby na 4hv co się dzieje bez niej.


    Narazie znalazłem tylko to Link

    A mi bardziej by zależało na wykresach lub chociaż informacji, czy stosując takie połączenie, ograniczamy przepięcia na drenach, czy też poprawiamy przebieg na bramce.

    Nie znalazłem też informacji jakie zostały zastosowane tranzystory.

    No i zastanawiam się jaki czas przeładowania jest wystarczający, np dla częstotliwości = 20 kHz
  • #27
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 43  
    tadeusz12345 napisał:
    12 i 24 V) pojawiały się znaczne wartości prądów, które nie były wyczuwalne, ale powodowały głównie efekt cieplny, być może uszkadzały też układ nerwowy. Dlatego też należy się odpowiednio chronić przed takimi zaburzeniami.
    Powodują elektrolizę płynów ustrojowych przy długim czasie ekspozycji.
  • #28
    DVDM14
    Poziom 35  
    tadeusz12345 napisał:

    Narazie znalazłem tylko to Link

    A mi bardziej by zależało na wykresach lub chociaż informacji, czy stosując takie połączenie, ograniczamy przepięcia na drenach, czy też poprawiamy przebieg na bramce.

    Nie znalazłem też informacji jakie zostały zastosowane tranzystory.

    No i zastanawiam się jaki czas przeładowania jest wystarczający, np dla częstotliwości = 20 kHz


    Wyżej podawałem linki gdzie masz trochę informacji o tym, zarówno teoria jak i trochę wykresów:

    http://www.richieburnett.co.uk/sstate2.html
    http://www.richieburnett.co.uk/sstate3.html

    W dużym skrócie, SSTC to specyficzny przypadek, którego nie należy rozpatrywać jak zwykłej przetwornicy pracującej na trafie ferrytowym. Mamy tutaj rezonansowy układ wtórny do którego dynamicznie dostrajamy część mocy.
    Wtórny obwód LC aktywnie wymusza sinusoidalny przebieg prądu na uzwojeniu pierwotnym, z którym staramy się zsynchronizować aby zminimalizować straty przełączania (ZCS - konieczność ,aby skutecznie przełączać tak duże prądy z częstotliwościami liczonymi w setkach kiloherców). Jeżeli klucze przełączają się niesynchronicznie z przebiegiem rezonatora, ten wymusza przez nie przepływ prądu powodując powstawanie przepięć i wzrost strat. Dlatego też imperatywem jest minimalizacja czasu martwego - klucze powinny przełączać się tak blisko zera prądu jak to możliwe, zaś duży czas martwy wprowadza je w przełączanie "na twardo" i zwiększa czas w jakim diody muszą przewodzić prąd indukowany przez obwód wtórny.
    Niestety, w praktyce (przynajmniej na tak prostym sterowniku) nie da się uzyskać całkowitego ZCS i zawsze będą pojawiać się niewielkie przepięcia prowadzące do załączania diod antyrównoległych kluczy. Problem w tym, że diody wbudowane w tranzystory MOSFET są bardzo wolne, ich wyłączenie zajmuje dużo czasu. Prowadzi to do zwarć skrośnych, ponieważ diody nie zdążają wyjść ze stanu przewodzenia nim przeciwny klucz się załączy, a to w sposób oczywisty jest bardzo szkodliwe zjawisko... W zwykłej przetwornicy pracującej na twardo zwyczajnie narzuca się większy deadtime - przy zamknięciu kluczy trafo jedynie generuje krótkie przepięcie po którym wystarczy zaczekać aż diody się wyłączą. Tu jednak nie da się tak zrobić, ponieważ po zamknięciu kluczy rezonator w dalszym ciągu wymusza przepływ prądu...
    Antyrównoległa, dyskretna dioda jest wielokrotnie szybsza od diody klucza, nie ma więc z nią takich problemów, dioda Shottky na drenie zaś blokuje przepływ prądu przez diodę MOSFET-a uniemożliwiając jej włączenie. Jest to dodatek konieczny, jako że chociaż diody szybsze i wolniejsze różnią się czasami wyłączania, to załączają się niemal tak samo szybko - w czasie ograniczonym głównie przez czynniki pasożytnicze, jak indukcyjność połączeń. Dlatego trzeba tej wolniejszej uniemożliwić zadziałanie. :)

    W DRSSTC rozwiązuje się to inaczej, tam nieco bardziej wyrafinowany sterownik zapewnia idealną pracę w ZCS do poziomu, w którym cewka jest wstanie przełączać prądy liczone w setkach, a nawet tysiącach amperów bez jakichkolwiek snubberów, szpilek na kluczach etc. Strojenie takiego sterownika jest jednak trudne i niemożliwe do przeprowadzenia w SSTC - w DRSSTC dostrajamy sterownik do pierwotnego obwodu LC, który zachowuje się dość stabilnie, a dopiero potem zestrajamy obwód pierwotny do wtórnego. Samo niedostrojenie pomiędzy tymi dwoma układami wpływa jedynie na skuteczność transferu energii.
    W SSTC jednak stroimy się bezpośrednio do układu wtórnego (po stronie pierwotnej nie ma wcale rezonansu), a ten jest znacznie bardziej dynamiczny - w trakcie pracy częstotliwość rezonansowa może zmieniać się nawet o ±20% i więcej, zaś każde niedostrojenie od razu odbija się na kluczach....

    Dodano po 2 [minuty]:

    Krzysztof Kamienski napisał:
    tadeusz12345 napisał:
    12 i 24 V) pojawiały się znaczne wartości prądów, które nie były wyczuwalne, ale powodowały głównie efekt cieplny, być może uszkadzały też układ nerwowy. Dlatego też należy się odpowiednio chronić przed takimi zaburzeniami.
    Powodują elektrolizę płynów ustrojowych przy długim czasie ekspozycji.


    To zagrożenie występuje raczej dla porażeń prądem stałym, nie przemiennym wysokiej częstotliwości. ;)
  • #29
    bzyk69ak47
    Poziom 13  
    Witam serdecznie wszystkich forumowiczow elektrody,na wstepie zaznaczam iz pisze na elce po raz pierwszy wiec prosze o wyrozumialosc i konstruktywna krytyke aby nabrac wprawy co i jak... Prosze o pomoc znawcow tematu,bawie sie od niedawna WN,ZVS,lampe plazmowa mam juz za soba,wlasnie po miesiacu pracy ukonczylem i uruchomilem moja pierwsza SSTC na pelnym mostku(schematy z tego tematu),wszystko dziala,wyladowania jak narazie ok 10-12cm,dopracuje to mam nadzieje,moje pytanie jednak to czemu cewka dziala bez uziemienia,a gdy podepne uziom do dolnego konca uzw. rezonatora to przestaje calkowicie,wyladowania znikaja,wszedzie czytalem ze uziom powinien byc podlaczony raz ze dla bezpieczenstwa,dwa ze poprawia efekt.... Mam nadzieje ze w dobrym miejscu pisze,prosze o podpowiedz co robie zle....
  • #30
    DVDM14
    Poziom 35  
    @bzyk69ak47:
    Jak wygląda i jak jest umieszczona antena sprzężenia zwrotnego? Jak wygląda reszta konstrukcji cewki?
    Dolny koniec rezonatora nie powinien, a wręcz musi być uziemiony. Przy mniejszych mocach cewka może jakiś czas podziałać bez uziemienia, ale w każdej chwili przebicie z wtórnego może zniszczyć urządzenie.