Witam.
Chciałbym przedstawić wam moją konstrukcję lampy plazmowej. Wyróżnia się ona od podobnych typu konstrukcji tym, że oparta jest o przetwornicę Mazzilliego, która dzięki efektywnej topologii nie przegrzewa się, pozwalając na pracę ciągłą oraz dając zadowalające efekty nawet przy mocy zasilania 10VA. Dzięki zastosowaniu wydajniejszej topologii przetwornica pozwala osiągnąć nieporównywalnie większą sprawność oraz jest znacznie mniej awaryjna.
Budowa układu:
Układ składa się z dwóch sekcji: zasilacza sieciowego oraz przetwornicy impulsowej WN. Transformator sieciowy ma moc 20VA i posiada dwa identyczne uzwojenia wtórne - są one połączone równolegle poprzez przycisk, co pozwala na uruchomienie lampy w dwóch trybach: pełnej mocy (20VA) i połowy mocy (10VA). Rolę przetwornicy impulsowej pełni tutaj układ ZVS, oparty na dwóch IRFP260 i transformatorze WN z TV - dalej napiszę o nim więcej.
Różnice w stosunku do "popularnych" lamp:
- praktycznie wszystkie schematy lamp plazmowych które spotkałem opierają się o topologie flyback, opartej na generatorze przebiegu prostokątnego NE555 i tranzystorze kluczującym (np. IRF840), moja budowa opiera się na zaprojektowanym przez Vladimiro Mazzilliego układzie pracującym w topologii ZVS (Zero Voltage Switching)
- w konstrukcjach zbudowanych wedle popularnego schematu tranzystor kluczujący mocno się grzeje, wymaga dużego radiatora oraz ogranicza możliwość ciągłej pracy lampy. Wystarczy przeszukać nasze forum, by znaleźć utarczki użytkowników z "padającymi mosfetami". W mojej konstrukcji tranzystory wcale się nie grzeją, co również oznacza mniejsze straty mocy przy działaniu przetwornicy. Najbardziej grzejącym się elementem w układach ZVS jest mostek Graetza (zastosowałem tam mostek o parametrach 200V 5A, ponieważ taki miałem pod ręką a słabsze się grzały)
- mała moc dająca dobre efekty - w tym wypadku jest to plus, ponieważ przetwornica WN jest wydajna, transformator zasilający jest lekki, aczkolwiek ostrożność i tak należy zachować
Zasady bezpieczeństwa:
- mimo małej mocy urządzenia porażenie wysokim napięciem z przetwornicy jest NIEBEZPIECZNE i może skończyć się bardzo nieprzyjemnie - przewody po stronie WN powinny być dobrze zaizolowane
- układ nie jest zabawką - wszelkie pokazy i prezentacje działania powinny odbywać pod nadzorem osób obytych z jego działaniem
- nie biorę odpowiedzialności za próby replikacji tego lub podobnych doświadczeń
Spis części:
Zasilacz sieciowy:
- transformator 20VA - w moim przypadku z dwoma identycznymi uzwojeniami wtórnymi, co pozwala przełączać lampę między trybem pracy 10VA i 20VA by obserwować różnice zachowania wyładowań; daje 14V napięcia zmiennego, więc po mostku prostowniczym i kondensatorze filtrującym jest około 19V, aczkolwiek po podłączeniu obciążenia (przetwornicy ZVS) to napięcie znacznie spada.
- mostek Graetza 200V 5A - najlepiej na radiatorze
- kondensator filtrujący 50V 2200uF
- dwa przełączniki (jeden do całego układu, drugi przełącza między trybami pracy 10VA i 20VA)
Przetwornica ZVS:
- 2 x IRFP260 - mogą być inne, ale warto pamiętać, że parametr rdsOn jest ważny
- 2 x dioda Zenera 12V - do ograniczenia napięcia bramek
- 1 x dławik 130uH - działa jako filtr, tzn. izoluje prąd wysokiej częstotliwości z układu LC od zasilania przetwornicy
- 1 x kondensator 0.68uF MKP 400V - najlepiej by był dobrej jakości, pracuje na dużych częstotliwościach, ale przy takiej małej mocy jak w przypadku mojego projektu nie jest to aż takie ważne
- 2 x BYV29 (szybka dioda) - łączą bramki tranzystorów z układem rezonansowym, powinna być na co najmniej paręset V, ale przepływa przez nią mały prąd - zastosowałem duże BYV29 bo akurat takie miałem pod ręką
- 2 x rezystor 10k
- 2 x rezystor 470 2W
- transformator WN bez wbudowanej diody prostowniczej - przykładowy któryś z rodziny TVL - ze starego telewizora, nie może to być trafo powielacz
Koszt budowy:
- 2 x IRFP260 - 2 * 5zł = 10 zł
- 2 x BYV29- 2 * 2zł = 4 zł (tutaj mogą być słabsze i tańsze diody, ale akurat takie miałem pod ręką)
- 0.68uF MKP 400V - 2 zł
- diody zenera - 1 zł
- rezystory - 2 zł
- dławik 130uH - 2 zł
- transformator WN TVL - 20 zł (ceny bywają różne, ciężko dostać taki transformator)
Elementy zasilacza sieciowego:
- transformator sieciowy 20VA - 15zł
- mostek prostowniczy - 2 zł
- kondensator 50V 2200uF - 2 zł
- dwa przełączniki - 2zł
Suma kosztów wynosi około 60 zł. Koszty można znacznie zmniejszyć korzystając z własnego zasilacza sieciowego (układ pracuje dobrze na napięciach rzędu 12-30V) oraz zdobywając transformator WN z starego telewizora (najtrudniejszy do zdobycia element konstrukcji).
Użyty schemat przetwornicy WN:
Schematy przetwornicy pochodzą z sieci, drugi schemat, ten "kolorowy" jest autorstwa Adam Munich, oraz pokazany tam transformator to tzw. trafopowielacz, który nie nadaje się do lampy, ponieważ ma zintegrowaną diodę prostowniczą i generuje napięcie stałe.
Schematu zasilacza sieciowego nie zamieszczam, ponieważ ktokolwiek podejmujący się repliki tego urządzenia musi znać dobrze podstawy elektroniki.
Uwagi konstrukcyjne:
- oba uzwojenia na transformatorze WN muszą być nawinięte w tym samym kierunku
- proszę zwrócić uwagę, że szybkie diody łączą bramkę jednego tranzystora z drenem drugiego (połączenie bramki z drenem tego samego mosfeta nie zadziała)
- dreny tranzystorów nie są połączone - w przypadku umieszczenia obu na jednym radiatorze niezbędne jest zastosowanie izolacyjnej podkładki
- użyty transformator WN musi być bez diody prostowniczej (starszy typ) - lampa plazmowa działa tylko na napięciu zmiennym
- druga końcówka uzwojenia transformatora WN powinna być uziemiona. Ciekawostka: sprawdzałem różne uziemienia i okazało się, że w roli uziemienia może spełnić się nawet kawałek blachy (w tym przypadku obudowy od ATX) położonej luźno obok przetwornicy, ale oczywiście takie rozwiązanie nie jest praktyczne.
- poprawnie zlutowany układ nie jest problematyczny i powinien działać od razu; nie wymaga strojenia, nie "pali elementów"
- mniejsza ilość zwojów pierwotnego na transformatorze WN oznacza wyższe napięcie wyjściowe
Galeria:
Zbudowany układ (do kompletu zamierzam jeszcze zamówić pokrywę z pleksi, która zasłoni całość elektroniki przed dotykiem ciekawskich):
Efekt plazmowy w żarówce:
Krótki filmik z działania:
Teraz chciałbym jeszcze pokazać, jakie efekty można uzyskać gdy użyje się troszkę większej mocy:
Na koniec dodam, że efekty można by jeszcze poprawić, m. in. używając mocniejszego transformatora zasilającego, ale skutkiem ubocznym tego byłoby szybsze grzanie się szkła żarówki, ponadto moim celem projektu było uzyskanie jak najlepszych efektów przy tych 20VA zasilania. Nie sztuką jest pompować do lampy setek wat mocy, sztuką jest uzyskać efekty przy skromnym zasilaniu.
Cool? Ranking DIY
