POZOR! Toto zařízení generuje vysoké napětí a silné elektromagnetické pole. Nikdy by němělo být provozováno bez stínění. Vysokofrekvenční vysokonapěťový výstup by neměl zdravého člověka zabít či způsobit závažnou zdravotní újmu, může ale popálit. Pro osoby s kardiostimulátorem může mít fatální následky. Zříkám se veškeré zodpovědnosti za jakékoliv následky stavby tohoto zařízení. Vše je BEZ ZÁRUKY A NA VAŠE VLASTNÍ RIZIKO.
Celé zařízení, v provozu (klikněte pro plné rozlišení)
Schéma zapojení (klikněte pro plné rozlišení)
Vstupní napětí je přivedeno na J1, J2. Paralelně k napájení jsou blokovací/filtrační kondenzátory C4, C6.
Obvod s rezistory R1, R2, Zenerovou diodou D1 a trimrem RV1 nastavuje předpětí pro gate MOSFETu. Trimr by měl být nastavený tak, aby obvod spolehlivě startoval, nicméně by předpětí nemělo být příliš velké, aby nedošlo ke zničení MOSFETu v případě výpadku oscilací.
Paralelně k drainu MOSFETu je umístěna kapacita C5. Tato kapacita by měla být zvolena tak, aby v provozu napětí na drainu připomínalo půlsinusovku. Pravděpodobně bude nutné provést ladění, ale jako řádovou, počáteční hodnotu pro ladění lze C5 zvolit tak, aby spolu s výstupní kapacitou MOSFETu ($C_{oss}$) a indukčností primární cívky (připojené k J4, J5) tvořil rezonanční obvod ($f_{res}=1/(2\cdot\pi\cdot \sqrt{((C_{oss}+C_{res\_D}) \cdot L_{pri})} )$) rezonující na stejné frekvenci jako sekundární vinutí. Optimální kapacita se bude pravděpodobně lišit kvůli střídě spínání MOSFETu, vlivu vazby mezi cívkami, nelinearitě kapacit MOSFETu, atd. Rezonanční kondenzátory musí být velmi kvalitní (zde jsou použité kondenzátory ze série WIMA FKP), jsou namáhány VF proudem v řádu jednotek ampér. Výstupní část pracuje ve třídě C.
Spodek sekundární cívky sloužící jako zpětná vazba je připojen k J3 a vede do rezonančního obvodu tvořeného C1, L1 a vstupní kapacitou MOSFETu. Napětí je omezeno pomocí C3, D2, D3. Kondenzátor C2 nepropustí stejnosměrnou složku a tak umožňuje udržet na gate MOSFETu předpětí. Vlivem kapacitního charakteru omezovače napětí bude pravděpodobně vhodné C1 zvolit nižší, než jaká by byla vypočítaná hodnota (zde se osvědčila hodnota 680 pF). Hodnoty součástek v rezonančních obvodech použité v mém prototypu jsou uvedeny v textu ve schématu. Rezonanční obvod zde koriguje fázový rozdíl a snižuje nároky na buzení. Bez cívky L1 a kondenzátoru C1 by obvod s gate představoval kapacitní zátěž s poměrně nízkou impedancí - takto se obvod chová jako téměř čistě reálná zátěž s poměrně vysokou impedancí. V další verzi by bylo možné použít jiný obvod omezovače napětí na gate, který by tak neposouval fázi. Kondenzátor C1 také potlačuje vliv nelinearit kapacit MOSFETu a vliv Millerova efektu. Také je zde NUTNÉ dodržet fázování vinutí (začátky/konce vinutí - ve schématu vyznačeno tečkami).
MOSFET IRF520 je zde mírně napěťově přetěžovaný. Ve zkonstruovaném prototypu dosahovalo napětí G-S špičkově cca 25 V a D-S okolo 110 V při napájení 27 V.
Návrh DPS je zde poměrně kritický (cesty by měly být co nejkratší a smyčka tvořená obvodem na gate by měla být pokud možno dobře oddělená od obvodů drainu). Návrh DPS zde není zveřejněn, protože deska byla po vyleptání ještě fyzicky upravená.
Prototyp je sestaven na desce z pertinaxu. Cívky jsou navinuty na polypropylenové trubce. Jako chladič je použitý starý chladič z procesoru odizolovaný podložkou a za běhu dosahuje teploty okolo 60-70°C. Zde je použitá korundová podložka. Plošný spoj byl vyroben fotocestou.
Hodnoty součástek pro optimální ladění závisí i na napájecím napětí (mimo jiné i díky tomu, že vyšší napětí → vyšší výkon vyvolá větší výboj, který sníží rezonanční frekvenci sekundární cívky), viz průběhy níže. Tento prototyp je optimalizovaný pro napájení 24-27 V, což je na průbězích vidět.
Výboj je poměrně krátký, ale velice horký.
Celé zařízení (klikněte pro plné rozlišení)
Průběhy (nahoře drain, dole gate), napájení 19 V (klikněte pro plné rozlišení)
Průběhy (nahoře drain, dole gate), napájení 24 V (klikněte pro plné rozlišení)
Průběhy (nahoře drain, dole gate), napájení 27 V (klikněte pro plné rozlišení)