Jakie są sposoby poprawy mnożnika napięcia?

Pracuję nad zasilaczem Nixie, ale chciałbym go ulepszyć.

• Mam szeregowe akumulatory 4x9V, które łącznie można przełączać między mnożnikiem 36V.
• (TTL) 555 pracuje astable tylko z pierwszej baterii 9V do wygenerowania 8,5-owski V fali prostokątnej, 10 kHz (lub dowolną częstotliwość, jak sądzę), ok. 50% cła.
• Wyjście 555 steruje bramką N-kanałowego MOSFET-a BS170 .
• MOSFET odpływowy jest podłączony do 36V przez rezystor ok 1.2kΩ. Rezystancja ta musi być możliwie jak najniższa, aby przepchnąć prąd do:
• 6-stopniowy multiplikator Cockcroft-Walton , który wytwarza ładne ~ 220 VDC bez obciążenia. Niestety spada do około 155 VDC, gdy jest obciążony rezystorem 47 kΩ szeregowo z lampą.

Co lubię w tym obwodzie:

• Działa ™
• Może być zbudowany z bardzo powszechnych części, które prawdopodobnie mam pod ręką, np .:
• Nie wymaga cewek indukcyjnych.
• Nie wymaga wyspecjalizowanych układów scalonych, takich jak przetworniki podwyższające napięcie.
• Wymaga tylko kondensatorów i diod o napięciu znamionowym do obsługi każdego stopnia, a nie pełnego snopu.
• Awarie Multisim.

Czego nie lubię w tym obwodzie:

• Napięcie wyjściowe spada do ~ 155 V DC przy obciążeniu ~ 600 μA.
• Jestem zbyt głupi, aby wymyślić lepszy sposób na przełączenie 36 V w mnożniku:
• Podczas gdy moc wyjściowa timera 555 jest wysoka, tracę ponad 1W na rezystorze drenażowym tylko po to, aby napędzać wzmacniacz.
• Napięcie wejściowe powielacza jest utrudnione przez rezystor spustowy.

Jak mogę:

• wprowadzić ulepszenia, które mogą umożliwić pozyskiwanie ~ 10 mA przy spadku mocy poniżej 40 V?

Próbowałem:

• Zastąpienie sekcji sterownika MOSFET czymś takim:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Próbowałem tego falownika przez kilka tranzystorów. Jak pokazano, bramki falownika są podciągane do 36 V przez rezystor 10 kΩ. Czy to możliwe, że czas ładowania bramki jest tym, co zniszczyło tranzystory?

EDYCJA: Właśnie zdałem sobie sprawę, że maksymalne wartości napięcia źródła bramkowego na obu tranzystorach polowych FET wynoszą ± 20 V. To by tłumaczyło, dlaczego smażyli. Hmm, może zamiast pojedynczego 10kΩ mógłbym zrobić dzielnik napięcia do napędzania każdej bramki osobno?

• przeczytanie artykułu w Wikipedii dotyczącego metod doskonalenia:

Z tych powodów multiplikatory CW z dużą liczbą stopni są stosowane tylko tam, gdzie wymagany jest stosunkowo niski prąd wyjściowy. Efekty te można częściowo skompensować poprzez zwiększenie pojemności w niższych stopniach, zwiększenie częstotliwości mocy wejściowej oraz zastosowanie źródła prądu przemiennego o kształcie fali kwadratowej lub trójkątnej.

• studiowanie innych popularnych projektów zasilaczy Nixie, takich jak te .

Podejrzewam, że bardziej wydajne przełączanie 36 V w multiplikatorze znacznie poprawi wydajność.

EDYCJA / PODSUMOWANIE: Skuteczniejsze przełączanie 36 V w multiplikatorze przeszło długą drogę do poprawy wydajności. Jak zasugerowało kilka osób, coś, co nazywa się „push-pull”, było szybkim rozwiązaniem. Falownik CMOS z osobno napędzanymi bramkami sprawia, że ​​pompa ładująca jest znacznie bardziej efektywna:

Zasilanie wynosi teraz ~ 216 VDC przy obciążeniu dwiema lampami, co stanowi ogromną poprawę:

Musisz porzucić Rd z pierwszego schematu i użyć wyjścia push-pull o niskiej impedancji, jak na drugim schemacie. Jednak, jak słusznie powiesz, 36v wzniesie toast za bramki FET 20 Vgs. Jest kilka fet z Vgsmax większym niż 20v i żaden z mojej wiedzy z więcej niż 30v.

Wśród opcji są do użycia

a) odpowiednie przełączniki poziomu do sterowania bramkami FET, małe dwubiegunowe działałyby tutaj dobrze
b) transformator napędu bramkowego (choć zwykle stosowany tylko w aplikacjach o większej mocy)
c) jak około 18v napęd push-pull z dwóch akumulatorów, ale w push- ciągnij, tak ...

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Zilustrowałem tutaj 4 etapy, rozszerzenie na kolejne etapy jest oczywiste.

Teraz nie podłączyłem górnego kondensatora. Istnieją dwie opcje

a) Styl Cockcroft Walton, w którym ograniczane jest maksymalne napięcie. Tutaj podłączysz C5 do złącza D1 / D2. Pozwala to na niskie napięcie na każdym kondensatorze, ale powoduje wysoką impedancję wyjściową. Znany również jako kaskada Villarda, choć wynaleziony przez Greinachera.

b) Styl pompy ładującej Dickson, co powoduje znacznie niższą impedancję wyjściową. C5 łączy się ponownie z napędzanym końcem C2. Oznacza to, że C5 potrzebuje wyższego napięcia znamionowego, ale jeśli można tanio uzyskać czapki o odpowiednim napięciu znamionowym, powszechnie dostępne są 250 V, a nawet 400 V, wówczas ta konfiguracja ma znacznie niższy spadek napięcia z prądem.

$R_D$$\gg 36V$

Ale upewnij się, że

• $V_{DS,max}$
• $I_{D,max}$ wynosi 0,5A.

36 V na bramie zniszczy urządzenia. Musisz znaleźć odpowiednie obwody sterujące MOSFET.

$|V_{GSS}| < 20~V$ .

$R_1$$3.3 ~k\Omega$

jako mnożnik napięcia, jego prąd wyjściowy jest odwrotnie proporcjonalny do jego napięcia wyjściowego. więc aby zwiększyć bieżącą moc wyjściową, masz dwie możliwości, nie wykraczając poza topologię:

1) Zwiększ prąd napędowy: 555 może dostarczyć 200ma, a twój bs170 kilka ma. możesz spróbować obserwatora emitera jako bufora; lub oddany kierowca;

2) zwiększyć napięcie napędu: uruchom całość przy możliwie najwyższym napięciu;

gdybym był tobą, najpierw spróbowałbym uruchomić multiplikator bezpośrednio za pomocą 555. jeśli to nie dostarcza wystarczającej ilości prądu, pomyśl o innym podejściu, takim jak konwerter podwyższający napięcie.

Jakiego rodzaju baterii używasz? Rezystancja wewnętrzna baterii 9 V może być dość wysoka. Myślę, że normalny alkaliczny może z tego powodu zapewnić jedynie około 3 amperów. 36 V * 3 A / 220 V wynosi około 500 mA na wyjściu bez uwzględnienia jakichkolwiek strat w obwodzie. Myślę, że akumulatory mogłyby działać lepiej.