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DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变(2)

时间:2017-05-12 07:59来源:未知 作者:admin 点击:
第四步:准备材料 1、两个重型6V手提电池: 为马克思发生器提供12V的电压 2、9V电池: 我第一次设计马克思发生器的时候,我用的是9V电池为555定时信号发生器供电。然而,电路经过修改后,定时器可直接由手提电池供
第四步:准备材料
 

  DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变
 

1、两个重型6V手提电池:

为马克思发生器提供12V的电压


  2、9V电池:

我第一次设计马克思发生器的时候,我用的是9V电池为555定时信号发生器供电。然而,电路经过修改后,定时器可直接由手提电池供电,这个方案更实用。


  3、555定时器集成电路:

TLC555定时器集成电路通过产生方波来调制变压器电流


  4、大功率三极管:

采用NPN型三极管,用来调整变压器电流


  5、变压器:

在CW倍压器之前变压器可提高电压,我用的是20:1的抽头变压器。


  6、二极管

CW倍压器电路需要功率二极管,每级电路配置两个二极管。


  7、电阻若干个:

这里需要两个电阻来调节555多谐振荡器电路的频率以及振荡周期,我用的是一个2.2KΩ和一个3.3KΩ的电阻。另外,在马克思发生器的电路也需要最少0.25W的大功率电阻,如果马克思发生器有n级,则需要2n个这样的大功率电阻。在我的设计里用的都是0.25W 1MΩ的电阻。


  8、电容若干:

低容值的陶瓷电容(我用的是0.047μF)用来控制555定时器的振荡频率,在CW倍压器和马克思发生器电路中还需要高压电容器。每级CW倍压器电路需要两个额定电压最少为1KV的低容值电容器。在这里我是把1KV的陶瓷电容和金属薄膜电容(220-560pF)结合起来应用;每级马克思发生器电路则需一个额定输入电压大约为8kV的电容,我选择的是两个4kV 68nF的立陶宛电容。


  最后,你还需要准备导线和焊锡,还有把所有东西固定在一起的胶带。
 

第五步:电路原理图与计算


  在准备完所有材料后,就可以开始漫长的马克思发生器制作步骤。


  马克思发生器可以分成三部分。


  第一部分包括电源电路和555控制电路,电源电压为12V,而输出电压为240V。555定时器在多谐振荡模式下,产生方波信号输入到大功率三极管中。三极管改变变压器初级线圈的电流,次级线圈将获得更大的电压。
 

  DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变
 

第二部分是CW倍压器,第一部分的240V交流信号通过CW倍压器将转换为8kV的直流电压。交流信号通过级联的电容和二极管过滤,每一级CW倍压器配置两个电容器和两个二极管。CW倍压器的输出电压Vo=Vi(2n),Vi为输入电压,n是倍压器的级数。因为电容具有电抗特征,CW倍压器的级数受到限制。我采用的是16级,效果还不错。
 

  DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变
 

最后一部分是真正的马克思发生器电路。从CW倍压器输出的8kV直流电信号经过此电路后会产生高达180kV的脉冲信号!这个电路由电阻、电容以及火花间隙组成。这些电容通过以并联的形式进行充电,然后串联通过火花间隙进行放电。当第一火花间隙电压到极限时就会导通产生火花,后续电压不断增大,火花间隙也就会逐个产生火花。经过这些电容后理想的输出电压Vo=Vi(n),n是发生器的级数,我设计的是45级。当你所有的电容电压足够电离火花间隙时,就会产生大量的火花,这也证明了你的马克思发生器制作成功。
 

  DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变

 

第六步:电路分析


  火花间隙可用弯曲的电阻和电容连接各级组成,不过你需要时刻关注这过程,通常用螺丝刀操作触发第一个火花间隙更有效,这样可使后续各级火花更完美。


  如果你制作的马克思发生器足够大,我建议你设计一个更耐用的火花间隙,而不是像上图所示的临时产品。我用胶带纸缠住电容,但是这不是最好的办法。


  你可以通过测量最大的火花间距和每毫米1kV的原则估算你的火花电压。我的火化间距为18cm,与180kV的放电电压相对应。你会发现数学计算的并不准确,假设输入电压为12V,通过公司计算最后的火花电压应该为12*(20)*(32)*(45)=345600V,大概是180Kv的两倍。这可能是由于位置的失真和不精确的估算造成的。
 

  DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变
 

注意将最后一个火花间隙未接地的电极与其它电路隔离开,火花很容易影响到CW倍压器。


  创新方法:


  马克思发生器利用电容串联放电,而不是并联,这一点原理图中就可看到。不幸的是,电阻会产生副作用,使得充电率降低并且点火的频率也将减少。用电感代替电阻也许是一个可行的方案,这样在产生火花时会体现高阻抗性质,充电时则表现为低阻抗。电感还会有效的阻止电容并联放电。


  另外,三极管可以代替火花间隙,马克思发生器完全由固态电路组成。外围电路可以监控各级电压,并且当各级都达到极限电压时可触发放电过程。这样设计需要用大功率三极管和足够的级数,这样可以在更低的输入电压下产生高脉冲。


  最后一步:产生火花
 

  DIY马克思高压发生器:12V到180kV的巨变
 

需要提醒一下,制作过程中注意安全!


 

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