¿Cuáles son algunas maneras de mejorar un multiplicador de voltaje?

Question

Estoy trabajando en un Nixie fuente de alimentación, pero me gustaría mejorar.

• He 4x9V baterías en serie para un total de 36V a pasar a través de un multiplicador.
• Un (TTL) 555 temporizador se ejecuta astable de sólo la primera batería de 9V para generar un 8.5-ish voltios de onda cuadrada, 10 khz (o de cualquier frecuencia que usted desee, supongo), aprox. De trabajo del 50%.
• El 555 de salida de las unidades de la puerta de un canal N BS170 MOSFET.
• El MOSFET de drenaje está conectado a 36V a través de un aprox 1.2 kΩ resistencia. Esta resistencia debe ser tan baja como sea posible para empujar actual en:
• 6-etapa de Cockcroft-Walton multiplicador, lo que produce un agradable ~220VDC de salida sin carga. Por desgracia, se hunde alrededor de 155VDC cuando está cargado por un 47kΩ resistencia en serie con el tubo.

Cosas que me gustan de este circuito:

• Funciona™
• Puede ser construido por muy común que las piezas que tengo tendencia a tener a mano, por ejemplo:
• No requiere de inductores.
• No requiere especializados del IC, tales como aumentar los convertidores.
• Sólo se requiere de condensadores y diodos con clasificaciones de voltaje para controlar cada etapa, no el total de shebang.
• Se bloquea Multisim.

Cosas que no me gusta de este circuito:

• La salida de los huecos de tensión a ~155VDC bajo ~600µA de carga.
• Soy demasiado estúpido para pensar en una mejor manera para cambiar de 36V a través del multiplicador:
• Mientras que el 555 temporizador de salida es alta, estoy perdiendo más de 1W a través de la resistencia de drenaje sólo para conducir el multiplicador.
• El multiplicador de tensión de entrada se ve obstaculizada por la resistencia de drenaje.

¿Cómo puedo:

• hacer mejoras que puede permitir a ~10mA que se obtienen con menos de 40V caída en la salida de la fuente?

He intentado:

• Sustitución de la sección del controlador MOSFET con algo como esto:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Yo tostado muy pocos transistores tratando de este inversor. Como se muestra, las puertas del variador se detuvo a 36V por la resistencia de 10kΩ. Es posible que la puerta de la carga es de lo que destruyó a los transistores?

EDIT: me acabo de dar cuenta que la corriente máxima de puerta-fuente de tensión tanto en el inversor de la Fet es de ±20V. Eso explicaría por qué frito. Hmm, tal vez en lugar de una sola 10kΩ, yo podría hacer un divisor de voltaje a la unidad de cada puerta por separado?

• leyendo el artículo de Wikipedia con respecto a los métodos de mejora:

Por estas razones, CW multiplicadores con gran número de etapas se usan sólo donde son relativamente bajos de la corriente de salida es necesario. Estos efectos pueden ser parcialmente compensada por el aumento de la capacitancia en las etapas inferiores, por el aumento de la frecuencia de la potencia de entrada y mediante el uso de una fuente de alimentación de CA con una forma de onda cuadrada o triangular.

• el estudio de otros populares Nixie fuente de alimentación de diseños, tales como estos.

Sospecho que el cambio de la 36V a través del multiplicador de manera más eficiente sería recorrer un largo camino hacia la mejora del rendimiento.

EDITAR/RESUMEN: la Conmutación de la 36V a través del multiplicador de manera más eficiente fue un largo camino hacia la mejora del rendimiento. Como varias personas sugirieron, algo que se llama "push-pull" fue una solución rápida aquí. Un inversor CMOS con por separado impulsado por las puertas hace que la bomba de carga mucho más eficaz:

El suministro se sitúa ahora en ~216VDC cuando se carga con dos tubos, una gran mejora:

Answer 1

Usted necesita para deshacerse de Rd a partir de su primer esquema, y el uso de una baja impedancia de salida push-pull como en su segundo esquema. Sin embargo, como usted bien dice, 36v va a tostar las puertas de 20v Vgs Fet. Hay pocos fet con Vgsmax mayor de 20v, y ninguno a mi conocimiento con más de 30v.

Entre las opciones para la utilización de las

a) adecuado nivel de mandos para el control de la FET de las puertas, pequeñas bipolares que iba a funcionar bien aquí
b) una puerta de la unidad de transformador (aunque por lo general sólo se utiliza para la mayor potencia de las aplicaciones)
c) ¿18v push-pull de la unidad de dos baterías, pero en push-pull, como este ...

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

He ilustrado 4 etapas de aquí, la extensión a más etapas, es obvio.

Ahora, no he conectado la parte superior del condensador. Hay dos opciones

a) ecuación de Cockcroft Walton stylee, donde está limitada por la tensión máxima. Aquí, tendría que conectar C5 a D1/D2 de la unión. Esto permite que baja el voltaje a través de cada condensador, pero los resultados en la alta impedancia de salida. También conocido como un Villard de la cascada, aunque inventado por Greinacher.

b) Dickson de la bomba de carga stylee, lo que resulta en una baja impedancia de salida. C5 se conecta de nuevo a la final de C2. Esto significa C5 necesidades de una tensión más alta calificación, pero si usted puede conseguir tapas con un adecuado nivel de voltaje de bajo costo, 250v o incluso 400v están comúnmente disponibles, entonces esta configuración tiene una mucho menor caída de voltaje con la corriente.

Answer 2

Reemplazar resistencia \ $R_D\$ por un inductor que te ofrece un convertidor boost. De esa manera iniciar la multiplicación de voltaje ya con tensión \ $\gg 36V\$.

Pero asegúrese de que

• el MOSFET puede hable el voltaje (para BS170 \ $V_{DS,max}\$ es 60V) y
• el MOSFET puede manejar el máximo. corriente (principalmente dependiendo del voltaje de funcionamiento, cambio de frecuencia e inductancia); para BS170 \ $I_{D,max}\$ es 0, 5A.

Answer 3

36 V en la puerta de destruirá los dispositivos. Usted necesita encontrar MOSFET adecuado conducir circuitos.

Calificación máxima absoluta para BS170 puerta-fuente: \ $|V_{GSS}| < 20~V\$.

La forma más sencilla de fijar el circuito será utilizar una etapa de transistor push-pull. La resistencia de pull-up \ $R_1\$ sólo tendrá que ser un poco menor. ¿Decir \ $3.3 ~k\Omega\$?

Answer 4

como un multiplicador de voltaje, su salida de corriente es inversamente proporcional a su voltaje de salida. así que para aumentar la corriente de salida, usted tiene dos opciones, sin salir de la topología:

1) aumento de la unidad actual: el 555 puede entregar 200 ma y su bs170 de unos pocos ma. usted podría tratar de un seguidor de emisor como un tampón; o de un conductor responsable;

2) aumento de voltaje de la unidad: ejecutar la totalidad de la cosa en lo más alto de un voltaje como puede;

si yo fuera usted, me gustaría tratar de conducir el multiplicador directamente con el 555 primera. si eso no suministrar suficiente corriente, pensar en un enfoque diferente, como un paso del convertidor.

Answer 5

¿Qué tipo de pilas usas? La resistencia interna de una batería de 9V puede ser bastante alto. Creo que una alcalina normal sólo puede proporcionar unos 3 amperios por eso. 36V * 3A / 220V es de 500 mA a la salida sin considerar las pérdidas en el circuito. Creo que recargables podrían realizar mejor.