Обновленный высоковольтный тестер полупроводниковых приборов (+осциллограммы)
- Цена: 1 519 рублей (на момент покупки)
- Перейти в магазин
Иногда в радиолюбительской практике возникает задача измерения напряжения пробоя полупроводниковых приборов. Например, недавно выяснилось, что уже даже под видом маломощных транзисторов на Али продается какая-то перемаркировка, имеющая значительно меньшее максимально допустимое напряжение. И если в случае мелких транзисторов еще можно обойтись лабораторным блоком питания, то что делать, если хочется проверить более мощные и более высоковольтные полупроводники? Конечно, варианты есть разные, но самый простой – использовать специализированный высоковольтный тестер, о котором пойдет речь сегодня.
Чтобы такое случалось как можно реже, перед установкой компонентов в электрическую схему очень желательно знать, какое именно максимальное напряжение они выдерживают и будет ли его достаточно для выполнения отведенной компоненту роли. Конечно, можно взять это напряжение из документации, но что, если хочется лично убедиться, что вот именно этот транзистор выдержит свою норму? Каким образом можно это напряжение измерить, но так, чтобы не навредить транзистору?
На самом деле, это очень просто. Оказывается, сам электрический пробой обратим и не наносит вреда полупроводнику. А то, что выводит транзистор из строя – это тепловой пробой, возникающий уже после электрического в том случае, когда никто не ограничивает протекающий через транзистор ток. Большое напряжение электрического пробоя, помноженное на большое значение протекающего тока, дают результат в виде огромной импульсной рассеиваемой мощности, которая практически мгновенно выводит полупроводниковый прибор из строя. А дальше уже известная история – белый дым, поломка и квалифицированный ремонт.
Если же в момент электрического пробоя ограничить протекающий ток на безопасном значении, рассеиваемая мощность не будет огромной, полупроводник не перегреется, следовательно, не будет поврежден и полностью восстановит свои оригинальные электрические свойства после снижения напряжения. То есть, всё, что нужно сделать – это ограничить ток во время измерений.
Очевидно, что самое простое решение – это использовать лабораторный блок питания, поддерживающий режимы CC и CV. Тогда можно изначально выставить на блоке небольшой ток, после чего плавно повышать выходное напряжение до тех пор, пока блок не перейдет в режим СС. Полученное напряжение и будет являться напряжением электрического пробоя или максимально допустимым напряжением для испытываемой детали. Однако, тут есть два нюанса. Во-первых, важно знать, какая у используемого блока питания переходная характеристика, ведь если он недостаточно быстро ограничит ток на заданном уровне, полупроводниковый прибор успеет частично повредиться или даже полностью выйти из строя. Первое, кстати, даже опасней – внешне прибор может выглядеть рабочим, однако в реальной эксплуатации вести себя не совсем так, как должен. Поэтому, если вы собираетесь испытывать полупроводники таким методом, стоит подстраховаться и добавить в цепь дополнительный резистор, как безусловный ограничитель тока.
Во-вторых, максимальное выходное напряжение многих распространенных ЛБП ограничено на уровне нескольких десятков вольт, чего совершенно недостаточно для проверки большого количества современных полупроводниковых приборов, штатно выдерживающих сотни и даже иногда тысячи вольт. И вот тут мы плавно подходим к высоковольтным тестерам. По сути, такие приборы являются обычными лабораторными источниками питания, однако максимальное напряжение у них измеряется сотнями и тысячами вольт, а ток – единицами миллиампер, что позволяет им успешно измерять максимальное напряжение практически у любого полупроводникового компонента.
Выходное напряжение: 50 В – 3700 В
Точность отображения: 0.3% (4 цифры)
Выходной ток: 50 мкА – 5 мА
Максимальная мощность: 5 Вт
Встроенный аккумулятор 700 мАч
Зарядка: Type C
Защита от перегрева
Защита от переразряда аккумулятора
Очевидно, что 3700 В – громадное напряжение, и его точно будет достаточно для практически любого современного компонента. И это очень даже неплохо для малюсенького портативного аккумуляторного прибора стоимостью порядка $15. Наверное, именно это и стало решающим фактором при покупке.
К сожалению, как именно приходит прибор и как он был упакован я уже не помню, потому что изначально обзора писать не планировал, потому фотографий тоже не сделал. Желание поделиться «радостью» пришло несколько позже, когда я уже залез внутрь прибора, но обо всем по порядку.
Сам прибор выглядит следующим образом:
На передней панели находятся ручки установки напряжения и тока, дисплей цифрового вольтметра выходного напряжения, индикатор и кнопка включения выхода. С нижней стороны устройства расположены выключатель и зарядный порт Type C, а с верхней – выходные разъемы. В отличие от предыдущей модели здесь используются разъемы типа «банан», что является огромным плюсом. Кстати, вот сравнительное фото обеих моделей:
По сути, отличий не так много. Это бананы, про которые я уже сказал, повышенное выходное напряжение (с 2700 В до 3700 В), повышенный выходной ток (с 3.8 мА до 5 мА) и многофункциональная цветовая индикация текущего состояния вместо скудного красного «Indicator» у предыдущей версии.
В принципе, дизайн и исполнение обоих версий отличные. В них есть весь необходимый минимум функций, но в то же время они не отягощены никакими современно-модными-и-крайне-необходимыми (нет) возможностями типа автоматического отключения питания, связью с ПК, поддержку смартфонов и т.д. Механический аппаратный выключатель гарантирует практическую невозможность случайного включения и отсутствие излишнего саморазряда, а полностью ручное управление – прогнозируемое поведение прибора в процессе эксплуатации. Видимо, эффективные менеджеры еще не успели добраться до разработчиков данного тестера, что не может не радовать. Отмечу только один забавный, на мой взгляд, факт – в старой версии для включения прибора ползунок выключателя следовало переместить влево, в новой же наоборот, необходимо переместить его вправо. Лично мне обновленный вариант ближе.
В комплекте с прибором поставляется набор для самостоятельной сборки щупов:
То ли это ошибка, то ли странная задумка разработчиков, но в комплекте почему-то шло пять зажимов типа «крокодил», хотя, по идее, должно идти всего три. На ошибку комплектации также указывает и наличие только трех проводков в приятной силиконовой изоляции – остальные крокодилы даже нечем будет подключить. Кстати, третий проводок заметно короче остальных двух, что немного намекает на то, что его следует использовать для соединения крокодилов между собой, а более длинные – для подключения крокодилов к бананам.
Возможно, кто-то уже задает вопрос, почему черных крокодилов должно быть два? Ответ прост – для измерения напряжения у транзисторов. Дело в том, что при измерении максимального напряжения сток-исток полевого транзистора очень важно поддерживать его в закрытом состоянии, то есть, обеспечивать нулевой потенциал затвора (для большинства моделей). Для этого и используется третий проводок, который соединяет затвор транзистора с его истоком. Похожее подключение применяется и при измерении одного из обратных напряжение биполярного транзистора, так что наличие третьего проводка «искаропки» – это большой плюс.
К сожалению, традиционно pnp и p-канальные транзисторы снова обделили и второго красного проводка в комплекте нет. Но это вполне можно понять – на красном разъеме появляется весьма высокое напряжение, будет не очень хорошо, если такой крокодил будет свободно болтаться в процессе измерений. Но за счет применения разъемов типа «банан» в обновленной версии тестера появляется возможность временно поменять провода местами и, таким образом, получить два плюсовых крокодила и один минусовой. Произойдет это, конечно, с нарушением традиционной электрической цветовой гаммы, но это значительно лучше, чем ничего или чем жестко прикрученные проводки, как было ранее.
В принципе, больше о тестере говорить и особо нечего, поэтому в этом месте следовало бы, наверное, замерить максимальное выходное напряжение и ток устройства, после чего завершить обзор положительным отзывом. Но, к сожалению, всё пошло не по плану, поэтому сейчас обзор только начнет начинаться.
Хоть устройство приехало и наполовину заряженным (как и положено для литиевых аккумуляторов), работать оно категорически отказалось, непрерывно светя голубым светодиодом:
Сначала я думал, что это просто такая вырвиглазная индикация включения, однако позже догадался прочитать надписи на передней панели, которые гласили, что так отображается нехватка питающего напряжения. Поэтому я поставил тестер на зарядку. Однако, полная зарядка ситуацию никак не улучшила, прибор всё так же отказывался работать. На всякий случай, если вдруг придется открывать спор с продавцом, я снял видео, а сам полез смотреть, что находится внутри тестера, т.к. первая мысль, которая пришла мне в голову – это неисправный аккумулятор или контроллер заряда, который просто не обеспечивает нужного выходного напряжения. Кстати, для разбора тестера необходимо сначала снять ручки установки напряжения и тока (они снимаются достаточно туго, может понадобиться грубая сила в виде кобры), после чего выкрутить четыре самореза, находящихся в углах задней стороны прибора. И тогда нам откроется внутренний мир устройства:
Внутренности прибора вызывают, скорее, приятное впечатление. Качественная печатная плата черного цвета, ровный монтаж SMD-компонентов, отсутствие затертой маркировки, традиционно голубой токовый шунт в MILF-исполнении, полностью отмытый флюс с большей части платы. Омрачает лишь несколько небрежное отношение к высоковольтным цепям – их подключение выполнено совершенно обычными проводами не самого лучшего качества, жилы которых уже начали заламываться в точках пайки. Да и флюс в этих местах не отмыт. А при таком напряжении его лучше отмыть, иначе может быть всякое.
Высоковольтный вольтметр располагается на отдельной плате, к которой идут три провода: черный – общий, красный – питание и желтый – измеряемое выходное напряжение. Высоковольтный провод, как и ранее, обычный и даже никак не отделен от остальных пространственно, лишь только в разъеме на плате вольтметра рядом с ним оставлен пустой контакт. Но как именно это провод ляжет в закрытом корпусе – не известно.
Что ж, продолжаем разбирать. Отпаиваем выходные провода и откручиваем четыре небольших самореза по углам платы, после чего снимаем её и видим аккумулятор, приклеенный к нижней стенке корпуса на двусторонний скотч:
Маркировка гласит, что это 700 мАч, то есть, в этом нас не обманули. Судя по всему, у аккумулятора есть плата защиты, что тоже хорошо – значит, он не выйдет из строя, если вдруг забыть устройство включенным. Также на аккумуляторе хорошо видны вмятины, оставленные переменными резисторами регулировки напряжения и тока. Или у них слишком длинные выводы, или кто-то слишком сильно нажимал на них при установке ручек регулировки. К счастью, вмятины не повредили внешнюю оболочку аккумулятора, но, в любом случае, это не дело и выводы надо будет укоротить. Сама же плата снизу выглядит так:
Поскольку провода, идущие от аккумулятора были просто припаяны к плате без какой-либо дополнительной фиксации, как только я их еще чуть пошевелил, один из них тут же отвалился:
Вообще, так делать нельзя – провода следует фиксировать исключительно за изоляцию, поэтому их пришлось отпаять, откусить, зачистить, припаять заново и зафиксировать кусочком бумажного скотча. Фото, к сожалению, не сделал, зато есть еще одно фото платы вблизи:
Теперь, что касается неисправности – после разборки она каким-то магическим образом самоустранилось и прибор заработал! Обычно я в такое не верю, но здесь поиски любых возможных дефектов совершенно ни к чему ни привели, поэтому пришлось приглушить чувство тревоги и просто собрать прибор обратно. И действительно, после пересборки прибор начал исправно работать и даже позволил мне замерить его основные параметры – максимальное выходное напряжение по его же вольтметру составило порядка 3680 В, максимальный ток – около 5.1 мА, а максимальная мощность, которую удалось снять – порядка 1.8 Вт, и это было напряжение пробоя диода 1N4007 (около 1550 В 1.2 мА).
То есть, по напряжению и току прибор вполне соответствует заявленным характеристикам, а вот по мощности – нет. Я допускаю, что можно найти режим, где с него получится снять, например, 2 Вт, но это далеко не те 5 Вт, которые были обещаны. С другой стороны, 5 Вт выходной мощности с учетом КПД преобразователя, это порядка 2 А в первичной цепи, что весьма много для данного трансформатора и аккумулятора, поэтому на такие значения я и не рассчитывал. Тем более, на практике они и не особо нужны, для диагностирования пробоя при нескольких киловольтах достаточно и пары сотен микроампер.
Однако, радость моя была недолгой, через некоторое время работы прибора на максимальном напряжении вдруг резко изменился издаваемый им писк, немного запахло озоном, а еще через пару секунд напряжение упало до ~950 В и выше не поднималось. Можно было опустить его ниже, оно прекрасно регулировалось, но поднять выше – нет.
В тот момент меня одолели нехорошие сомнения – в приборе что-то пробило и, скорее всего, это высоковольтный трансформатор. А это означало, что отремонтировать прибор будет весьма проблематично, ведь где найти такой же? Повторный анализ внутренностей лишь подтвердил мою догадку – нигде на плате никакого пробоя замечено не было, но он явно был, т.к. присутствовал легкий запах озона. Если вдруг кто не знает, озон образуется, в том числе, при ионизации воздуха, то есть, когда его пробивает электрическая дуга. Именно поэтому его можно слегка почувствовать сразу после грозы. Так что, запах озона при работе высоковольтного устройства – первый признак разряда, хоть коронного, хоть дугового.
В этот момент я серьезно расстроился, еще раз пожалев, что решился заказать обновленную версию. Где взять новый трансформатор с подходящими параметрами, я не знал, а пытаться отремонтировать существующий – задача нетривиальная. Да, я читал про разные способы ремонта трансформаторов, типа окунания его в жидкий парафин или даже эпоксидную смолу, но не был уверен, что они дадут результат, и, например, парафин попадет именно в то место, где образовался пробой. На этой грустной ноте вечер выходного дня подошел к концу, и мои мысли медленно начали переключаться на рабочие задачи.
На следующий день, закончив работать, я вдруг совершенно отчетливо понял, что надо попробовать размотать трансформатор и посмотреть, что там и как. Ведь я все равно ничего не теряю, прибор ограниченный 950-ю вольтами мне попросту не нужен. Так что, вооружившись демонтажным набором я аккуратно извлек трансформатор из платы. Путем легкого периодического нагрева феном и промывки спиртом, снял с катушки сердечник и размотал внешнюю изоляцию:
К сожалению, чем дальше я разматывал трансформатор, тем хуже формировалось впечатление о его качестве, поэтому других фотографий я даже и не сделал. Трансформатор состоит из трех обмоток. Самая верхняя – обмотка обратной связи, содержащая 37 витков достаточно тонкого провода. Дальше шла обмотка первичной цепи, состоящая из 8.5 витков провода диаметром порядка 0.3 мм. Последней оказалась высоковольтная обмотка, состоящая из примерно 1650 витков провода диаметром 0.08 мм, просто намотанная внавал! Никакого разделения частей, никакой изоляции, просто 1650 витков, намотанные на какой-то швейной машинке так, как провод изъявил желание лечь сам. При этом, нижний конец обмотки поднимается вверх к своему выводу без какой-либо дополнительной изоляции, проходя рядом с самым верхним слоем намотки, где разность потенциалов оказывается максимальной. И сдерживали эту разность лишь два тончайших слоя изоляции обмоточного провода, ведь трансформатор даже не был ничем пропитан! Не удивительно, что его пробило.
Перед тем, как попытаться перемотать трансформатор, я решил зарисовать принципиальную схему устройства, чтобы понять, как оно устроено. Рисовал, как обычно, карандашом, поэтому качество картинки получилось не очень:
Перерисовал не всю схему, еще в тестере есть узел заряда литий-ионного аккумулятора, повышающий DC-DC преобразователь и стабилизатор напряжения 3.3 В для питания опорных цепей, однако они достаточно типовые и особого интереса не представляют.
Итак, основной преобразователь напряжения выполнен по схеме блокинг-генератора на npn-транзисторе Q2. Традиционно в таком генераторе транзистор включается по схеме с общим эмиттером, однако, здесь китайцы почему-то решили использовать вариант с общим коллектором. По этой причине обмотка обратной связи имеет в 4 раза больше витков, чем силовая, ведь схема с ОК не усиливает напряжение, и кроме как трансформатором его усилить нечем.
Цепь обратной связи замыкается кнопкой включения выхода, поэтому пока контакты кнопки разомкнуты генератор физически не может работать. Надо сказать, достаточно красивое и надежное решение. Управление работой блокинг-генератора осуществляется с помощью транзистора Q1, который замыкает базовую цепь Q2 на общий провод через диод D10. Наверное, по этой причине китайцы и применили схему с ОК – ведь в ней напряжение на базе ключевого транзистора достаточно большое, что позволяет уменьшать его регулирующим транзистором, подключенным через дополнительный диод. В схеме с ОЭ напряжение на базе ключа не превышает 0.7 В и такое управление становится невозможным – схема просто не сможет сделать напряжение на базе еще ниже.
К выходу высоковольтной обмотки подключен утроитель напряжения, выполненный на трех диодных сборках и трех конденсаторах. На схеме они обозначены одиночными элементами, однако на плате каждый диод физически состоит из трех, включенных последовательно, а каждый выходной конденсатор – из шести по схеме 3s2p. Исключение составляет только С5, который и на схеме, и на плате один. Далее высокое напряжение поступает на выход устройства и на вход цепи обратной связи по напряжению, выполненной на третьем по счету ОУ микросхемы LM324. Высокое напряжение поступает на вход ОУ через цепочку из семи резисторов номиналом 3М каждый, что образует делитель с коэффициентом деления 1:1141.5, что при опорном напряжении 3.3 В дает максимальное выходное напряжение 3767 В. В нижний по схеме вывод переменного резистора регулировки напряжения включен дополнительный резистор R13 номиналом 510 Ом, что повышает минимальный порог выходного напряжения до, примерно, 41.5 В.
Измерение тока происходит в цепи минусового провода, где в качестве шунта используется R41 сопротивлением 20 Ом. Такое сопротивление дает максимальное падение напряжения на шунте 100 мВ, что весьма мало для устройства, оперирующего тысячами вольт. По этой причине напряжение шунта сначала усиливается в 33 раза с помощью четвертого ОУ LM324, после чего поступает на вход цепи обратной связи по току, выполненной на 2-м ОУ этой же микросхемы. На инверсный вход этого ОУ подается опорное напряжение, снимаемое с потенциометра установки выходного тока. В нижний по схеме вывод данного потенциометра включена дополнительная схема из нескольких резисторов, включая подстроечный, основное назначение которого – установка минимального выходного тока устройства на уровне 50 мкА.
Почему это китайцы вдруг установили в этом месте подстроечный резистор, почему не ограничились обычными, когда никаких других подстроечников на плате нет? Дело в том, что при указанном сопротивлении шунта и токе 50 мкА, на нем будет падать всего 1 мВ, то есть, напряжение, сравнимое с номинальной дифференциальной разностью между входами ОУ L324, которая сильно зависит от конкретного экземпляра ОУ. Вот для компенсации этой разности каждого конкретного экземпляра и установлен подстроечный резистор.
Сигналы с выходов ОУ обратной связи по напряжению и току складываются на резисторном сумматоре R1/R10, после чего поступают на базу транзистора Q1, осуществляющего управление основным преобразователем. Логика суммирования тут проста – если реальные значения напряжения или тока выше установленных, на выходе соответствующего ОУ образуется большое положительное напряжение. Это напряжение открывает транзистор Q1, который мешает основному транзистору генератора работать, уменьшая таким образом выходное напряжение.
На четвертом по схеме и первым по счету ОУ LM324 выполнен индикатор разряда аккумулятора. Этот ОУ просто сравнивает напряжение батареи с опорным 3.3 В, и, если напряжение батареи ниже – зажигает синий светодиод LED3. Стоит обратить внимание, что физически прибор работать не перестает, он лишь только сигнализирует пониженное напряжение синим светодиодом.
На отдельном одиночном ОУ U3 LM321 выполнена защита устройства от перегрева. Рядом с Q2 и выходным трансформатором на плате расположен NTC-термистор R34, сопротивление которого снижается при повышении температуры. Напряжение с R34 поступает на инвертирующий вход U3, и как только оно станет ниже напряжения на его прямом входе, на выходе ОУ появится положительное напряжение, которое полностью остановит генерацию, открыв через резистор R39 транзистор Q1. Одновременно это же напряжение через диод D14 попадет на прямой вход ОУ индикатора разряда аккумулятора и вызовет зажигание синего светодиода. Схема имеет некоторый гистерезис, добавляемый цепочкой R38 D13.
Вот таким нехитрым образом работает данный тестер. Что можно сказать по схеме? В принципе, схема неплохая. В ней учтено несколько тонких моментов, на которые можно было бы и забить, но авторы тестера не стали, и это похвально. Однако, есть в ней и один серьезный «косяк», о котором расскажу чуть позже. А сейчас вернемся на шаг назад, к моменту, когда я полностью размотал трансформатор устройства.
На самом деле, размотать вручную такой трансформатор с подсчетом витков даже сложнее, чем намотать новый. Поэтому, успешно размотав старый, было принято решение его перемотать, но уже «правильно» — с межслойной изоляцией хотя бы через несколько сотен витков. Тем более, провод диаметром 0.08 мм в наличие у меня имелся.
Направление и подключение обмоток было предварительно зарисовано (его можно найти на принципиальной схеме слева внизу), поэтому вооружившись каптоновым скотчем для изоляции и катушкой провода, я принялся за намотку. Мотать ровно виток к витку провод такого диаметра без вспомогательных устройств весьма сложно, поэтому я «скатился» к традиционному методу намотки внавал, а межслойную изоляцию решил вставлять один раз в 300-400 витков. В принципе, вставлять её надо бы почаще, но она увеличивает толщину намотки, и обмотка рискует просто не поместиться на катушку. Но после 1550 витков пришлось всё равно остановиться, так как катушка сильно разрослась в размерах. Количество витков в остальных обмотках также чуть снизилось, т.к. я мотал их оригинальным смотанным проводом, а катушка стала несколько толще.
Всего на трансформатор ушло часа три, и, в принципе, это весьма много. Думаю, что весь тестер целиком не стоит потраченного времени, однако, если уж начал мотать трансформаторы, становится трудно остановиться. В итоге, трансформатор был успешно перемотан, впаян обратно, а устройство заработало и произвело на своем выходе целых 3682 вольта! И было готово производить их достаточно долго и без опасений за очередной пробой.
Казалось бы, вот на этом happy end’е и можно было бы завершить обзор, но снова нет. Получив в свои руки портативный генератор напряжения практически 4 КВ, я непременно начал играться с электрической дугой, ведь она тут вполне получалась:
Но поигравшись некоторое время вдруг заметил, что перестала работать регулировка тока и тестер всегда шпарит по полной! Что ж делать, похоже разбирать этот прибор уже стало традицией, а традицию нарушать нельзя.
Разобрав тестер, я понял, что токовый шунт просто выгорел. А еще раз посмотрев на схему, понял, почему. Потому, что накопительные конденсаторы высоковольтного преобразователя находятся непосредственно на выходе устройства, то есть, ток их разряда на нагрузку ничем не ограничен! Пока я игрался с дугой, они периодически заряжались до максимального напряжения 4 КВ, а потом резко разряжались по цепи пробоя. Это давало мощную и красочную дугу, но такие огромные импульсные токи разряда за некоторое время выжгли токовый шунт. И это тот самый косяк схемы, о котором я упоминал ранее, ведь при определенных обстоятельствах кроме шунта такое решение может выжечь и проверяемый компонент!
MILF-резисторов у меня нет, да и большая точность в цепи тока здесь не нужна (всё равно прибор не имеет миллиамперметра), поэтому припаял вместо шунта обычный DIP-резистор 20 Ом 0.25 Вт, предварительно согнув его выводы буковками «П», благо место на плате позволяет. Однако, это ничего не изменило, тестер всё еще не позволял управлять выходным током. Более глубокий анализ показал, что выгорел ОУ LM324, отвечающий за усиление тока.
Как ни странно, но LM324 в таком корпусе у меня в наличие не оказалось. Была целая куча LM358 как DIP, так и SOIC, но вот 324-го не было. Конечно, можно было приколхозить пару 358-х, но делать так категорически не хотелось, поэтому ремонт был отложен до следующего дня, когда ради такой мелкой детали пришлось ехать в местный Чиподип.
После замены ОУ и шунта тестер восстановился и снова начал работать правильно. Но было очевидно, что его схемотехнику надо править, ведь история могла повториться. С накопительным конденсатором было всё понятно, на выход надо было добавлять резистор, но почему сгорел ОУ, ведь у него на входе установлен защитный диод?
Диод оказался исправен, значит, дело не в нем, не сработать он не мог. Получается, на вход ОУ попал импульс высокого напряжения отрицательной полярности, от которого защиты в приборе нет. Но откуда там может вообще взяться такой импульс, ведь отрицательного напряжения в схеме нет от слова совсем? Единственный вариант – индуктивность компонентов и дорожек. Допустим, когда я игрался с дугой, через токовый шунт протекал импульс разрядного тока выходного конденсатора. За это время в индуктивности дорожек запаслась какая-то энергия, которая спровоцировала выброс напряжения отрицательной полярности по завершению основного разрядного импульса. Этот выброс и убил ОУ.
Чтобы избавиться от описанных недостатков, я внес в схему следующие изменения:
1. Перенес резистор R42 сопротивлением 20 КОм, установив его после высоковольтных конденсаторов (цепочка ОС и вход вольтметра по-прежнему остались подключены к выходу).
2. Установил диод параллельно токовому шунту R41 так, чтобы его анод был на общем проводе устройства. Этот диод будет защищать схему от выбросов отрицательного напряжения. Сначала я установил сюда диод Шоттки SS14, однако, после пары испытаний оказалось, что он вдруг сгорел и почти пробился. То есть, в этом месте определенно есть какие-то выбросы. Тогда я заменил диод на IN4007 A7, который, вроде бы, работает пока нормально.
Плата после доработки стала выглядеть так (тут еще установлен SS14):
На фото платы можно рассмотреть пыль – это от того, что устройство ждало доработки порядка 2-х месяцев, валяясь всё это время на столе в разобранном виде.
Огорчает лишь качество исполнения высоковольтного трансформатора, ведь совершенно нет уверенности, что у другого экземпляра аналогичного пробоя не произойдет. Также в минусы запишу схемотехнику и необходимость доработки тестера, потому как, на мой взгляд, она обязательна.
Поэтому, если вы уверены, что сможете перемотать высоковольтный трансформатор при необходимости, можете смело брать данный прибор. В противном случае, возможно, следует обратить внимание на предыдущую версию, которая у меня работает уже некоторое время без каких-либо проблем. Кстати, а что у неё внутри? Специально открыл и сделал фото:
Анализа схемы не проводил, но, вроде как, выходной резистор стоит тут в правильном месте.
На этом у меня всё, спасибо за внимание.
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 50 мкА, пульсации 75 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 1 мА, пульсации 2 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 5 мА, пульсации 2 В:
Включение прибора, TVS 300 В, ток 1-5 мА (осциллограмма не зависит от тока), выброса нет:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 0.2 мА, пульсации 1 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 1 мА, пульсации 2 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 3.8 мА, пульсации 1.5 В:
Включение прибора, TVS 300 В (от тока не зависит), выброса нет:
Возможно, пульсации увеличились в результате переноса выходного резистора, но использовать прибор с конденсатором на выходе просто небезопасно.
Что это вообще за тестер и для чего нужен
Практически все электронные компоненты имеют ограничение на максимальное напряжение, с которым они могут работать. Если превысить данное напряжение, в полупроводнике происходит электрический пробой и через него начинает протекать ток. Обычно в потребительских устройствах за этим следует хлопок, после чего из компонента выходит «волшебный белый дым», а устройство категорически отказывается продолжать работать до последующего ремонта квалифицированным специалистом.Чтобы такое случалось как можно реже, перед установкой компонентов в электрическую схему очень желательно знать, какое именно максимальное напряжение они выдерживают и будет ли его достаточно для выполнения отведенной компоненту роли. Конечно, можно взять это напряжение из документации, но что, если хочется лично убедиться, что вот именно этот транзистор выдержит свою норму? Каким образом можно это напряжение измерить, но так, чтобы не навредить транзистору?
На самом деле, это очень просто. Оказывается, сам электрический пробой обратим и не наносит вреда полупроводнику. А то, что выводит транзистор из строя – это тепловой пробой, возникающий уже после электрического в том случае, когда никто не ограничивает протекающий через транзистор ток. Большое напряжение электрического пробоя, помноженное на большое значение протекающего тока, дают результат в виде огромной импульсной рассеиваемой мощности, которая практически мгновенно выводит полупроводниковый прибор из строя. А дальше уже известная история – белый дым, поломка и квалифицированный ремонт.
Если же в момент электрического пробоя ограничить протекающий ток на безопасном значении, рассеиваемая мощность не будет огромной, полупроводник не перегреется, следовательно, не будет поврежден и полностью восстановит свои оригинальные электрические свойства после снижения напряжения. То есть, всё, что нужно сделать – это ограничить ток во время измерений.
Очевидно, что самое простое решение – это использовать лабораторный блок питания, поддерживающий режимы CC и CV. Тогда можно изначально выставить на блоке небольшой ток, после чего плавно повышать выходное напряжение до тех пор, пока блок не перейдет в режим СС. Полученное напряжение и будет являться напряжением электрического пробоя или максимально допустимым напряжением для испытываемой детали. Однако, тут есть два нюанса. Во-первых, важно знать, какая у используемого блока питания переходная характеристика, ведь если он недостаточно быстро ограничит ток на заданном уровне, полупроводниковый прибор успеет частично повредиться или даже полностью выйти из строя. Первое, кстати, даже опасней – внешне прибор может выглядеть рабочим, однако в реальной эксплуатации вести себя не совсем так, как должен. Поэтому, если вы собираетесь испытывать полупроводники таким методом, стоит подстраховаться и добавить в цепь дополнительный резистор, как безусловный ограничитель тока.
Во-вторых, максимальное выходное напряжение многих распространенных ЛБП ограничено на уровне нескольких десятков вольт, чего совершенно недостаточно для проверки большого количества современных полупроводниковых приборов, штатно выдерживающих сотни и даже иногда тысячи вольт. И вот тут мы плавно подходим к высоковольтным тестерам. По сути, такие приборы являются обычными лабораторными источниками питания, однако максимальное напряжение у них измеряется сотнями и тысячами вольт, а ток – единицами миллиампер, что позволяет им успешно измерять максимальное напряжение практически у любого полупроводникового компонента.
Прибор
В принципе, я уже некоторое время успешно пользуюсь предыдущей версией данного тестера, поэтому обновленная мне особо и не была нужна. Однако, увидев большие обещанные циферки характеристик и достаточно невысокую цену, я поддался эмоциям и совершил покупку. Что же такого было обещано товарищами-китайцами? Посмотрим на характеристики:Выходное напряжение: 50 В – 3700 В
Точность отображения: 0.3% (4 цифры)
Выходной ток: 50 мкА – 5 мА
Максимальная мощность: 5 Вт
Встроенный аккумулятор 700 мАч
Зарядка: Type C
Защита от перегрева
Защита от переразряда аккумулятора
Очевидно, что 3700 В – громадное напряжение, и его точно будет достаточно для практически любого современного компонента. И это очень даже неплохо для малюсенького портативного аккумуляторного прибора стоимостью порядка $15. Наверное, именно это и стало решающим фактором при покупке.
К сожалению, как именно приходит прибор и как он был упакован я уже не помню, потому что изначально обзора писать не планировал, потому фотографий тоже не сделал. Желание поделиться «радостью» пришло несколько позже, когда я уже залез внутрь прибора, но обо всем по порядку.
Сам прибор выглядит следующим образом:
На передней панели находятся ручки установки напряжения и тока, дисплей цифрового вольтметра выходного напряжения, индикатор и кнопка включения выхода. С нижней стороны устройства расположены выключатель и зарядный порт Type C, а с верхней – выходные разъемы. В отличие от предыдущей модели здесь используются разъемы типа «банан», что является огромным плюсом. Кстати, вот сравнительное фото обеих моделей:
По сути, отличий не так много. Это бананы, про которые я уже сказал, повышенное выходное напряжение (с 2700 В до 3700 В), повышенный выходной ток (с 3.8 мА до 5 мА) и многофункциональная цветовая индикация текущего состояния вместо скудного красного «Indicator» у предыдущей версии.
В принципе, дизайн и исполнение обоих версий отличные. В них есть весь необходимый минимум функций, но в то же время они не отягощены никакими современно-модными-и-крайне-необходимыми (нет) возможностями типа автоматического отключения питания, связью с ПК, поддержку смартфонов и т.д. Механический аппаратный выключатель гарантирует практическую невозможность случайного включения и отсутствие излишнего саморазряда, а полностью ручное управление – прогнозируемое поведение прибора в процессе эксплуатации. Видимо, эффективные менеджеры еще не успели добраться до разработчиков данного тестера, что не может не радовать. Отмечу только один забавный, на мой взгляд, факт – в старой версии для включения прибора ползунок выключателя следовало переместить влево, в новой же наоборот, необходимо переместить его вправо. Лично мне обновленный вариант ближе.
В комплекте с прибором поставляется набор для самостоятельной сборки щупов:
То ли это ошибка, то ли странная задумка разработчиков, но в комплекте почему-то шло пять зажимов типа «крокодил», хотя, по идее, должно идти всего три. На ошибку комплектации также указывает и наличие только трех проводков в приятной силиконовой изоляции – остальные крокодилы даже нечем будет подключить. Кстати, третий проводок заметно короче остальных двух, что немного намекает на то, что его следует использовать для соединения крокодилов между собой, а более длинные – для подключения крокодилов к бананам.
Возможно, кто-то уже задает вопрос, почему черных крокодилов должно быть два? Ответ прост – для измерения напряжения у транзисторов. Дело в том, что при измерении максимального напряжения сток-исток полевого транзистора очень важно поддерживать его в закрытом состоянии, то есть, обеспечивать нулевой потенциал затвора (для большинства моделей). Для этого и используется третий проводок, который соединяет затвор транзистора с его истоком. Похожее подключение применяется и при измерении одного из обратных напряжение биполярного транзистора, так что наличие третьего проводка «искаропки» – это большой плюс.
К сожалению, традиционно pnp и p-канальные транзисторы снова обделили и второго красного проводка в комплекте нет. Но это вполне можно понять – на красном разъеме появляется весьма высокое напряжение, будет не очень хорошо, если такой крокодил будет свободно болтаться в процессе измерений. Но за счет применения разъемов типа «банан» в обновленной версии тестера появляется возможность временно поменять провода местами и, таким образом, получить два плюсовых крокодила и один минусовой. Произойдет это, конечно, с нарушением традиционной электрической цветовой гаммы, но это значительно лучше, чем ничего или чем жестко прикрученные проводки, как было ранее.
В принципе, больше о тестере говорить и особо нечего, поэтому в этом месте следовало бы, наверное, замерить максимальное выходное напряжение и ток устройства, после чего завершить обзор положительным отзывом. Но, к сожалению, всё пошло не по плану, поэтому сейчас обзор только начнет начинаться.
Хоть устройство приехало и наполовину заряженным (как и положено для литиевых аккумуляторов), работать оно категорически отказалось, непрерывно светя голубым светодиодом:
Сначала я думал, что это просто такая вырвиглазная индикация включения, однако позже догадался прочитать надписи на передней панели, которые гласили, что так отображается нехватка питающего напряжения. Поэтому я поставил тестер на зарядку. Однако, полная зарядка ситуацию никак не улучшила, прибор всё так же отказывался работать. На всякий случай, если вдруг придется открывать спор с продавцом, я снял видео, а сам полез смотреть, что находится внутри тестера, т.к. первая мысль, которая пришла мне в голову – это неисправный аккумулятор или контроллер заряда, который просто не обеспечивает нужного выходного напряжения. Кстати, для разбора тестера необходимо сначала снять ручки установки напряжения и тока (они снимаются достаточно туго, может понадобиться грубая сила в виде кобры), после чего выкрутить четыре самореза, находящихся в углах задней стороны прибора. И тогда нам откроется внутренний мир устройства:
Внутренности прибора вызывают, скорее, приятное впечатление. Качественная печатная плата черного цвета, ровный монтаж SMD-компонентов, отсутствие затертой маркировки, традиционно голубой токовый шунт в MILF-исполнении, полностью отмытый флюс с большей части платы. Омрачает лишь несколько небрежное отношение к высоковольтным цепям – их подключение выполнено совершенно обычными проводами не самого лучшего качества, жилы которых уже начали заламываться в точках пайки. Да и флюс в этих местах не отмыт. А при таком напряжении его лучше отмыть, иначе может быть всякое.
Высоковольтный вольтметр располагается на отдельной плате, к которой идут три провода: черный – общий, красный – питание и желтый – измеряемое выходное напряжение. Высоковольтный провод, как и ранее, обычный и даже никак не отделен от остальных пространственно, лишь только в разъеме на плате вольтметра рядом с ним оставлен пустой контакт. Но как именно это провод ляжет в закрытом корпусе – не известно.
Что ж, продолжаем разбирать. Отпаиваем выходные провода и откручиваем четыре небольших самореза по углам платы, после чего снимаем её и видим аккумулятор, приклеенный к нижней стенке корпуса на двусторонний скотч:
Маркировка гласит, что это 700 мАч, то есть, в этом нас не обманули. Судя по всему, у аккумулятора есть плата защиты, что тоже хорошо – значит, он не выйдет из строя, если вдруг забыть устройство включенным. Также на аккумуляторе хорошо видны вмятины, оставленные переменными резисторами регулировки напряжения и тока. Или у них слишком длинные выводы, или кто-то слишком сильно нажимал на них при установке ручек регулировки. К счастью, вмятины не повредили внешнюю оболочку аккумулятора, но, в любом случае, это не дело и выводы надо будет укоротить. Сама же плата снизу выглядит так:
Поскольку провода, идущие от аккумулятора были просто припаяны к плате без какой-либо дополнительной фиксации, как только я их еще чуть пошевелил, один из них тут же отвалился:
Вообще, так делать нельзя – провода следует фиксировать исключительно за изоляцию, поэтому их пришлось отпаять, откусить, зачистить, припаять заново и зафиксировать кусочком бумажного скотча. Фото, к сожалению, не сделал, зато есть еще одно фото платы вблизи:
Теперь, что касается неисправности – после разборки она каким-то магическим образом самоустранилось и прибор заработал! Обычно я в такое не верю, но здесь поиски любых возможных дефектов совершенно ни к чему ни привели, поэтому пришлось приглушить чувство тревоги и просто собрать прибор обратно. И действительно, после пересборки прибор начал исправно работать и даже позволил мне замерить его основные параметры – максимальное выходное напряжение по его же вольтметру составило порядка 3680 В, максимальный ток – около 5.1 мА, а максимальная мощность, которую удалось снять – порядка 1.8 Вт, и это было напряжение пробоя диода 1N4007 (около 1550 В 1.2 мА).
То есть, по напряжению и току прибор вполне соответствует заявленным характеристикам, а вот по мощности – нет. Я допускаю, что можно найти режим, где с него получится снять, например, 2 Вт, но это далеко не те 5 Вт, которые были обещаны. С другой стороны, 5 Вт выходной мощности с учетом КПД преобразователя, это порядка 2 А в первичной цепи, что весьма много для данного трансформатора и аккумулятора, поэтому на такие значения я и не рассчитывал. Тем более, на практике они и не особо нужны, для диагностирования пробоя при нескольких киловольтах достаточно и пары сотен микроампер.
Однако, радость моя была недолгой, через некоторое время работы прибора на максимальном напряжении вдруг резко изменился издаваемый им писк, немного запахло озоном, а еще через пару секунд напряжение упало до ~950 В и выше не поднималось. Можно было опустить его ниже, оно прекрасно регулировалось, но поднять выше – нет.
В тот момент меня одолели нехорошие сомнения – в приборе что-то пробило и, скорее всего, это высоковольтный трансформатор. А это означало, что отремонтировать прибор будет весьма проблематично, ведь где найти такой же? Повторный анализ внутренностей лишь подтвердил мою догадку – нигде на плате никакого пробоя замечено не было, но он явно был, т.к. присутствовал легкий запах озона. Если вдруг кто не знает, озон образуется, в том числе, при ионизации воздуха, то есть, когда его пробивает электрическая дуга. Именно поэтому его можно слегка почувствовать сразу после грозы. Так что, запах озона при работе высоковольтного устройства – первый признак разряда, хоть коронного, хоть дугового.
В этот момент я серьезно расстроился, еще раз пожалев, что решился заказать обновленную версию. Где взять новый трансформатор с подходящими параметрами, я не знал, а пытаться отремонтировать существующий – задача нетривиальная. Да, я читал про разные способы ремонта трансформаторов, типа окунания его в жидкий парафин или даже эпоксидную смолу, но не был уверен, что они дадут результат, и, например, парафин попадет именно в то место, где образовался пробой. На этой грустной ноте вечер выходного дня подошел к концу, и мои мысли медленно начали переключаться на рабочие задачи.
На следующий день, закончив работать, я вдруг совершенно отчетливо понял, что надо попробовать размотать трансформатор и посмотреть, что там и как. Ведь я все равно ничего не теряю, прибор ограниченный 950-ю вольтами мне попросту не нужен. Так что, вооружившись демонтажным набором я аккуратно извлек трансформатор из платы. Путем легкого периодического нагрева феном и промывки спиртом, снял с катушки сердечник и размотал внешнюю изоляцию:
К сожалению, чем дальше я разматывал трансформатор, тем хуже формировалось впечатление о его качестве, поэтому других фотографий я даже и не сделал. Трансформатор состоит из трех обмоток. Самая верхняя – обмотка обратной связи, содержащая 37 витков достаточно тонкого провода. Дальше шла обмотка первичной цепи, состоящая из 8.5 витков провода диаметром порядка 0.3 мм. Последней оказалась высоковольтная обмотка, состоящая из примерно 1650 витков провода диаметром 0.08 мм, просто намотанная внавал! Никакого разделения частей, никакой изоляции, просто 1650 витков, намотанные на какой-то швейной машинке так, как провод изъявил желание лечь сам. При этом, нижний конец обмотки поднимается вверх к своему выводу без какой-либо дополнительной изоляции, проходя рядом с самым верхним слоем намотки, где разность потенциалов оказывается максимальной. И сдерживали эту разность лишь два тончайших слоя изоляции обмоточного провода, ведь трансформатор даже не был ничем пропитан! Не удивительно, что его пробило.
Перед тем, как попытаться перемотать трансформатор, я решил зарисовать принципиальную схему устройства, чтобы понять, как оно устроено. Рисовал, как обычно, карандашом, поэтому качество картинки получилось не очень:
Перерисовал не всю схему, еще в тестере есть узел заряда литий-ионного аккумулятора, повышающий DC-DC преобразователь и стабилизатор напряжения 3.3 В для питания опорных цепей, однако они достаточно типовые и особого интереса не представляют.
Итак, основной преобразователь напряжения выполнен по схеме блокинг-генератора на npn-транзисторе Q2. Традиционно в таком генераторе транзистор включается по схеме с общим эмиттером, однако, здесь китайцы почему-то решили использовать вариант с общим коллектором. По этой причине обмотка обратной связи имеет в 4 раза больше витков, чем силовая, ведь схема с ОК не усиливает напряжение, и кроме как трансформатором его усилить нечем.
Цепь обратной связи замыкается кнопкой включения выхода, поэтому пока контакты кнопки разомкнуты генератор физически не может работать. Надо сказать, достаточно красивое и надежное решение. Управление работой блокинг-генератора осуществляется с помощью транзистора Q1, который замыкает базовую цепь Q2 на общий провод через диод D10. Наверное, по этой причине китайцы и применили схему с ОК – ведь в ней напряжение на базе ключевого транзистора достаточно большое, что позволяет уменьшать его регулирующим транзистором, подключенным через дополнительный диод. В схеме с ОЭ напряжение на базе ключа не превышает 0.7 В и такое управление становится невозможным – схема просто не сможет сделать напряжение на базе еще ниже.
К выходу высоковольтной обмотки подключен утроитель напряжения, выполненный на трех диодных сборках и трех конденсаторах. На схеме они обозначены одиночными элементами, однако на плате каждый диод физически состоит из трех, включенных последовательно, а каждый выходной конденсатор – из шести по схеме 3s2p. Исключение составляет только С5, который и на схеме, и на плате один. Далее высокое напряжение поступает на выход устройства и на вход цепи обратной связи по напряжению, выполненной на третьем по счету ОУ микросхемы LM324. Высокое напряжение поступает на вход ОУ через цепочку из семи резисторов номиналом 3М каждый, что образует делитель с коэффициентом деления 1:1141.5, что при опорном напряжении 3.3 В дает максимальное выходное напряжение 3767 В. В нижний по схеме вывод переменного резистора регулировки напряжения включен дополнительный резистор R13 номиналом 510 Ом, что повышает минимальный порог выходного напряжения до, примерно, 41.5 В.
Измерение тока происходит в цепи минусового провода, где в качестве шунта используется R41 сопротивлением 20 Ом. Такое сопротивление дает максимальное падение напряжения на шунте 100 мВ, что весьма мало для устройства, оперирующего тысячами вольт. По этой причине напряжение шунта сначала усиливается в 33 раза с помощью четвертого ОУ LM324, после чего поступает на вход цепи обратной связи по току, выполненной на 2-м ОУ этой же микросхемы. На инверсный вход этого ОУ подается опорное напряжение, снимаемое с потенциометра установки выходного тока. В нижний по схеме вывод данного потенциометра включена дополнительная схема из нескольких резисторов, включая подстроечный, основное назначение которого – установка минимального выходного тока устройства на уровне 50 мкА.
Почему это китайцы вдруг установили в этом месте подстроечный резистор, почему не ограничились обычными, когда никаких других подстроечников на плате нет? Дело в том, что при указанном сопротивлении шунта и токе 50 мкА, на нем будет падать всего 1 мВ, то есть, напряжение, сравнимое с номинальной дифференциальной разностью между входами ОУ L324, которая сильно зависит от конкретного экземпляра ОУ. Вот для компенсации этой разности каждого конкретного экземпляра и установлен подстроечный резистор.
Сигналы с выходов ОУ обратной связи по напряжению и току складываются на резисторном сумматоре R1/R10, после чего поступают на базу транзистора Q1, осуществляющего управление основным преобразователем. Логика суммирования тут проста – если реальные значения напряжения или тока выше установленных, на выходе соответствующего ОУ образуется большое положительное напряжение. Это напряжение открывает транзистор Q1, который мешает основному транзистору генератора работать, уменьшая таким образом выходное напряжение.
На четвертом по схеме и первым по счету ОУ LM324 выполнен индикатор разряда аккумулятора. Этот ОУ просто сравнивает напряжение батареи с опорным 3.3 В, и, если напряжение батареи ниже – зажигает синий светодиод LED3. Стоит обратить внимание, что физически прибор работать не перестает, он лишь только сигнализирует пониженное напряжение синим светодиодом.
На отдельном одиночном ОУ U3 LM321 выполнена защита устройства от перегрева. Рядом с Q2 и выходным трансформатором на плате расположен NTC-термистор R34, сопротивление которого снижается при повышении температуры. Напряжение с R34 поступает на инвертирующий вход U3, и как только оно станет ниже напряжения на его прямом входе, на выходе ОУ появится положительное напряжение, которое полностью остановит генерацию, открыв через резистор R39 транзистор Q1. Одновременно это же напряжение через диод D14 попадет на прямой вход ОУ индикатора разряда аккумулятора и вызовет зажигание синего светодиода. Схема имеет некоторый гистерезис, добавляемый цепочкой R38 D13.
Вот таким нехитрым образом работает данный тестер. Что можно сказать по схеме? В принципе, схема неплохая. В ней учтено несколько тонких моментов, на которые можно было бы и забить, но авторы тестера не стали, и это похвально. Однако, есть в ней и один серьезный «косяк», о котором расскажу чуть позже. А сейчас вернемся на шаг назад, к моменту, когда я полностью размотал трансформатор устройства.
На самом деле, размотать вручную такой трансформатор с подсчетом витков даже сложнее, чем намотать новый. Поэтому, успешно размотав старый, было принято решение его перемотать, но уже «правильно» — с межслойной изоляцией хотя бы через несколько сотен витков. Тем более, провод диаметром 0.08 мм в наличие у меня имелся.
Направление и подключение обмоток было предварительно зарисовано (его можно найти на принципиальной схеме слева внизу), поэтому вооружившись каптоновым скотчем для изоляции и катушкой провода, я принялся за намотку. Мотать ровно виток к витку провод такого диаметра без вспомогательных устройств весьма сложно, поэтому я «скатился» к традиционному методу намотки внавал, а межслойную изоляцию решил вставлять один раз в 300-400 витков. В принципе, вставлять её надо бы почаще, но она увеличивает толщину намотки, и обмотка рискует просто не поместиться на катушку. Но после 1550 витков пришлось всё равно остановиться, так как катушка сильно разрослась в размерах. Количество витков в остальных обмотках также чуть снизилось, т.к. я мотал их оригинальным смотанным проводом, а катушка стала несколько толще.
Всего на трансформатор ушло часа три, и, в принципе, это весьма много. Думаю, что весь тестер целиком не стоит потраченного времени, однако, если уж начал мотать трансформаторы, становится трудно остановиться. В итоге, трансформатор был успешно перемотан, впаян обратно, а устройство заработало и произвело на своем выходе целых 3682 вольта! И было готово производить их достаточно долго и без опасений за очередной пробой.
Казалось бы, вот на этом happy end’е и можно было бы завершить обзор, но снова нет. Получив в свои руки портативный генератор напряжения практически 4 КВ, я непременно начал играться с электрической дугой, ведь она тут вполне получалась:
Но поигравшись некоторое время вдруг заметил, что перестала работать регулировка тока и тестер всегда шпарит по полной! Что ж делать, похоже разбирать этот прибор уже стало традицией, а традицию нарушать нельзя.
Разобрав тестер, я понял, что токовый шунт просто выгорел. А еще раз посмотрев на схему, понял, почему. Потому, что накопительные конденсаторы высоковольтного преобразователя находятся непосредственно на выходе устройства, то есть, ток их разряда на нагрузку ничем не ограничен! Пока я игрался с дугой, они периодически заряжались до максимального напряжения 4 КВ, а потом резко разряжались по цепи пробоя. Это давало мощную и красочную дугу, но такие огромные импульсные токи разряда за некоторое время выжгли токовый шунт. И это тот самый косяк схемы, о котором я упоминал ранее, ведь при определенных обстоятельствах кроме шунта такое решение может выжечь и проверяемый компонент!
MILF-резисторов у меня нет, да и большая точность в цепи тока здесь не нужна (всё равно прибор не имеет миллиамперметра), поэтому припаял вместо шунта обычный DIP-резистор 20 Ом 0.25 Вт, предварительно согнув его выводы буковками «П», благо место на плате позволяет. Однако, это ничего не изменило, тестер всё еще не позволял управлять выходным током. Более глубокий анализ показал, что выгорел ОУ LM324, отвечающий за усиление тока.
Как ни странно, но LM324 в таком корпусе у меня в наличие не оказалось. Была целая куча LM358 как DIP, так и SOIC, но вот 324-го не было. Конечно, можно было приколхозить пару 358-х, но делать так категорически не хотелось, поэтому ремонт был отложен до следующего дня, когда ради такой мелкой детали пришлось ехать в местный Чиподип.
После замены ОУ и шунта тестер восстановился и снова начал работать правильно. Но было очевидно, что его схемотехнику надо править, ведь история могла повториться. С накопительным конденсатором было всё понятно, на выход надо было добавлять резистор, но почему сгорел ОУ, ведь у него на входе установлен защитный диод?
Диод оказался исправен, значит, дело не в нем, не сработать он не мог. Получается, на вход ОУ попал импульс высокого напряжения отрицательной полярности, от которого защиты в приборе нет. Но откуда там может вообще взяться такой импульс, ведь отрицательного напряжения в схеме нет от слова совсем? Единственный вариант – индуктивность компонентов и дорожек. Допустим, когда я игрался с дугой, через токовый шунт протекал импульс разрядного тока выходного конденсатора. За это время в индуктивности дорожек запаслась какая-то энергия, которая спровоцировала выброс напряжения отрицательной полярности по завершению основного разрядного импульса. Этот выброс и убил ОУ.
Чтобы избавиться от описанных недостатков, я внес в схему следующие изменения:
1. Перенес резистор R42 сопротивлением 20 КОм, установив его после высоковольтных конденсаторов (цепочка ОС и вход вольтметра по-прежнему остались подключены к выходу).
2. Установил диод параллельно токовому шунту R41 так, чтобы его анод был на общем проводе устройства. Этот диод будет защищать схему от выбросов отрицательного напряжения. Сначала я установил сюда диод Шоттки SS14, однако, после пары испытаний оказалось, что он вдруг сгорел и почти пробился. То есть, в этом месте определенно есть какие-то выбросы. Тогда я заменил диод на IN4007 A7, который, вроде бы, работает пока нормально.
Плата после доработки стала выглядеть так (тут еще установлен SS14):
На фото платы можно рассмотреть пыль – это от того, что устройство ждало доработки порядка 2-х месяцев, валяясь всё это время на столе в разобранном виде.
Итоги
В целом, концепт тестера мне очень понравился. Он удобный, компактный, автономный, но, в то же время, вполне «взрослый» и позволяет измерять напряжение пробоя практически любого современного полупроводникового компонента – транзистора, диода, стабилитрона, TVS, варистора и т.д. Считаю, что при его цене это просто must have для радиолюбителя. Кстати, максимальное выходное напряжение без нагрузки сейчас составляет 3681 В и держится достаточно стабильно:Огорчает лишь качество исполнения высоковольтного трансформатора, ведь совершенно нет уверенности, что у другого экземпляра аналогичного пробоя не произойдет. Также в минусы запишу схемотехнику и необходимость доработки тестера, потому как, на мой взгляд, она обязательна.
Поэтому, если вы уверены, что сможете перемотать высоковольтный трансформатор при необходимости, можете смело брать данный прибор. В противном случае, возможно, следует обратить внимание на предыдущую версию, которая у меня работает уже некоторое время без каких-либо проблем. Кстати, а что у неё внутри? Специально открыл и сделал фото:
Анализа схемы не проводил, но, вроде как, выходной резистор стоит тут в правильном месте.
На этом у меня всё, спасибо за внимание.
UPD от 11.04.2025
Добавил осциллограммы напряжения на выходе.Новый прибор (после доработки)
Работа без нагрузки, на выходе ~560 В, пульсации порядка 75 В:Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 50 мкА, пульсации 75 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 1 мА, пульсации 2 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 5 мА, пульсации 2 В:
Включение прибора, TVS 300 В, ток 1-5 мА (осциллограмма не зависит от тока), выброса нет:
Старый прибор
Работе без нагрузки, на выходе ~560 В, пульсации порядка 100 В:Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 0.2 мА, пульсации 1 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 1 мА, пульсации 2 В:
Работа на нагрузку TVS 300 В, ток 3.8 мА, пульсации 1.5 В:
Включение прибора, TVS 300 В (от тока не зависит), выброса нет:
Выводы из осциллограмм
Пульсации выходного напряжения без нагрузки и при малом токе очень значительные, могут повлиять на результат измерений. Однако, они очень сильно уменьшаются при увеличении выходного тока до 1 мА. То есть, измерения лучше проводить на таком или большем токе.Возможно, пульсации увеличились в результате переноса выходного резистора, но использовать прибор с конденсатором на выходе просто небезопасно.
| +241 |
49376
399
|
Самые обсуждаемые обзоры
| +27 |
1468
28
|
| +36 |
1219
36
|
| +41 |
2646
44
|
| +55 |
1851
37
|
Я три линейки спалил пока не понял, что внутри конденсаторы и они, из за не всегда стабильного контакта в щупах, успевают зарядится, а затем убить светодиоды.
— А если шваркнет!?
— Не должно…
это абстрактная величина. Медленно это я руками буду делать. А если тут будет 2 секунды, например, это совсем не медленно
Я имел в виду, что не будет выброса.
i.sstatic.net/2w1UC.jpg
в свое время случайно обнаружил, что китайский 431к, это не то же самое, что фирменный 431к
Или посмотреть когда разрядник пробьет
Другое дело, что данный прибор а) не отображает значение тока, ориентироваться можно лишь по градуировке шкалы, а она очень приблизительная; б) как выяснилось, имеет значительные пульсации без нагрузки и при малом токе. То есть, для снятия ВАХ придется использовать внешний миллиамперметр и вносить изменения в схему, чтобы подавить пульсации.
само собой. Через шунт смотреть
Там правда напряжение всего 1kV, и стоит он вдвое дороже, но сделан он гораздо серьёзней.
Другое дело, что характеристики у такого устройства будут очень не очень, и имея трубку лучше собрать что-то серьезней. Но, возможно, начать можно с этой игрушки, а позже собрать уже что-то посерьезней.
www.youtube.com/watch?v=QfFARttEXk4
Он умеет измерять напряжение на испытуемой цепи (ток изначально ограничен фиксированным уровнем в ~1,6 мА).
А вот интересно, у приборчика небольшая выходная ёмкость, и поэтому даже без нагрузки (ну вернее, с нагрузкой в виде делителя обратной связи) на выходе пульсации в десятки вольт:
Да, у меня то же самое, только проверял до 500 В, выше не решился.
Это еще связано с тем, что высокое напряжение создается блокинг-генератором. Он работает за счет насыщения сердечника, поэтому шириной его импульса практически нельзя управлять. В результате, управление превращается в периодическое включение и выключение генератора, и происходит это с той частотой, которую пропускает цепь ОС. Отсюда и повышенная амплитуда пульсаций. Надо замерить свой осциллографом.
А вот это надо смотреть в режиме СС, ведь там пульсации и их амплитуда может оказаться другой. Но у меня результаты предыдущей версии на маломощных транзисторах весьма точно сошлись с тем, что я намерил на лабораторном БП.
Кстати, возможно, это и есть причина, почему в новой версии китайцы поставили резистор до выходного конденсатора — таким образом они замедлили заряд конденсатора и несколько снизили амплитуду пульсаций.
Да, так и есть, в режиме СС пульсации напряжения намного меньше:
Снял и добавил в обзор осциллограммы. Да, на ХХ пульсации очень большие, но уже к 1 мА всё становится хорошо.
youtu.be/OIu2Rva8pBQ
кстати той же пробивник на 2600 вольт отлично трудится в моей лаборатории — шикарный приборчик показометр, вот его можно рекомендовать
Как напряжение на выходе трансформатора может доходить до 1550В, если даже при 4.2В*194=815В?
Ток слишком маленький, дуга слабая, провод сильно не повреждается, поэтому и не видно.
В схеме используется блокинг с утроителем, то есть, комбинация прямого и обратного напряжений вторички. И если прямое напряжение считается через коэффициент трансформации, то обратное (ЭДС самоиндукции) может быть сколько угодно высоким. Я считаю прямое за 600, тогда обратное получается (3700 — 600)/2 = 1550 В.
Кстати, есть вариант этого прибора с графическим дисплеем —
sl.aliexpress.ru/p?key=QpljG1T
Вопрос лишь в том, как он намотан. Ведь и для обозреваемого устройства можно было намотать нормально, с межслойной изоляцией. Причем, на производстве можно было бы использовать и более тонкий провод — всё равно во вторичке токи мизерные.
Кстати, я все же договорился с жабой и этот тестер с цифровым управлением уже получил. Жаба согласилась, когда увидела, что на Тао цена ниже всего рублей на 500:).
Ну что могу сказать: работает. 2500 Вольт выдает, пока ничего не сгорело.
Управление довольно удобное. Однако есть и минусы:
— аккумулятор слабый, всего 600 мАч, хотя в корпусе есть место для более емкого
— нет никаких настроек, а пригодились бы. Например, прибор начинает таймер обратного отсчета перед автовыключением, если ничего не нажимать 10 секунд, прям совсем уж маленькая задержка.
— прибор включается простым нажатием кнопки запуска измерения, без ее удержания. Пришлось добавить механический выключатель для безопасности. Стоит отметить, что и без выключателя прибор почти ничего не потреблял в выключенном состоянии, ток был всего 0,9 мкА.
— Ток зарядки заявлен 800-1000 мА, я пока не проверял, но для штатного аккума это явно многовато. Зарядка, кстати, организована на базе TP4056. МК, судя по виду — LGT8F328P, маркировки нет.
Думал поменять провода (уж очень тонкие), но на них есть маркировка — заявлено, что держат 3 кВ.
Плата:
Что могу по плате сказать — молодцы, что залили высоковольтную часть герметиком, это уже шаг к правильной схемотехнике. Трансформатор, определенно, другой, т.к. он SMD, а у меня выводной, но как он намотан — остается вопросом. Генератор, похоже, остался блокинг, т.к. транзистор один и его эмиттер (если это биполярник) снова идет на обмотку.
На счет аккумулятора — а разве надо больше?
А как управляется блокинг-генератор от микроконтроллера?
Ну, это не прямо сильно страшно, т.к. заряда у аккумулятора уже остается не очень много. Но если вас это напрягает, попробуйте найти на плате делитель, через который МК считывает напряжение аккумулятора и немного его поменять. Я так делал с китайским аккумулятором для макиты, там МК наоборот решал, что напряжение слишком высокое и уходил в ошибку.
Сложно сказать, надо смотреть схему, как китайцы сделали. А что, кстати, с другой стороны платы, там есть детали?
В принципе, если там LGT8F328P, у него и ЦАП есть, могли через ЦАП + обычная ОС на ОУ. Могли наоборот, через АЦП и программный контроль вида «включен-выключен», например, через PWM с относительно низкой частотой.
Спасибо за идею с делителем напряжения.
К сожалению, всё так. Конкретно в этом устройстве, конечно, вред человеку вряд ли будет причинен, да и пожар маловероятен, но общее отношение вызывает беспокойство.
Да, БП с трансформатором в этом плане более опасные, чем импульсные, т.к. при замыкании во вторичке не дают полноценного КЗ, а превращаются в кипятильник. Только обычно производители (причем, даже китайские!) ставят в такие трансформаторы термопредохранители градусов на 120 — если вдруг трансформатор доходит до этой температуры, предохранитель перегорает и всё остывает. Удивительно, что в бумбоксе такого не было, особенно учитывая, что он фирменный.
Получить в одном недорогом приборе проверку на полупроводников и тестер изоляции заманчиво. На II класс защиты проверяется 2.5кВ RMS или 3.5кВ амплитудного.
Впрочем, обратной полярностью, те-же яркие синие светидиоды с жёлтым люмонофором, сжечь легко.
И некоторые оптопары так просто…
www.ozon.ru/product/duoyi-dy294-tester-parametrov-tsifrovogo-tranzistora-postoyannogo-toka-1625896098/?__rr=1&abt_att=1&origin_referer=www.google.com
непонятно правда, какой ток ему нужен. и есть ли вообще в комплекте бп.
Для полного списка измерений производитель просит минимум 2А по 6В. Но из практики, пользователи рекомендуют брать 3А для избежания проблем.
интересно, насколько тут именно 6В критичны.
Нааерняка можно подстроить до 6V, не опробовал ещё их.
— из лесу, вестимо…
И все же у меня остались вопросы, уважаемый автор или кто-то из опытных коллег, может объяснить следующие моменты:
1.В схеме используется утроитель напряжения. Почему в таком случае при том же напряжении в 1/3 от выходного, вместо цепи, аналогичной С12-С17 используется всего 1!!! конденсатор С5 всего на 110пФ? В классическом утроители, емкость С5 также должна быть порядка 6.4нФ. Да и напряжение на нем слишком высокое получается для SMD.
2.Как вы определили, что виноват, то есть пробит, трансформатор?
3.Как скачать увеличенный формат Вашей схемы?
4.Полностью разделяю Ваши доработки, но по-моему проще разорвать дорожку от С6, С7 и соединить с другим контактом R42.
5.Также считаю, что не помешают керамические блокирующие SMD конденсаторы на землю с 9 и 6 инвертирующие входы ST324, а также резистор с базы на землю у Q1.
6.Между термистором и Q2 капнуть хорошую каплю силиконового термоклея.
Не могу сказать. Вполне возможно, что это неоптимальная китайская схемотехника. Или же наоборот, хорошо просчитанное решение — С12-С17 и С5 заряжаются на обратном ходу преобразователя, в то время как С6-С11 — на прямом. Напряжение на обратном ходу может в разы превышать напряжение на прямом, тогда разница в напряжениях на С12-С17 и С6-С11 невелика, и это объясняет, почему они одинаковые. С5 же может быть более высоковольтным, но менее ёмким, поэтому он один.
Давайте попробуем посчитать, 1650/8.5 = 194, это коэффициент трансформации. Если в первичной обмотке 3 В, во вторичной на прямом ходу будет только 600 В. Значит, на С5 и С12-С17 должно быть по 1550. А на С6-С11, соответственно, 2150.
Возможно, если увеличить ёмкость С5, удастся поднять выходную мощность устройства.
На выходе было 950 В, то есть, в 4 раза ниже, но далеко не ноль. На плате пробоев не было, но пахло озоном, значит, пробой был внутри трансформатора. По сути, трансформатор в таких устройствах зачастую является слабым местом, т.к. мотается без должной изоляции.
Вообще, надо у админов Муськи спросить. В принципе, можно через правую кнопку мыши на увеличенной картинке, там inspect и дальше в html немного разобраться.
Да, вы правы.
Не помешают, но вряд ли и сильно лучше сделают.
Сомневаюсь, что при такой мощности Q2 может реально перегреться.
Не выходит. Можете ссылку к статье сделать, хоть в ZIP-е?
Но тогда зачем LM321 вообще установили? Если уж сделали защиту от перегрева, то уж пусть она работает, а не будет «для галочки».
У меня после «проверки» керамических конденсаторов и образовании дуги в начале напряжение упало также до 1000В, при этом при подключении супрессора на 200В напряжение прочедало до 120В — не тянуло устройство по току. А вот вчера, после того, как я вместо 110пФ поставил С5 на 470пФ вообще до 30-40 и выше не поднимается. При этом аккумулятор сильно просаживался во время работы, а частота следования импульсов была сильно выше, чем на исправном устройстве. Но вот что странно, даже когда я полностью выпаял трансформатор из схемы, в нем не было КЗ витков:
1-6 100-120мОм 24мкГн
2-3 1.9Ом 417-430мкГн
4-5 181Ом 804-836мГн
При чем эти значения сохраняются при измерении RLC-метром до 10кГц, и лишь на 100кГц значения индуктивностей сильно просядают. Но это не из-за межвитковых замыканий, а из-за плохого качества сердечника, как я понимаю. Добротность обмоток также на высоком уровне и максимальна на 10кГц.
Мегаомметром обмотки между собой также не звонятся. Как же определить, пробит импульсный трансформатор или нет? По всем признакам он нормальный.
Она будет работать. Плата находится в закрытом корпусе, оттуда теплу особо некуда уходить. Если нагреется транзистор, нагреется и всё вокруг, дополнительная теплопроводность в данном случае не нужна.
Для начала, проверьте шунт. Как раз дуга его и убивает.
И не будет. В нем возникает пробой, а не КЗ. Он никак не дает о себе знать на небольших напряжениях.
И это не поможет, ведь пробой возникает между витками одной обмотки, а не разных.
Начните с шунта. Если он исправен, посмотрите, какой из ОУ выдает положительное напряжение, открывающее транзистор обратной связи. В нормальной ситуации это должен быть ОУ напряжения (или никакой, если устройство не может создать нужного). Если всё так, меняйте/мотайте трансформатор.
Шунт был первом делом заменен. Без него вообще прибор не запускался.
Я полагал, что пробой и приводит к межвитковым КЗ. Разве не так? Что тогда такое пробой в трансформаторе и какими приборами его выявить в принципе?
Такой пробой приборами выявить сложно. Включите ваш тестер на минимальном выходном напряжении, дальше начните его плавно повышать. В тот момент, когда оно перестанет расти, посмотрите, на выход ОУ тока, если там все еще низкий уровень, значит, проблема в трансформаторе.
Ок, он у меня сейчас даже без подключения элементов не выдает более 30В при любом повороте регулятора напряжения.
Вы имеете в виду, что сначала напряжение пробоя было высоким, а потом стало снижаться? Да, это возможно из-за обугливания чего-либо в месте пробоя.
Хотя ни места обугливания, ни запаха озона я не видел и не чувствовал.
У Вас, вероятно, очепятка во фразе «То есть, всё, что нужно сделать – это ограничить ток во время изменений». В последнем слове ведь должна быть буква «р» вместо «н»? ;-)
Также попробовал параллельно С5 подключить конденсатор на 4700 пФ 2 КВ. Особого увеличения выходной мощности это не дало (удалось снять 2.1 Вт вместо 1.6 Вт, а вот пульсации стали ниже, ведь скорость нарастания выходного напряжения также упала.
Для электролитов ток в 50 мкА не страшен.
2.С 200Ом шунтом схема не работает, успел проверить.
3.Если мне память не изменяет, Input Offset Voltage вещь конечно не сильно температурно-временно стабильная, но тем не менее константа и по барабану, что она есть, настраиваю ток же с учетом этого сдвига.
При 50мкА на твердотельные и электролиты подается много большее напряжение, чем заявлено на корпусе. У меня задача давать такой ток, чтоб рабочее выходило.
Нет, она имеет температурный дрейф. Если взять конкретно мой прибор, то сразу после включения на минимуме он выдает 9 мкА, затем этот ток увеличивается до примерно 50 мкА. Что с ним происходит дальше не исследовал, но уже этого достаточно, чтобы понимать, что меньше 1 мВ не стоит рассматривать напряжения. Или необходимо ОУ заменить.
С учетом времени измерения секунда-две и практически отсутствием нагрева ОУ, этим можно пренебречь. Я не настаиваю, спорить не буду, просто озвучиваю свое мнение.
В какой-то степени можно, конечно. Но вы достаточно высокие требования выдвигаете, что 50 мкА уже много. А какой тогда вам толк от прибора, если вы точно не будете уверены, 10 мкА сейчас на выходе или 20?
Поэтому, если вам нужен такой мелкий ток, то или менять ОУ на более точный, или менять шунт. Еще, кстати, вам надо будет что-то с цепью ОС делать — или, опять же, менять ОУ на более быстрый, или снижать скорость нарастания выходного напряжения, чтобы текущий ОУ успевал.
Я сабж всегда через микроамперметр подключал. Хотя люди модернизируют его, покупая в том же корпусе совмещенный вольт-амперметр. Может с VR3 еще поиграюсь, попробую уменьшить значение, покрутив против часовой стрелки.
С 1 я не согласен, для ОС не требуется особо быстродействующий ОУ и тем более с высокой скоростью нарастания (хотя полно с советских времен ОУ и прецизионных и быстродействующих, но в корпусе DIP8, а не SOT23-5 :) пардон, забыл — усилитель шунта 4-ый ST321 ), а вот снижать скорость нарастания выходного напряжения Вы правы, возможно и придется. Ладно, пока нужно транс оживить.
К стати — втоичка 0.08мм, силовая первичка 0.3мм, а вспомогательная первичка сколько диаметр? В статье не написали.
Вообще, надо бы осциллографом посмотреть сигнал на выходе прибора и сигнал на выходе ОУ напряжения. И тогда всё станет понятно.
Вторичку можно мотать любым проводом, чем тоньше, тем лучше. Если у вас есть 0.06 и вы сможете им намотать не порвав, мотайте. Первичку — 0.3 и толще. Если намотаете толще, трансформатору будет проще в случае срыва генерации. Обмотку обратной связи — 0.1 — 0.3, что будет в наличии. Диаметр не особо важен, ток небольшой, длина тоже.
Главное, направления намотки соблюдайте, иначе или генерация не запустится, или напряжение на выходе не поднимется до нужного.
Ок, но нужно пока вопрос с трансформатором решить.
Опять шутка? Чем тоньше — тем быстрее выгорит транс от нагрузки на выходе. Провод меньшего диаметра -> Больше сопротивление -> Больше потери -> Перегрев трансформатора
Чем толще, тем лучше, а вот в случае срыва генерации хуже — омическое сопротивление обмотки меньше, ток более высокий пойдет, что как минимум убьет аккумулятор.
Это да, важно не запутаться. Вы мотали устройством (самодельным, покупным) или руками?
Но за это время выходное напряжение возрастает на 40 В выше требуемого и начинает падать. ОУ входит в режим насыщения, но уже с другой стороны, процесс повторяется.
Ерунда. Или вы считаете, что трансформатор выходит из строя от перегрева? Если так, то очень глубоко заблуждаетесь. Попробуйте посчитать сопротивление обмотки, станет понятно. А выходит из строя он из-за неправильной намотки. И если вы свой намотаете неправильно, он у вас тоже выйдет из строя.
Откуда эта уверенность «как минимум»? Вы схему видели, какой там пойдет максимальный ток? Там установлен транзистор ОК, в базовой цепи резистор 680 Ом, ток базы максимум 5 мА. При КУ 100 это всего 500 мА, больше ток не пойдет из-за транзистора.
Руками, у меня нет устройств для намотки.
Совсем не ерунда. Если раньше транс вышел из строя от пробоя, то сейчас добавляется еще одно слабое звено — никакая нагрузочная способность транса и даже любые манипуляции с конденсаторами умножителя могут привести его к кончине. Мне такой совет без надобности.
Даже 2.1Вт для транзистора не хотелось бы, а вы уверены, что слабый и низкого качества литий-полимерный аккумулятор не разогреется от такой нагрузки со всеми вытекающими? Я бы не стал проверять. Но как сказано: «каждому свое»!
Трансформатору от этого не поплохело? Потому как по феншую С5 должен быть вообще цепочкой, аналогичной С6-С11 + R18-R20 или С12-С17 + R21-R23 на что-то вроде 6.4нФ.
А может вообще не гробить трансформатор, а сделать учетверитель напряжения вместо утроителя? Делается вобщем то легко, но время реакции ОС, очевидно, будет еще ниже, что не есть гуд.
Трансформатору это фиолетово. Ему тяжело только когда срывается генерация и через первичку начинает идти постоянка приличного тока. Тогда и ключ, и транс начинают греться. В остальном, для него это ерунда, а не нагрузка.
Бессмысленно. Амплитуда прямой волны небольшая по сравнению с обратной. Утроитель берет две обратных и одну прямую, если добавить еще одну прямую, напряжение сильно не поднимется.
Это как именно? Как короткозамкнутый виток? Не, так она всё сломает.
www.youtube.com/watch?v=mr1VUtl9u6Y
А может вообще кнопку на коллектор Q2 с выхода SDB628 подать, от 6.6В. 1А преобразователь должен дать, а для моей низкотоковой модификации 6Вт на входе преобразователя выше крыши…
А вот это совершенно непонятно. Я ставил другое значение резистора (временно), всё работало как положено. Другое дело, что для микротоков этот прибор вообще не подходит.
Вы же наоборот, хотите ток понизить, зачем вам мощность повышать?
Увеличивая напряжение на входе трансформатора получаем более высокую скорость «набора» напряжения на выходе утроителя и т.о. более быструю ОС и меньшии пульсации на малом токе.
Всё будет ровно наоборот, и пульсации станут еще выше. Нужно снижать скорость роста напряжения, чтобы ОС успевала отреагировать на повышение и выдать сигнал на блокировку генератора.
но перед тем как в первый раз выкрутить на всю, искупать транс в парафине…
был вакуумполежал для прогрева по всей массе.Другой вопрос, что если там где то провода ВВ обмотки в навал прямо пересекаются, то это плохо. Но мне тестер понравился, рискну. На крайний случай можно и нормальный источник туда дособрать. ps разламывал как то УЗ увлажнитель и там был маленький модуль залитой эпоксидкой 12/4000, скорее всего переменки. Из него выходил изолированный провод с кисточкой на конце. Но найти его отдельно не смог.
Устанавливать отдельный ВВ источник в этот тестер бессмысленно, т.к. тестер, по сути, и есть ВВ источник. Да и вы не сможете внешний источник в режим СС перевести.
А так, этих черных залитых повышаек на али кучу продают, причем, очень дешево. Ищите по «high voltage».
ps у меня есть маленький строчник от видеоглазка :)
Да, и по поводу пробоя высоковольтного трансформатора. Его причина в том, что напряжение пробоя лака изолирующего обмоточную проволоку составляет 30V — 35V. Это первое. Второе, высоковольтные катушки после намотки в обязательном порядке необходимо пропитывать эпоксидной смолой во избежание межвиткового пробоя по воздуху, а парафин, воск тут не помогут — в блокинге идут значительные токи по виткам, трансформатор вибрирует с частотой генерации и витки могут пробится от протирания изоляции. Пропитка эпоксидкой решит две задачи — изоляция и фиксация витков. При этом изоляция витков может не пробиться, для искрового пробоя хватит разницы наведённых потенциалов.
В 79-м трансформаторы на 300 КВ подававшие высокое на аноды рентгеновских трубок в «пентагонах» (было у нас в Цветмете такое изделие — рентгеновский анализатор содержания металла в руде, по форме — копия известного здания, а в середине трубка) пропитывали эпоксидной смолой Э-4100 что исключало пробой при испытании под напряжением 700 КВ, а рабочее было 300 КВ.
И ещё одна подсказка — поищите 1,0 мм фторопласт и сделайте из него защитный корпус на высоковольтный блок. Тут напряжения не высокие, его не пробъёт — у него напряжения пробоя около 10 — 25 КВ/мм
В этой схеме нет значительных токов.
Это справедливо лишь для мощных трансформаторов.
Это совсем другие трансформаторы на совсем другую мощность и токи, там, конечно, надо учитывать много дополнительных факторов. А если я пропитаю этот мелкий транс эпоксидкой, то, в случае каких-либо проблем, потеряю возможность его разобрать.
Зачем?
Я правильно понял, что 2 и 3 обмотки мотаются в противоположных направлениях?
То, что начало обмоток контакты 3 и 1 — 100%, а вот направление намотки внешней, 3-ей обмотки не уследил :)
Обмотка ОС (которую вы назвали 3) мотается против часовой стрелки, если начать её мотать от контакта 3. Если же начать её мотать от контакта два, то тогда следует мотать по часовой стрелке. То же самое и с любой другой обмоткой — направление меняется в зависимости от того, с какой стороны мотать.
То есть, если мотать с «начала», отмеченного на схеме точкой, все обмотки мотаются по часовой стрелке: от 6 к 1, от 2 к 3, от 4 к 5. Если же мотать с «конца», все мотаются против часовой.
Я, наоборот, обозвал их концами, но это ровно ничего не меняет.
Давайте примем стандарт — нумерация контактов снизу платы, как для любой ИМС, а направление обмотки смотрим сверху, когда выводы трансформатора внизу. Так легче взяв в левую руку сторону с контактами и наматывать витки по часовой стрелке, тем более что обмотки 1 и 2 ТОЧНО были намотаны по часовой стрелке. А направление обмотки НИ КАК не изменится, крути ты трансформатор вверх дном или нет.
И так, при данных стандартах описания у меня получилось:
4-5 — I обмотка 1653 витка провода диаметром 0.08мм по часовой стрелке от 5 вывода к 4
1-6 — II обмотка 8.5 витков провода диаметром 0.26мм по часовой стрелке от 1 вывода к 6
2-3 — III обмотка 37 витков провода диаметром 0.12мм ??? против??? часовой стрелки от 3 вывода ко 2
Вопрос только в направлении намотки внешней, 3-ей обмотки на 37 витков.
Вобщем финализирую:
Направление намотки — вид сверху.
4-5 — I обмотка 1653 витка провода диаметром 0.08мм по часовой стрелке от 5 вывода к 4.
1-6 — II обмотка 8.5 витков провода диаметром 0.26мм по часовой стрелке от 1 вывода к 6.
2-3 — III обмотка 37 витков провода диаметром 0.12мм против часовой стрелки от 3 вывода ко 2
или по часовой стрелке от 2 вывода к 3 (что проще в изготовлении).
Согласны?
4-5 — I обмотка 1653 витка провода диаметром 0.08мм по часовой стрелке от 5 вывода к 4.
1-6 — II обмотка 8.5 витков провода диаметром 0.26мм по часовой стрелке от 1 вывода к 6.
2-3 — III обмотка 37 витков провода диаметром 0.12мм по часовой стрелке от 3 вывода ко 2.
Таким образом, все обмотки мотаются по часовой стрелке, если смотреть от начала или против, если смотреть от конца. Вы же, по сути, пришли к точно такому же выводу, только направление намотки у вас обратное, что, в принципе, ни на что не влияет.
Согласно вашему описанию намотка идет от 6 к 1 и от 4 к 5 по часовой стрелке, а от 3 к 2 против:
Я пытался максимально точно воспроизвести порядок и направление намотки трансформатора производителем без отсебятины. Полагаю, не стоит меня так сильно осуждать за это.
В любом случае спасибо пусть и за саркастичную, но помощь разобраться в направлениях намотки.
Производитель установил в данное устройство паршивый трансформатор без межвитковой изоляции, который достаточно часто пробивает. Если попытаться повторить это без отсебятины, результат будет ровно такой же. Поэтому трансформатор всё равно надо делать иначе. Ну, а с конца мотать в одну сторону или с начала, но в другую не имеет совершенно никакого значения, направление магнитного поля от этого не поменяется.
Никакого сарказма с моей стороны нет. Просто получается уже несколько раз, что я вам что-то говорю, но вы не соглашаетесь и продолжаете «искать ошибки» в моих словах. Так было с толщиной провода для обмоток, скоростью работы ОС и вот теперь с направлением намотки. Я не скрываю информации, мне нравится делиться ей с другими, нравится помогать другим людям. Но когда в ответ люди придумывают (именно придумывают) ошибки в моих словах, желание помогать постепенно пропадает — ведь если вы считаете, что я не прав, зачем спрашиваете у меня что-то?
Если вы не поняли из моего предыдущего сообщения, то я признал, что с направлением намотки у вас ошибки нет.
И именно поэтому я в знак уважения пишу это сообщение.
Честно — уже не помню. По-моему я просто спросил диаметр провода 3 обмотки, который вы не указали в статье. Не ожидал, что это вас оскорбит. Если это так, то приношу свои извинения.
Полностью согласен. Но мне при размотке показалось, что 3-я верхняя обмотка была намотана в противоположном направлении относительно 1 и 2 обмоток. Это как минимум не технологично (нужно снимать со станка, переворачивать каркас), зачем? Отсутствие логики и вынудило меня пристально обратить на это внимание.
Вы в статье написали, что с трудом уместили 1500 витков. А может быть попробовать умышленно снизить количество витков до, скажем 1200, с соответствующим уменьшением витков 2 и 3 обмотки? В этом случае можно было бы попробовать использовать провод диаметром 0.1мм (по меди) и 0.129мм с изоляцией, потому как у меня провода с внешним диаметром 0.85мм (измерено микрометром), у меня нет, а отечественная промышленность такой, как я понял из беглого поиска (Торкабель) и не выпускает. Внешним диаметром 0.8-0.85мм обладает провод 0.06мм по меди.
Тут истина уже давно родилась, выросла и своих детей родила) Потому что вопрос с трансформаторами был изучен еще в 90-е, когда их повсеместно мотали для БП.
Ахаха, вот это улыбнуло)
Нет, к счастью, до оскорблений тут никто не дошел) Меня просто демотивирует, когда я привожу какие-то факты, а в ответ получаю сухое: «это не так». Хотя очевидно, что это было именно так.
Я думаю, что данный трансформатор делается в подвале и мотается наполовину вручную — возможно, вторичная обмотка мотается на простейшем станке, а остальные — вручную, потому что станок один и не хочется менять провод. Мотался бы он на производстве, думаю, можно было бы провод вторички еще тоньше взять.
Вот не могу сказать, станет ли от этого лучше. В теории должна подняться частота, ток первички и выходная мощность. На практике может увеличиться нагрев транзистора, а выходная мощность — наоборот, упасть. Тут только пробовать.
Намеренно этого делать не нужно, ток вторички мизерный. Но если у вас вообще нет провода тоньше, то это единственный вариант.
Я покупал в 90-е какую-то катушку-отбраковку, потому что у неё был отломан один кусок боковинки. Провод обозначался 0.08 и обладал необычной на тот момент изоляцией — если постараться, его можно было залудить паяльником без предварительно зачистки. Такой провод нужен крайне редко, поэтому катушка так и стоит с тех пор. Ну, вот, пригодилась. Сейчас, смотрю, на газоне можно найти 0.09, а в чиподипе — 0.08, но там цена совсем негуманная. Также можно найти и на али, но оттуда долго ждать.
Если есть такой, мотайте таким.
Так делать нельзя. Напряжение на выходе перед проверкой должно быть 0 вольт, чтобы после начала проверки оно начало плавно расти и остановилось в нужном месте. Если же на выходе будет изначально максимум, бросок тока вам обеспечен. Скорее всего, через некоторое время выйдет из строя резистор на 20К. Также, возможно, вы этим убиваете компоненты — те же 1000 В 100 мА это как бы 100 Вт в импульсе.Вы превышаете допустимую импульсную мощность. Пусть и коротким импульсом, но диоду хватает. Проверяйте как положено по инструкции и всё будет нормально.
По-моему верный расчет получается (1600-1300)В/20К=15мА. Диоды, которые у меня погибли:
1.U1M LGE (Lu Guang Electronic) 1000В 1(20)А 75нс SOD-123 импульсный ток 20!!! А, 5 штук
2.US1M 1000В 1(30)А 75нс 10пФ SMA импульсный ток 30!!! А, 2 штуки
Если вы пишите, что ограничение по импульсной мощности, то она составляет 1300В*15мА=20Вт, да, много, но ведь и время импульса ничтожно.
В даташитах на диоды про импульсную мощность ни слова.
Если ориентироваться на допустимую импульсную мощность супрессоров в корпусе SMA, то она 400Вт, что существенно больше 20Вт. Что-то не складывается пазл.
Так это прямой импульсный ток, а тут речь про обратный.
А тут не надо ничего складывать — вы эксплуатируете диоды в нештатном режиме, о каких характеристиках может быть речь? Супрессоры от стабилитронов, кстати, этим и отличаются — в стабилитроне направленность на постоянство напряжения пробоя, в супрессоре же — на большую импульсную мощность. А стабилитроны от импульсных помех дохнут (хотя, казалось бы, не должны), примеры — дешевые китайские БП, где вместо ограничительного резистора стоит конденсатор.
Предположу, что импульсный ток пробоя течет по «узкому» каналу внутри полупроводника, вызывая его локальный перегрев и деградацию. Это, кстати, коррелирует с вашими данными, что напряжение падает сначала до 300 В, потом до 200 В и потом еще ниже — постепенная деградация.
В моем же примере стабилитроны стояли в дешевых БП, подключенных в сеть. В сети импульсы приходят редко, но имеют значительную амплитуду. Вот они и убивают стабилитроны, а супрессоры обычно выдерживают.
Без сердечника индуктивность вместо 804-836, всего 15мГн.
Уже пожалел, что не 0.08-0.1 провод выбрал…
Вопрос 1 — как я понимаю, при склейке половинок сердечника зазор должен быть минимальным, а, значит, склеивать цианокрилатом?
Вопрос 2 — сердечник в каркасе обмоток болтается, каким клеем забить щели? Силиконом? Полиуретановым клеем?
Я ничем не забивал. Во-первых, у меня он и не прямо болтался, т.к. мои обмотки вышли толстыми. Во-вторых, если чем-либо заклеить, потом будет проблематично разобрать при необходимости. Я бы исходил из этого и просто замотал собранный трансформатор скотчем. Тут не 50 Гц и токи мизерные, поэтому ничего страшного не произойдет.
Но ВЧ трели слушать в звуковом диапазоне во время работы тоже не хочется.
Да они не особо сильные.
Все равно бесят.
Зазор от клея минимальный — использовал цианокрилат. Неужели даже такого зазора хватило на столь существенное изменение характеристик:
Первичка:
1-6 было 100-120мОм 24мкГн 8.5витков проводом диаметром с изоляцией 0.26мм, стало при замене на провод 0.26мм 136мОм 18мкГн
2-3 1.9Ом 417-430мкГн 37 витков проводом диаметром с изоляцией 0.12мм, стало при замене на провод 0.19мм 1.23Ом 288мкГн
Вторичка:
4-5 181Ом 804-836мГн 1653витка проводом диаметром с изоляцией 0.08мм, стало при замене на провод 0.06мм 317Ом 640мГн
sl.aliexpress.ru/p?key=cheb3ud
Причина не ясна. Если бы дело было только в меньшей выходной мощности, то диапазон был бы от 50мкА до 1мА.
Неужели это результат намотки проводом 0.06мм?
А, может, это результат переноса резистора R42 на 20кОм после накопительных конденсаторов?
Соединил 2 диода последовательно. При 2850В обратки максимум находится на 0.3В, то есть выходная мощность еще ниже, 0.85Вт. Прямо магия.
При 150В 3.8мА максимум, мощность, соответственно, 0.57Вт.
Правда у меня R41 20-и Ом который, диодом Шоттки шунтирован.
Появилось не просто уменьшение максимального выходного тока, а существенная зависимость максимального выходного тока от напряжения. Раньше такого не было.
Так у меня так же сделано и выходная мощность где-то до 1.8 Вт.
Что значит на 0.3 В?
Может у вас тогда LM324 выбило дугой? У вас есть осциллограф? Посмотрите сигнал на базе генератора — там стабильная генерация или с перебоями?
При каком напряжении? А максимальный выходной ток зависит у Вас от напряжения?
Это значит опечатка, 0.3мА должно быть
Нет, это в исправном приборе так. У меня их 2. Тот, который пробило, я стал настраивать на меньший ток сопрами, а трансформатор выпаял из нецелованного прибора. Ну а намотанный транс потом впаял в исправный. Можно, конечно, трансформаторы опять поменять местами, но лень — они плохо выпаиваются, т.к. двухслойная металлизация на плате используется.
Да, конечно. Максимальная мощность 1.8 Вт сохраняется примерно во всем диапазоне напряжений. Но у меня именно явно видно, что происходит упор в мощность — положение регулятора тока остаются всегда одинаковым. То есть, если я выставлю им 0.3 мА, то при любом напряжении будет 0.3 мА. Если же выставлю 1 мА, то до примерно 1800 В будет 1 мА, дальше ток начнет падать. Вы же писали: «то сейчас стал от 3-4мкА до 1мА при 1500В».
В общем, попробуйте полностью замкнуть шунт и посмотреть, что получится.
Вы про R41?