Питание индикатора

Блок индикатора предназначен для работы в обычном AT-корпусе. С обычным AT блоком питания. Т.е. максимум 24 в (от -12 до +12). Но этого мало. Да и работать проще относительно уровня земли. Значит нужен преобразователь напряжения. Естественно, импульсный. Да, и не забываем о накале катода. Он должен быть около 5в, но эти пять вольт должны быть относительно катода, где бы он сам не находился.

Для бывалого радиолюбителя сделать из 12в каких-то 30-40в при токе в 10-20 ма - не вопрос. Но у меня это был третий в жизни импульсный преобразователь, причем первый и второй были не очень удачными. Поэтому я пошел простым путем, т.е. увеличением числа деталей в обмен на упрощение наладки.

Общая расчётная мощность преобразователя - 6вт. К сожалению, когда он проектировался, ещё не возникла идея публикации этой конструкции. Поэтому многие подробности преобразователя основательно забыты. Особенно это касается трасформатора. О нём можно сказать только следующее:

• Магнитопровод: кольцо; размеры: внешний диаметр - 20мм, внутренний - 12мм, высота - 6мм, материал - нм2000.
• Расчет проводился в соответствии со статьёй из журнала Радио "Расчет трансформатора импульсного блока питания", 1987, #11, стр. 43. Если захочется найти статью в инете в распознанном виде: не всегда любители "сканирования&распознавания" достаточно внимательны к элементам формул. А в этой статье индексов, степеней и греческих букв больше чем слов (пугаться объёма расчетов необязательно - статья занимает одну страницу :) и вполне понятна радиолюбителям с оконченным средним образованием. Интеграл free). Заодно обратите внимание на статьи "Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя" 2005, # 4, стр. 35-37, 44 и "Методика и программа расчёта импульсного трансформатора двухтактного преобразователя" 2006, # 6, стр. 35-37.
• Мотая обмотку на феррит, предварительно заизолируйте его чем нибудь - на этот момент почему-то редко обращают внимание в статьях по ИИП, а между тем края сердечника острые и сопротивление материала очень даже невысокое. Срезание острых краев хотя и откладывает проблему, но может не решить её окончательно. Я использовал старинную тряпичную "изоленту" (в отличие от обычной "синей" ленты она выдерживает весьма высокие температуры (на всякий случай)), но есть и более современные материалы.
• Мотать проще и логичнее в таком порядке: примерно оцениваете длину провода для первичной обмотки (для двух секций). Берёте провод, складываете его пополам и отрезаете от мотка. Мотаете первичную обмотку двойным проводом. После намотки двойной провод разрезаете в месте сгиба - получается две строго параллельние, идентично расположенные, состоящие из одинакого количества витков обмотки. Проверяете омметром КЗ между ними и соблюдая фазировку (КОЛЛЕКТОР1=НАЧАЛО1, КОНЕЦ1=НАЧАЛО2=+12В, КОНЕЦ2=КОЛЛЕКТОР2) подключаете к схеме. Такая методика намотки позволяет сделать обе обмотки максимально идентичными (а это важно, чтобы не вызвать постоянного подмагничивания магнитопровода !). После проверки (она будет описана ниже), можно мотать вторичные обмотки.
• Количество витков во вторичной высоковольтной обмотке примерно равно сумме витков в двух секциях первичной. Таким образом амплитуда выходного напряжения будет составлять примерно 24в, после выпрямителя-умножителя - 48в, под нагрузкой - ~44в.

Настройку этой схемы можно проводить по шагам (поблочно), но, конечно, желателен осцилограф. Если осцилографа нет, микросхем 155-й серии тоже нет, но зато есть фантазия - вам повезло. Замените весь генераторный узел микросхемой TL494 - это обойдется дешевле по деньгам, сложности платы и настройке.

Ну а если - как в моём случае - из 155-й серии вы можете по утрам делать салаты, потому что на цветмет везти дороже - прямо по списку и пойдём:

• Первые два элемента НЕ - задающий генератор. Скорее всего он работает на частоте 40-60 КГц. В общем-то, частота - вещь субъективная, но все таки в расчёте трансформатора она, деленная пополам (источник двухтактный, поэтому в дальнейшем мы ещё увидим триггер, который делит её до рабочих 20-30 КГц), участвует. Ниже брать - смысла нет, выше - могут возникнуть проблемы с быстродействием выходных транзисторов и потерях в магнитопроводе. Просто добейтесь, чтобы частота была известной, а генерация - стабильной (от окружающей температуры и напряжения питания). Резистор между ножками 1 и 2 вам поможет в этом. Резистор между ножкой 4 и землей может не понадобиться, но у меня без него процесс не пошел. Скважность на выходе генератора примерно 1:1.
• Третий элемент НЕ - просто разделитель и формирователь сигнала генератора.
• Сигнал с вывода 6 инвертора уходит на две цепочки: триггер тм2 и одновибратор на трех оставшихся инверторах. На выходах триггера присутствует частота основного генератора, деленная на 2, которая дальше уходит на элементы 2И-НЕ, которые ограничивают время включения силовых транзисторов.
• Время, в течение которого силовые транзисторы открыты, задается одновибратором. При правильной его настройке время присутствия "1" на выходе 8 инвертора должно быть примерно в 10 раз больше присутствия "0". Если "1" присутствует дольше (или вообще постоянно) есть риск сквозного тока - это приведёт к перегреву выходных транзисторов. Меньшее время присутствия "1" (вплоть до постоянного "0") приведет к уменьшению выходной мощности преобразователя. Если в наличии есть осцилограф, им можно контролировать выход 8 одновременно подбирая резистор между землей и входом 11. Если осцилографа нет, можно поставить переменный резистор, свернуть его в сторону минимального сопротивления, а в цепь питания силовых каскадов включить миллиамперметр. Первичная обмотка трансформатора должна быть подключена к схеме, вторичные могут отсутствовать. Постепенно увеличивая сопротивление нужно следить за потребляемым током. Он должен плавно увеличиваться от 0 до ~~~50 мА (ток холостого хода). Резкое увеличение тока будет указывать на наличие сквозного тока - этого нужно избегать и выбрать меньшее значение резистора с запасом.
• Транзисторные каскады, расположенные между выходами ла3 и трансформатором, расчитывались исходя из следующей оценки: максимальная мощность 6 вт -> ток в первичной обмотке 0.5 А при питании от шины +12 в -> предположив коэффициент h_21э >= 10, ток в базовой цепи кт815 должен быть 50 мА -> допустив, что кт361 имеет аналогичный h_21э (на самом деле больше, конечно), ток в их базах - 5 мА. Однако если использовать в этой цепи полевые транзисторы, можно заметно упростить схему.
• Стабилизации выходного напряжения в преобразователе нет, однако это можно объяснить тем, что он работает в относительно стабильных условиях: входные напряжения меняются очень мало, нагрузка тоже. Как и положено двухтактному преобразователю, он может работать без нагрузки, что весьма удобно при настройке генераторной части. Плавное увеличение нагрузки от нуля до расчётной мало влияет на выходное напряжение, однако должно заметно сказываться на потребляемом токе.
• Если до этого момента у вас все получалось, можно попробовать поиграть в Копперефильда: обычная лампочка накаливания на напряжение 1-2 в. Замыкаем её выводы кусочком провода, предварительно пропустив его через кольцо трансформатора. Если всё получилось правильно - она должна светиться. Можно показывать её знакомым - вот, мол - никуда не подключена, а светится :). В случае правильного расчета один виток даст около ~0.2..0.5 в, поэтому лампочка должна быть на рабочее напряжение 1-2в (на меньшее я не встречал).
• Конденсаторы выпрямителя - к50-12 - места много, поэтому выбирал самые ... как бы сказать ?... хуже подходящие для других конструкций. Диоды должны выдерживать обратное напряжение хотя бы 75в (если не хочется их случайно спалить), прямой ток - 0.5а, а лучше 1а. Время восстановления - ~< 1 мкс (существует много красивых формул для вычисления точных значений, но каждая из них, будучи применена к реальной конструкции, в конце обязательно содержит небольшую неопределенную константу или коэффциент - "на всякий случай". Иногда это 20 %, ... а кто мешает взять больше ? Во всяком случае, пока это не сильно сказывается на других параметрах. А что такое "не сильно" ?...)
• Теперь, если еще не сделано - мотаем выходные обмотки. Начать лучше с высоковольтной - точность напряжения на ней - +-5в, если не хочется ничего настраивать. Если хочется (либо нет стабилитрона д816б, но есть похожий) - можно в значительных пределах менять это напряжение. +-20в - будут сказываться, в основном, только на яркости свечения. Гораздо важнее отношение анодного и сеточного напряжений. Плохое соотношение будет выражаться в неполном гашении анодов - значит нужно либо увеличить разницу сетка-катод либо уменьшить анод-катод. Накал в это время проще питать от отдельного лабораторного источника.
• Когда с высокими напряжениями разобрались, можно мотать и подстраивать обмотку накала. Рабочее напряжение составляет примерно 5.5 в - точных справочных данных у меня нет. Я просто подбирал по яркости свечения нити катода - темно-вишнёвое, слабо заметное - есть правильно. Но лучше всего изучить справочник. После этого подать точно выверенное постоянное напряжение от отдельного источника; запомнить, сфотографировать или как либо еще зафиксировать цвет нити катода и затем добиваться такого же цвета и яркости при работе от данного источника. Конечно, при этом должна быть готова и нагружена высоковольтная часть.

Вот, вроде бы и всё. При полной нагрузке температура трансформатора в моём случае не превышала 10-15 градусов над окружающей, температура транзисторов (а они все без радиаторов) - 5-10 градусов. Сильнее всего греется стабилитрон - он тоже без радиатора, но его перегрев может составить 30-40 градусов над окружающим уровнем.

P.S. Мысль: можно попробовать домотать обмотки на трансформаторе силового блока питания и снимать все нужные напряжения с них.