Изготовление электрических ламп в домашних условиях. Часть 2. Источники питания

В этой части хочу поделиться используемыми мною при изготовлении ламп источниками высокого напряжения переменного и пульсирующего постоянного тока (сглаживающие конденсаторы в источнике на основе ТДКС не используются). Также приведен источник питания для разогрева нихромовой проволоки. Разумеется, использовать именно такие устройства питания не обязательно, они так больше показаны как пример того, как можно сделать и нет проблем использовать иные другие, например заводские готовые.

Слева на снимке показан возможный источник разогрева нихромовой проволоки для резки стеклянных трубок. Используется трансформатор ТС-180-2, извлеченный в прошлом из лампового телевизора, без перемоток. Напряжение сети подводится к выводам обмоток 1 и 1', выводы 2 и 2' должны быть соединены между собой. При этом в качестве первичной используется последовательное штатное включение двух сетевых "полу"обмоток на каждой катушке. Питающее же напряжение для проволоки снимается со всех штатных накальных обмоток для подогревателей катодов радиоламп и кинескопа, с выходными напряжениями в 6,4В. Причем для все эти обмотки следует соединить параллельно, для повышения допустимого выходного тока до примерно 11,8А. И стоит учесть, что для параллельного соединения обмоток в таких трансформаторах необходимо объединять выводы с разными цифрами, т. е. например 9' и 10, и 9 и 10'. Это может сбить с толку, поскольку по логике поначалу ожидаешь что такое включение даст КЗ, но это не так. И, к сожалению, у меня нету токоизмерительных клещей чтобы замерить точное потребление тока (сопротивление проводов щупов имеющегося тестера великовато для этой цели) нихромовой проволоки диаметром 0,4мм и длиной 80...85мм, которой я и разогреваю трубки при их нарезке. Тем не менее думаю оно составляет около 5...6А.

В середине снимка приведен источник высокого напряжения пульсирующего постоянного тока для так называемого жестчения (дополнительного повышения вакуума распылением электрода), с регулировкой этого самого напряжения и заодно мощности. Последняя осуществляется с помощью ШИМ с диапазоном изменения скважности от около нуля до 50%. При околонулевом значении выдаваемое трансформатором напряжение наиболее низкое, при 50% - максимальное (свыше этого значения делать скважность нет смысла - напряжение снова проседает, а потребляемый от блока питания источника ток возрастает еще сильнее. Далее приведена схема источника. Полноразмерный ее вариант можно глянуть тут.

На таймере NE555 собран генератор с регулируемой скважностью. Регулировка осуществляется переменным резистором R2, ограничение ее до 50% сделано с помощью резистора R3. Частота генерации задается конденсатором С5, при указанной на схеме ёмкости она составляет около 19кГц (при повороте ручки переменного резистора это значение немного меняется - от 19,29 до 19,39кГц). Такое выбрано чтобы выйти за пределы слышимого звукового диапазона - при меньших значениях ТДКС может неприятно тонко свистеть. Знаю, что признанный верхний предел слышимых человеком звуковых частот 20кГц, но лично у меня порог несколько ниже и думаю у большинства тоже так. Однако если свист будет все еще слышен, то емкость этого конденсатора можно немного уменьшить. Микросхема и так называемый драйвер на биполярных транзисторах запитываются от отдельного "трехногого" понижающего стабилизатора 7809 для повышения устойчивости работы - ключ на полевом транзисторе потребляет значительный импульсный ток. При этом радиатор для стабилизатора не нужен. Сам же драйвер требуется ввиду того, что выход микросхемы является не шибко мощным для прямого управления затвором полевика. Для сборки драйвера подходят указанные на схеме транзисторы, причем лучше использовать пару BD139 и BD140 ввиду большего допустимого коллекторного тока. В качестве же силового элемента схемы используется MOSFET IRFB4510, имеющий достаточный запас по допустимому напряжению сток-исток, току канала и малое его сопротивление. Тем не менее при значительной нагрузке в цепи ВВ обмотки ТДКСа он хорошо греется, поэтому устанавливается на большой радиатор. Я использую интеловский от процессора Core2Duo. Транзистор на него приклеен теплопроводным клеем и также используется принудительный обдув вентилятором (на резистор в цепи питающих проводов вентилятора обращать особо внимание не стоит - остался от прошлой его работы в компьютере). Первичная обмотка изготавливается из монтажного провода диаметром 1мм, 10 витков, поскольку в трансформаторе нету столь сильноточных понижающих обмоток. Вторичная же родная, точнее там несколько высоковольтных обмоток, соединенных последовательно через высоковольтные диоды. Нагрузка подключается к кабелю для питания анода кинескопа (это будет и "холодному" выводу, это 8-й среди прочих залитых в основании трансформатора выводов (и это уже будет -) согласно даташиту на ТДКС. Можно, конечно же, использовать и иную модель трансформатора, Для питания всей схемы нужен блок с выходным напряжением 12...16В, с допустимым током не менее 5А (а лучше больше). Причем судя по длине пробоя в воздухе максимальное штатное напряжение на выходе трансформатора достигается уже при 12В, а при 16В получается еще повыше, за 30кВ. Такой режим использовать долго нежелательно, особенно когда начинаются уже искровые пробои или даже дуга межу выводами в заливке. Также не схеме не показан переключатель, отключающий выход ИМС от драйвера и подключающий его к отдельному проводу - мне он был нужен для опытов со схемой и контроля частоты генерации. Для работы конструкции наличие этих цепей не обязательно.

Далее приведена схема источника высокого напряжения переменного тока, с прямым питанием от сети. Полноразмерный вариант ее.

Этот источник собран уже на специализированной микросхеме IR2153, изначально предназначенной для создания простых ЭПРА для ЛЛ. Причем благодаря легкому превращению таких схем в импульсные источники питания эта микросхема заслужила большую популярность. Конструктивно она представляет собой элементы для построения генератора колебаний и цепи для управления двумя транзисторами. Также обеспечивается так называемый dead time, это пауза между выдачей отпирающих сигналов на каждый транзистор, необходимая для надежного их закрывания во избежание сквозных токов если оба включены по полумостовой схеме, как на рисунке. С указанными на схеме номиналами частотозадающих элементов R3 и С4 частота генерации составляет несколько выше 20кГц, снова таки для цели выхода за слышимый звуковой диапазон. В качестве выходных ключей использованы популярные старые полевые транзисторы типа IRF730, которые хоть и имеют характеристики похуже, чем современные полевики, но ввиду невысоких протекающих в схеме токов не греются практически - не заметил какого-либо значительно превышения температуры над комнатной. На фото они правда установлены на радиаторы, но это было сделано с целью перестраховки. В качестве высоковольтного трансформатора в этой конструкции используется снятый с лампового телевизора трансформатор строчной развертки, именуемый обычно строчником (как и вовсе любые строчные трансформаторы без диодов внутри). С трансформатора снимаются родные низковольтные обмотки, оставляя только штатную высоковольтную катушку, и соскребывыются бумажные прокладки между половинами магнитопровода. Далее наматывается новая первичная обмотка, состоящая из 70 витков провода диаметром 0,7мм. Для оценки глубины вакуума по разряду в самодельных лампах нет необходимости в шибко высоком напряжении, поэтому при такой первичной обмотке на выходе вторичной будет около 3...5кВ "всего". Изначально в телевизорах же такие трансформаторы выдают для питания анодов кинескопов около 16кВ, так что запас для повышения еще есть. *smle* Источик со стороны питающей сети имеет защитные элементы в виде предохранителя, токоограничивающего проволочного резистора (ограничение броска тока заряда фильтрующего конденсатора С2), а также дроссель фильтра помех - чтобы не загаживать сеть импульсными помехами при работе. Этот дроссель должен быть средних таких размеров, т. е. рассчитан на ток до нескольких ампер. Для большего удобства в работе выводы ВВ катушки можно припаять к плате около трансформатора, припаяв к ней уже провода с зажимами для подключения к лампам. Причем если используется макетная плата как на снимке, то с нее надо содрать вокруг паек этих проводов пятачки во избежание пробоев по самой плате.

Оба высоковольтных источника весьма желательно установить в корпуса  для большей безопасности в работе, особенно источник с питанием прямо о сети (хотя можно источник переменного ВВ напряжения тоже с низковольтным питанием сделать).

Для питания же насоса подойдет любой маломощный блок питания постоянного тока, с выходным напряжением в 6В (при питании от 6,3В ток его потребления составляет 0,26А - такое напряжение выдает мой источник один). Однако как показала практика такие насосы довольно живучие и долговременно выдерживают питание от 7,5В, а кратковременно - от 9В. Больше напряжение повышает скорость откачки.

Следующая часть