Standa -
s laskavým autorovým svolením převzato z www.elektronika.kvalitne.cz
Moje experimenty
Po nepříliš úspěšných experimentech s klasickým teslákem jsem se rozhodl postavit SSTC. První SSTC jsem se rozhodl postavit koncem roku 2002. Tuto verzi jsem sdrátoval ve vzduchu. Byl to poloviční můstek s tranzistory IRF840. V kapacitním děliči jsem použil metalizované kondenzátory 470nF. K napájení posloužilo C trafo z nějaké ruské telky s výstupním napětím 90V. K usměrnění jsem používal jednocestný usměrňovač bez filtračního kondenzátoru. Primární cívka měla 9 závitů na průměru 125mm. Sekundární cívka: průměr trubky 7,62 cm, průměr drátu 0,13 mm, počet závitů něco přes 2400, rezonanční frekvence bez přídavné kapacity 246 kHz. Délka výbojů byla zhruba 8 cm. Když jsem přidal napětí na asi 180V tak se výboje prodloužily na asi 12 cm. To se však FETům moc nelíbilo a dosti se zahřívaly.
SSTC - poloviční můstek
V březnu 2003 jsem konečně sehnal dva tranzistory IRFP460 (500V, 20A, 0,22R, kapacita řídící elektrody je u výrobce Internacional Rectifier (má v logu diodu) 5,6 nF a u firmy ST Microelectronics 4nF). Jsou sice dosti předimenzované, ale umožňují bezproblémové napájení přímo ze sítě. Všechnu elektroniky jsem nacpal do plechové bedny od zesilovače.
Budič jsem postavil z toho, co bylo zrovna po ruce. VCO z obvodu 4046 generuje obdélníkový signál se střídou 50%. Odpory R2 a R3 nastavují minimální a maximální kmitočet VCO na asi 100 - 300 kHz. Zenerka stabilizuje ladící napětí. Schmittův klopný obvod 4584 slouží jako tvarovač a invertor (případně lze použít i obyčejný invertor 4069). Obdélníkový signál se dále dělí na dvě větve s opačnou fází a pokračuje ke komplementárním dvojicím spínacích tranzistorů. Kondenzátory paralelně připojené k bázovým odporům zvyšují strmost hran. Tyto komplementární dvojice už dodávají do gejtů dostatečný proud. MOSFETy střídavě budí dvě opačně pólované cívky. T3 a T6 jsou izolovaně upevněny na malém chladiči. Budící transformátor má toroidní feritové jádro. Tvar výstupního napětí bez kapacitní zátěže je sice obdélníkový, ale se zátěží se změní na obtížně popsatelný průběh s několikrát vyšší amplitudou. Maximální napětí na gejtech je však jen 20V, takže se musí mezi gejt a emitor zapojit obousměrný 15V transil (používám raději dva paralelně). Transily oříznou vše nad kladných i záporných 15V. Výstupní vinutí budícího toroidu jsou do gejtů připojeny přes 10R odpory. Jejich vyřazením se o něco zlepší průběh, ale taky ztrátový výkon na transilech, jejichž teplota bude už víc než 120°C. Při zapojování sekundárních vinutí je třeba dát pozor na správnou orientaci vinutí (na gejtech musí být signály s opačnou fází). Obě primární vinutí mají 7 závitů. Sekundáry mají 9 závitů. Změnou počtu závitů nebo napájecího napětí jde nastavit optimální tvar výstupního napětí. Na gejtech musí být signály s opačnou fází. Napětí musí být stabilizované. Odběr se mění s nastavenou frekvencí a měl by být při 100 kHz asi 0,5A a při 300 kHz asi méně než 1A. Závěrem chci říct, že tento budič není zrovna ideální, ale dá se použít.
Výkonové MOSFETy jsou chlazeny menším chladičem s dvěma 4cm větráčky (jsou tam spíš na ozdobu). Každý z tranzistorů je na dvou silikonových izolačních podložkách. Transily jsou dál od tranzistorů, protože mají z výše uvedeného důvodu dost vysokou teplotu. Všechny ostatní diody jsou těsně u tranzistorů. Kapacitní dělič je ze dvou metalizovaných kondenzátorů 470nF 1000V. Zkratováním D7 se zapíná napájení oběma půlvlnami. Filtrační kondenzátor nepoužívám, protože by se koncáky dost zahřívaly. Ještě před usměrňovač jsem zařadil fázový regulátor s tuzemským obvodem MAA436 a triakem BT138. Pojistka v silové části je více méně zbytečná (byly by to zbytečné 3 Kč). Rozhodně by nebylo od věci použít vhodný síťový filtr.
Primární cívka má 14 závitů drátu s průměrem mědi 2mm na PVC trubce o průměru 125mm. Sekundární cívka je z minulé verze. Před zapnutím vždy nastavím fázovou regulaci na minimum. Po zapnutí přidám asi na pětinu a vyladím rezonanční kmitočet. Teprve pak zvýším výkon na maximum. Koncákům se totiž částečné vyladění moc nelíbí. Bez přídavné kapacity jsou výboje asi 14cm dlouhé. Příkon ze sítě je něco přes 500 W. S přídavnou kapacitou se výboje zvětší na asi 25cm a příkon se zvětší na zhruba 1200 W. Sekundární cívka se s přídavnou kapacitou docela zahřívá (po 15-ti sekundách chodu při napájení oběma půlvlnami to musím vypnout). Proto raději zapínám napájení jen jednou půlvlnou. Rozhodně by to chtělo větší cívku s tlustším drátem, ale to by zas chtělo větší primár nejlépe na silnostěnné trubce. V poslední době (opravdu nevím proč až teď) se objevuje slabé sršení z asi poloviny sekundáru obloukem na vrchní závit primáru. Mám pocit, že při větším sršení nebo dokonce výboji by to asi nemusely koncáky přežít, takže raději mezi primár a sekundár vkládám PVC trubku o průměru 110mm.
Tormovy poznámky:
Popsaná konstrukce rozhodně není určena pro napájení bdsm hraček a její konstrukční složitost ji, přes zdánlivou jednoduchost schématu činí poměrně obtížně opakovatelnou pro jedince bez návyků práce s vysokým napětím a výkonovými MOSFETy. Je třeba zdůraznit, že celý koncový stupeň je galvanicky spojen se sítí a že odběr zařízení je srovnatelný s nevelkým elektrickým radiátorem. Zařízení velmi širokopásmově ruší telekomunikační služby, od dlouhých vln až po vkv. Veškeré experimenty provádíte na vlastní nebezpečí a zodpovědnost a jak autor, tak Eleferno se výslovně zříkají odpovědnosti za případné důsledky.
