Testowy zasilacz wysokonapięciowy 1200 V

W artykule przedstawiona jest bardzo prosta realizacja zasilacza wysokonapięciowego, który może wytworzyć napięcie nawet ponad 1200 woltów i prąd do kilku miliamperów. Taki zasilacz można wykorzystać do testów, w szczególności do badania maksymalnego napięcia pracy elementów półprzewodnikowych.

Inspiracją do powstania tego artykułu była wymiana korespondencji z Szymonem Burianem, dotycząca artykułu o testowaniu MOSFET-ów oraz innych elementów. Oto fragment e-maila: „(…) Co do testowania elementów WN – kiedy przymierzałem się do tego zadania, przeczesałem chyba całą zawartość AE i wówczas niczego odpowiedniego tam nie było: były albo moduły oparte na powielaczach napięcia, bez jego stabilizacji, albo przetwornice 300–400 V, o niepotrzebnie w tej aplikacji dużej mocy. Sądzę, że trzeba będzie po prostu zrobić je samodzielnie, np. na bazie ciągle dostępnego MC34063, śmieciowego tranzystora mocy odzyskanego z układu odchylania CRT i standardowego dławika, można bez problemu uzyskać stabilne 500–600 V (zakładam, że ten rząd napięć byłby oczekiwany).”

Głównym celem opisanego tu prostego sposobu jest sprawdzanie maksymalnego napięcia pracy, a ściślej – napięcia przebicia elementów półprzewodnikowych. Jest to potrzebne do wykrywania elementów podrobionych, a także do sprawdzania, czy dany element półprzewodnikowy ma zgodne z katalogiem maksymalne napięcie pracy.

Warto podkreślić, że zasilacz o wysokim napięciu ponad 1000 V nie uszkodzi elementu półprzewodnikowego, jeżeli tylko płynący przezeń prąd zostanie ograniczony do bezpiecznie małej wartości.

Fotografia tytułowa pokazuje praktyczny przykład wykorzystania do tego gotowej przetwornicy: jest to pomiar 600-woltowego tranzystora MOSFET, którego napięcie przebicia okazuje się równe 647 V.

Uwaga! Opisany sposób przeznaczony jest tylko do określania maksymalnego napięcia pracy elementów półprzewodnikowych, w których kontrolowane przebicie o niewielkim prądzie i energii jest odwracalne i nie prowadzi do uszkodzenia.

Opisane testy NIE NADAJĄ się do testowania kondensatorów i innych elementów zawierających izolator (dielektryk), ponieważ w większości z nich przebicie skutkuje nieodwracalnym, trwałym uszkodzeniem!

Kwestią testowania i wykrywania podróbek różnych rodzajów kondensatorów możemy zająć się w oddzielnych artykułach.

Fotografia 1 pokazuje, że taki niewielki chiński moduł potrafi wytworzyć napięcie co najmniej 1500 woltów, pobierając z zasilacza 12 V tylko 50 mA. „Dla dobra nauki” zaryzykowałem uszkodzenie swojego multimetru, który według specyfikacji ma zakres pomiarowy do 1000V. Oczywiście mierzy on napięcia do 2000V, tylko pojawia się ryzyko uszkodzenia (a kategoria CAT dotyczy pomiarów napięcia sieci energetycznej oraz występujących tam przepięć, a tu mamy układ o małej mocy <1W).

Obciążeniem przetwornicy jest tu jedynie rezystancja wejściowa multimetru wynosząca 10 megaomów, więc prąd obciążenia wyjścia wynosi około 0,15 miliampera. Wbrew pozorom, jest to wartość znacząca, pozwalająca na przeprowadzenie rozmaitych pożytecznych testów. Prąd jest wprawdzie maleńki, ale moc wyjściowa jest znaczna, bo wynosi 0,25 W (1571 V × 0,1571 mA).

Dołączenie do wyjścia przetwornicy rezystora 1 MΩ daje wraz z rezystancją multimetru sumaryczną rezystancję obciążenia 0,91 megaoma. Fotografia 2 pokazuje, że także wtedy można uzyskać napięcie wyjściowe nieco ponad 1000 V, a moduł z 12-woltowego zasilacza pobiera 0,238 A, czyli 2,86 wata. Przy obciążeniu 0,91 MΩ prąd wyjściowy wynosi 1,13 mA, co daje stosunkowo dużą moc wyjściową 1,16 wata.

A teraz niespodzianka: jak pokazuje fotografia 3, przy takim samym sumarycznym obciążeniu 0,91 MΩ napięcie wyjściowe 1980 V daje moc wyjściową 4,32 W. Przetwornica zasilana napięciem 12 V pobiera tu 0,243 A, co daje moc wejściową 2,92 W. Czyli ma ona sprawność energetyczną… 148%!

Możesz zastanowić się, dlaczego tak jest? Wyjaśnię to w końcowej części artykułu.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze grudniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 12/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 12/2023 znajduje się tutaj.

 

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10 zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mam wysłać na podany adres e-mailowy.