Driver Flyback Transformer para iniciantes: 11 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

O esquema foi atualizado com um transistor melhor e inclui proteção básica do transistor na forma de um capacitor e diodo. A página "indo além" agora inclui uma maneira de medir esses ilustres picos de tensão com um voltímetro

Um transformador flyback, às vezes chamado de transformador de saída de linha, é usado em TVs CRT mais antigas e monitores de computador para produzir a alta tensão necessária para acionar o CRT e o canhão de elétrons. Eles também têm enrolamentos auxiliares de baixa tensão que os projetistas da TV usam para alimentar outras partes da TV. Para o experimentador de alta tensão, nós os usamos para fazer arcos de alta tensão que é o que este instrutível irá mostrar a você como fazer. Você pode obter transformadores flyback de velhos monitores CRT e TVs, eles são os únicos que são grandes e volumosos. Outras instruções neste site mostram como removê-los do chassi e da placa de circuito.

Isenção de responsabilidade

Não sou de forma alguma responsável se você bagunçar este circuito.

Etapa 1: O que você precisa

Muitos desses componentes podem ser retirados de placas de circuito antigas e as substituições podem ser feitas sem problemas.

1x transformador Flyback

Recuperado de uma TV / monitor CRT antigo ou comprado online (não se deixe enganar, essas coisas valem cerca de US $ 15 quando novas). Os flybacks de TV parecem funcionar melhor com este circuito, os flybacks de monitor não emitem tanto.

1x transistor, como MJ15003

MJ15003 funciona bem com este driver, mas pode ser um pouco caro em alguns lugares. Isso é o que eu usei para o meu driver.

NTE284 e 2N3773 são relatados para fornecer desempenho semelhante ao MJ15003, enquanto KD606 e KD503 parecem funcionar também. Os KDs são difíceis de obter barato hoje em dia e eram mais comuns na Europa Oriental.

2n3055 é o transistor clássico frequentemente emparelhado com este driver na internet, mas a classificação de 60v limita sua utilidade e na maioria das vezes resulta em sua destruição. O coletor de pico para emitir tensão facilmente sobe acima desta classificação de 60 V e se agarra quando o transistor quebra, causando grande aquecimento e eventual falha do dispositivo. Então, por favor, não o use, se você fizer isso, você precisará de um capacitor grande como 470-1uF para limitar o pico de tensão. Isso tornará os arcos muito pequenos também.

MJE13007 também funcionou mal em meus testes sem outras modificações de circuito.

Um bom transistor tem baixo atraso de desligamento (tempo de armazenamento) e tempos de queda, ganho de corrente decente (Hfe), por exemplo, o MJ15003 mede um ganho de 30 com meu testador chinês.

Ele também precisa ser classificado para vários amperes para lidar com as correntes de pico e pelo menos 120 V, mas abaixo de 250 V é preferível, pois as partes de tensão mais alta frequentemente falham em oscilar neste circuito. Muitos transistores de áudio e aplicações lineares possuem esses parâmetros.

1x dissipador de calor com parafusos e porcas de montagem

(Um dissipador de calor maior é melhor). O MJ15003 usa o estilo de case TO-3 enquanto o MJE13007 usa TO-220, o hardware TO-3 é geralmente mais caro do que o TO-220. Aqueles que são habilidosos com metal podem fabricar seu próprio dissipador de calor a partir de sucata, fazendo os furos de montagem necessários, basta pesquisar no desenho técnico do transistor TO-3 ou TO-220 para mais informações.

Uma almofada térmica ou pasta / graxa é recomendada para melhor transferência térmica entre o transistor e o dissipador de calor. As coisas mais baratas e desagradáveis que você pode encontrar no ebay são adequadas para isso, você pode até mesmo resgatar o suficiente de velhas lâmpadas LED ou da TV da qual você tirou o flyback! Uma quantidade do tamanho de uma ervilha é suficiente e o transistor irá esmagá-la e espalhá-la.

1 resistor de 1 watt

A tensão da fonte de alimentação determina o valor deste resistor. 150 ohm para 6v, 220 ohm para 12v, 470 ohm para 18v. É ok para ir mais alto na classificação de potência, mas não mais baixo. Eu estarei fazendo um driver de 12v, portanto, referirei um resistor de 220 ohms de agora em diante.

1x 22 ohm resistor de 5 watts

Este resistor ficará quente! Deixe espaço ao redor para o fluxo de ar. Diminuir a resistência desse resistor aumentará a potência no arco de alta tensão, mas sobrecarregará mais o transistor. É ok para ir mais alto na classificação de potência, mas não mais baixo.

2x diodos de recuperação rápida, um classificado para um mínimo de 200v 2 amperes com um tempo de recuperação reversa abaixo de 300ns, o outro classificado para 500mA e 50v mínimo (UF4001-UF4007 funciona bem aqui).

Eles protegem o transistor de picos de tensão negativos, usei apenas os encontrados na placa de TV.

Para o diodo 200v 2 amp, usei BY229-200, mas qualquer coisa que atenda a esses requisitos mínimos serve. MUR420 e MUR460 são os mais baratos disponíveis em minha loja eletrônica local, EGP30D a EGP30K também funcionaria junto com UF5402 a UF5408.

Para o outro diodo reverso entre o emissor e a base, usei UF4004, este protege a base do pulso negativo, evitando a degradação do ganho do transistor.

1x capacitor

Deve ser um tipo de filme ou folha com um mínimo de 150vac e entre 47-560nF. Este capacitor forma um amortecedor quase ressonante e ajuda a proteger o transistor do pico de desligamento da tensão positiva, um capacitor maior limitará a tensão de saída, mas dará proteção extra, usei um 200nF (código 204) com meu driver de 12v. Com um transistor de voltagem mais alta, você pode reduzir a capacitância e permitir que a voltagem toque a um nível mais alto, produzindo assim mais voltagem na saída.

Incluirei uma técnica para medir a tensão do coletor de pico ao emissor com um multímetro na página "indo mais longe".

Fio (qualquer sucata velha servirá). Para as bobinas primárias e de feedback, qualquer fio entre 18 AWG (0,75 mm2) a 26 AWG (0,14 mm2) será suficiente, muito grosso e não caberá enquanto muito fino e limitará poder e ficar quente.

Cabos de alimentação de aparelhos de baixa corrente indesejados são uma boa fonte. Usei 1 metro para o primário e 70 cm para o feedback, com o driver de 12v isso dá bastante comprimento extra para experimentar mais curvas, o excesso pode ser cortado assim que a afinação for concluída.

O fio magnético de cobre esmaltado é caro demais por bobina hoje em dia para que eu recomende, além disso, ele tem o péssimo hábito de arranhar e causar curto no núcleo.

Alguma maneira de conectar os componentes, como solda ou jumpers de garra jacaré

Uma placa de ensaio poderia ser usada, mas lembre-se de que o transistor e os resistores não fazem com que ela derreta!

Fonte de alimentação de 6, 12 ou 18 V com um mínimo de 2 amperes (mais sobre isso mais adiante).

Etapa 2: Seleção do capacitor

O capacitor através do transistor deve ser semelhante aos da imagem acima e ser classificado para pelo menos 150 volts AC, a capacitância depende da sua tensão de alimentação, coletor de transistores para classificação de tensão de emissor, número de voltas nas bobinas (mais voltas = mais tensão de pico do coletor). Capacitores encontrados em aparelhos antigos na rede elétrica de 120v / 230v são bons para isso, eles são chamados de capacitores de classe X.

O objetivo é fazer com que o capacitor limite a tensão de pico do transistor a um nível que não o destrua, embora ainda permita que suba o suficiente para que haja uma boa saída de alta tensão do transformador flyback. Mais capacitância tornará o arco menor, mas mais semelhante a uma chama. A transferência máxima de energia é quando o capacitor é precisamente ajustado para o número de voltas nas bobinas no modo chamado "quase ressonante".

Para o meu driver de 12v eu usei um capacitor de filme de 200nF e que limitou a tensão de pico através do MJ15003 classificado de 140v para cerca de 110v, aqui estão alguns valores iniciais gerais (assumindo um transistor 120v +, transistores de tensão mais baixa precisarão de mais capacitância).

• 47nF-100nF para 6v
• 150nF-220nF para 12v
• 220nF-560nF para 18v

Para melhores resultados, este capacitor junto com o diodo precisam estar fisicamente perto do transistor para minimizar os efeitos da indutância do circuito parasita.

Você pode medir a tensão do coletor de pico ao emissor com um voltímetro, usando um capacitor e um diodo adicionais, conforme mostrado em uma das imagens acima.

Etapa 3: enrolar as duas bobinas

Enrole duas bobinas separadas em torno do núcleo. O feedback de 8 voltas primário e 4 voltas é um bom ponto de partida para 12v, um pouco menos de ambos para 6v e mais algumas voltas primárias para 18v. A experimentação é recomendada e a potência de saída pode ser controlada desta forma, menos voltas de feedback resultarão em um arco mais fraco, enquanto mais voltas primárias darão mais tensão de saída.

Eu não recomendo fio esmaltado porque a camada de isolamento tem o hábito de ser arranhada pelas bordas do núcleo e causar um curto-circuito, além de ser caro hoje em dia! O núcleo é na verdade condutor, medindo cerca de 10kohm de ponta a ponta, de modo que qualquer área danificada do isolamento de fio esmaltado é como conectar um resistor parasita entre elas.

Pergunta: Por que não posso usar as bobinas integradas?

Resposta: Já fiz isso no passado com algum sucesso, é alto e estridente como pregos em um quadro-negro. Além disso, pode ser um incômodo descobrir quais bobinas usar, a melhor aposta é pesquisar no Google o número do modelo do flyback e ver se lugares como o diemen de RH têm esquemas.

Etapa 4: monte o transistor no dissipador de calor

Aplique um pouco de pasta térmica ou insira a almofada térmica, espalhe uniformemente e, em seguida, monte o transistor no dissipador de calor.

O dissipador de calor é importante porque o transistor dissipa energia na forma de calor. Comprei o dissipador de calor mais barato que encontrei, mas quanto maior, melhor. O transistor que usei é do tipo caixa TO-3

Não deixe as pernas do transistor tocarem no dissipador de calor de metal ou você causará um curto na base e no emissor do coletor.

Usei apenas parafusos e porcas aleatórios que encontrei na garagem, mas eles são muito baratos em lugares como o ebay ou em lojas de ferragens locais.

P: Posso usar um transistor PNP? R: Sim, mas você terá que construir essencialmente o circuito ao contrário para um aterramento positivo, consulte a página "indo além" para um esquema de driver PNP.

P: O dissipador de calor é realmente necessário? R: Sim, se você quiser usar este circuito por mais de 10 segundos, o dissipador de calor é vital, pois o transistor esquenta.

P: Posso usar um MOSFET? R: Não, um MOSFET não funcionará para este circuito (outros circuitos auto-oscilantes projetados para MOSFETs individuais estão disponíveis).

Etapa 5: conectando o fio ao coletor de transistores

A caixa de metal do transistor é o coletor, o que significa que uma conexão elétrica precisa ser feita nele. Enrolamento de anéis ou terminais de solda são a maneira correta de fazer isso, mas se você não os tiver, basta enrolar um fio ao redor do parafuso. Não será tão mecanicamente sólido quanto a maneira "correta", mas funcionará.

Etapa 6: Montando o circuito

No diagrama gráfico, a bobina vermelha é o primário com uma extremidade conectada ao positivo "+" da fonte de alimentação / bateria, a outra extremidade conectada ao coletor de transistores que é na verdade o invólucro de metal do próprio transistor se um T0- 3 como o transistor MJ15003 é usado. A bobina verde é o feedback com uma extremidade conectada ao ponto médio dos dois resistores e a outra à base do transistor (olhando para o lado inferior do MJ15003, este é o pino à esquerda).

Etapa 7: Alimentação do circuito

Para alimentar o circuito, eu recomendo uma fonte de alimentação que pode fornecer um mínimo de 2 amperes, menor provavelmente funcionará, mas limitará a saída.

Adicione mais voltas em ambos os enrolamentos para aumentar a potência (ao contrário do que li online), isso diminui a frequência de operação e permite que mais corrente primária aumente. O número de voltas fornece uma forma rudimentar de limitação de corrente junto com o resistor superior (resistência mais alta = menos corrente de base e menos potência do arco).

Fonte de alimentação de bancada Auto-explicativo, na verdade, se o limite de corrente for definido muito baixo, o circuito pode falhar em oscilar.

Carregador / verruga de parede Você pode usá-los, mas esteja ciente de suas classificações de tensão e corrente. A variedade do modo comutado provavelmente entrará em autolimitação / desligamento se a classificação de corrente máxima for excedida.

Transformador recuperado Fiz isso sozinho para meu driver de 12v, um transformador de 48VA que libera 9v AC dará aproximadamente 12v DC 3 amperes quando retificado e suavizado. Um capacitor de 4700uF 25v dará bastante suavização, eu escolheria no mínimo diodos retificadores de ponte de 50v 4 amp.

As células de lítio em série são excelentes, pois podem fornecer muita corrente.

Baterias de perfuração são boas, a maioria é de 18 V, portanto, use o circuito de 18 V. Baterias AA em série são boas, os arcos vão se tornando cada vez menores à medida que se esgotam. Uma célula AA é considerada gasta quando cai abaixo de 0,9 V em repouso, mas muitas ainda podem alimentar outras cargas, mesmo quando não são mais capazes de fornecer o suco para este circuito. Uma bateria de ácido de chumbo de 12 V é uma maneira muito boa de alimentar este circuito.

Bateria de carro 12v veja acima.

Baterias de lanterna de 6v irão alimentar este circuito por um longo tempo antes que os arcos comecem a ficar pequenos. Estes não são muito comuns hoje em dia e são muito caros, não desperdice seu dinheiro se houver opções mais baratas disponíveis!

As pilhas AAA funcionam por um tempo, mas não duram tanto quanto as células AA maiores; elas também têm uma resistência interna maior, portanto, desperdiçarão mais energia com o calor da bateria.

As baterias 9v / PP3 darão alguns minutos de funcionamento quando novas, antes que os arcos se tornem menores e o circuito pare de funcionar. O resistor superior provavelmente precisará ser em torno de 180 ohms para 9v, mas eu não fiz um esquema de driver de 9v, pois isso provavelmente levaria as pessoas a usar baterias PP3 de 9v e desapontamento.

Etapa 8: Segurança em primeiro lugar

Ao desenhar arcos … Recomendo fortemente que você faça um "pau de galinha", que é um bastão isolante onde você conecta um dos fios de alta tensão para desenhar arcos, é muito mais seguro do que segurar o fio de alta tensão na mão. O tubo de PVC é muito bom para isso, a madeira também é boa, desde que esteja seca.

Avisos assustadores. Incluindo o risco óbvio de choque elétrico, outra coisa a se observar é que o arco é MUITO quente e pode queimar ou incendiar facilmente qualquer coisa que toque. Até o isolamento do cabo queimará se você desenhar o arco nele. Se você insiste em queimar pedaços de papel ou outros objetos, leve isso em consideração e encontre uma maneira de apagar o fogo.

• Nunca toque no fio de alta tensão ou no flyback quando o circuito estiver funcionando.
• Certifique-se de que você pode cortar facilmente a energia do circuito.
• Não use este circuito em uma superfície inadequada, como metal descoberto ou superfície facilmente inflamável.
• O dissipador de calor do transistor pode ficar quente, tome cuidado para não se queimar.
• O resistor de 22 ohms ficará quente.
• A bobina primária e o coletor de transistor podem soar até algumas centenas de volts, não toque neles também.
• Mantenha os cabos de alta tensão longe de outras partes do circuito.
• Mantenha os animais de estimação afastados. Além do risco de chocar seu animal de estimação com as faíscas, muitos animais gostam de mastigar coisas como fios, o ruído de alta frequência pode incomodar os animais também, mesmo que você não possa ouvi-lo.

Isenção de responsabilidadeEu não sou de forma alguma responsável se você bagunçar ou se machucar ou machucar outras pessoas com este circuito.

Etapa 9: Encontrar o pino de retorno de alta tensão

Para encontrar o retorno de alta voltagem, primeiro conecte seu stick de frango à saída de alta voltagem (o fio vermelho grande e grosso) e, em seguida, ligue o circuito. Você deve ouvir um ruído de alta frequência; se não ouvir esse ruído, vá para a página de solução de problemas. Aproxime o palito de frango dos alfinetes na parte inferior do flyback e passe por cada um individualmente. Alguns deles podem fornecer uma ligeira faísca, mas um deve fornecer um arco sólido de alta tensão constante, este será o seu pino de retorno de alta tensão. Agora você deve desconectar o palito de frango da saída de HV e conectá-lo ao pino de retorno de HV, tomando cuidado para não puxar o pino de retorno com muita força, pois ele pode rasgar.

Etapa 10: Solução de problemas

Problema?

Se não houver alta tensão, tente inverter as conexões para uma das bobinas

Se houver alta tensão, mas o arco for pequeno, tente inverter as conexões da bobina primária e de feedback

Certifique-se de que todas as conexões estejam firmes e que nada esteja em curto. O fio esmaltado é conhecido por suas conexões ruins, a solda nem sempre rompe o esmalte, então você precisa ser medieval

Verifique se as pernas da base e do emissor no transistor não estão tocando o dissipador de calor

Funciona, mas os arcos são pequenos e fracos. Verifique se a tensão da fonte de alimentação não está cedendo sob carga medindo-a com um voltímetro CC enquanto desenha arcos

O circuito liga e desliga. Isso é causado pela fonte de alimentação indo para a proteção, se a corrente nominal máxima da fonte de alimentação não for excedida, um capacitor eletrolítico de algumas centenas de uF através dos trilhos de alimentação pode ajudar

Funciona, mas o transistor fica muito quente. Brinque com o número de voltas nas bobinas, reduza a contagem de voltas de feedback primeiro

O resistor de 22 ohms fica quente, isso é normal. No meu driver de 12v ele dissipa 2w, mas isso é o suficiente para aquecer a maioria dos pequenos resistores para tocar. Se você não se sentir confortável com componentes muito quentes para serem tocados, aumente a massa térmica (atualize para um resistor de maior potência)

Quebrou o núcleo? Cole-os novamente, umedecendo as superfícies de contato com água primeiro para ajudar a aderir a certos tipos de cola

Etapa 11: indo além

Você pode medir o pico de tensão de pico através do transistor com o método mostrado na imagem, é importante manter o coletor de pico para emitir tensão abaixo da classificação máxima do transistor junto com a área de operação segura (cerca de 80 V a 3 amperes para o MJ15003).

Um transistor pode parecer bloquear o pico de tensão de drenagem por um tempo, mas isso rapidamente leva à falha da peça.

Os transistores PNP podem ser usados invertendo algumas coisas.

A fotografia de longa exposição pode ser usada para obter padrões de descarga.

Tente fazer uma escada de jacob colocando dois condutores rígidos como um fio de cobre grosso em forma de V vertical, o arco se forma no ponto mais próximo perto do fundo e sobe quando aquece o ar.

Capacitores de alta tensão também são interessantes. Você pode fazer um colando dois pedaços de papel alumínio em cada lado de um isolador, como a tampa de um recipiente de plástico, e conectando dois fios em cada folha. Agora conecte uma placa à saída HV e a outra ao retorno HV, os arcos se transformarão em uma série de estalos altos e brilhantes! Só não toque porque realmente dói.