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
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。
TLC555定时器集成电路通过产生方波来调制变压器电流
采用NPN型三极管,用来调整变压器电流
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。
CW倍压器电路需要功率二极管,每级电路配置两个二极管。
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。
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。
第五步:电路原理图与计算
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。
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。
第六步:电路分析
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。
需要提醒一下,制作过程中注意安全!
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