Ионофон на UC3845BN

Автор: Sobiratel_sxem, sobiratel_sxem@mail.ru
Опубликовано 08.04.2014
Создано при помощи КотоРед.

    Всем доброго времени суток! Как я и обещал работа по проектированию и совершенствованию ионофонов продолжается!

    Сегодня я хочу предложить Вам пару вариантов ионофона на микроконтроллере UC3845BN.

    Данная специализированная микросхема предназначена для построения однотактных импульсных источников питания. Благодаря её применению удалось добиться:

- повышения КПД устройства в целом

- повышения громкости и чёткости звучания дуги на выходе (по сравнению с https://radiokot.ru/circuit/analog/games/25/, но не намного...)

- повышения надёжности устройства в целом.

- упрощения схемы до минимума деталей

    Итак, рассмотрим 1 вариант сконструированного ионофона подробнее. Его схема изображена на рисунке ниже:

    Основу схемы составляет специализированный микроконтроллер DD1. На нём реализована система управления выходным силовым ключом VT1. Рабочая частота данного преобразователя задаётся номиналами элементов С3, R4. При указанных на схеме номиналах она составляет 70 кГц. ( Подробнее о контроллере можно прочитать в даташите тут: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/25566/STMICROELECTRONICS/UC3845.html )

    Сигнал с выхода Вашего аудиоустройства поступает на обмотку II (на которой при нормальном включении трансформатора напряжение 12 Вольт) трансформатора ТВК-110. Данный трансформатор выполняет роль предусилителя сигнала и гальваническую развязку по питанию выхода аудиоустройства и ионофона.

    С выхода данного трансформатора, обмотки I (на которой при нормальном включении трансформатора напряжение 220 Вольт), через разделительный конденсатор С4 аудиосигнал поступает на вход FB (вывод 2) микроконтроллера. От напряжения на этом входе зависит скважность выходных импульсов микроконтроллера. Таким образом подавая сюда аудиосигнал мы и осуществляем ШИМ (широтно-импульсную) модуляцию. Резисторы R1, R2, R3 служат для начальной установки скважности выходного сигнала. С выхода данного микроконтроллера (вывода 6) промодулированный сигнал, через токоограничительный резистор R5 поступает на базу выходного силового ключа VT1. Нагрузкой данного ключа является первичная обмотка трансформатора Tr2.

    Со вторичной обмотки данного трансформатора и снимается выходное высокое напряжение.

    Диод VD1 защищает схему от бросков обратного напряжения во время закрытия силового ключа, а супрессорный диод VD2 защищает схему от перенапряжения по питанию.

    Все используемые детали указаны на схеме.

    Выходной трансформатор - это переделанный "строчник" от старого лампового телевизора. Первичная обмотка трансформатора содержит 8 витков провода МГШВ-0,5. Кроме того не нужно делать зазора между половинками сердечника при его сборке.

    Правильно собранный ионофон начинает работать сразу после включения. Настройка инофона так же проста. Нужно лишь резистором R2 подстроить сигнал на выходе по наилучшему соотношению качество звука/мощность. Вот вроде и всё…

    На фото ниже показан внешний вид собранного ионофона:

    А вот так это выглядит на видео:

    Теперь перейдём ко второму вариантуионофона на UC3845BN. Его схема показана на рисунке ниже:

    Если предыдущие конструкции ионофонов можно было отнести к игрушкам больше, чем к звуковоспроизводящим устройствам, то данная конструкция – это уже более серьёзный вариант. Итак, начнём…

    Как и в предыдущем варианте ионофона, задающий генератор выполнен на широко распространённом ШИМ-контроллере UC3845BN, все входные цепи устройства аналогичны предыдущей конструкции, поэтому их работу мы рассматривать не будем. Скажу только пару слов о рабочей частоте: в данном варианте ионофона она составляет 160 кГц.

    Рассмотрим подробно только изменения.

    Итак, с выхода (ножки 6), шим-контроллера, промодулированный сигнал, через токоограничительный резистор R6 поступает на вход драйвера управления силовым ключом VT3. Данный драйвер реализован на транзисторах VT1, VT2. Резистор R8 служит для ограничения максимального рабочего тока каскада. С выхода драйвера, через конденсатор С5, сигнал поступает на первичную обмотку развязывающего трансформатора Tr2. Посредством данного трансформатора осуществляется гальваническая развязка драйвера и выходного каскада, а так же усиление управляющего сигнала до нужного уровня.

    Со вторичной обмотки трансформатора Tr2, через резистор R10, усиленный сигнал поступает на затвор выходного силового ключа VT3. Нагрузкой данного ключа является первичная обмотка выходного трансформатора Tr3. Со вторичной обмотки данного трансформатора и снимается выходное высокое напряжение. Стабилитроны VD2, VD3 ограничивают уровень управляющего сигнала на затворе силового ключа.

    Нагрузочный резистор R9 служит для подавления всевозможных слабых гармоник, возникающих в трансформаторе при переходных процессах и различных резонансных явлениях. Кроме того, возникающие в результате этого короткие импульсы, без резистора, могут привести к ложному срабатыванию ключа, а это в свою очередь приведёт к его чрезмерному перегреву.

    Диоды VD4, VD5, VD6 защищают схему от бросков обратного напряжения во время закрытия силового ключа, а супрессорный диод VD1 защищает блок управления от перенапряжения по питанию.

    Все использованные детали указаны на схеме.

    Трансформатор Tr1 – это всё тот же, известный нам ТВК-110, включённый наоборот.

    Трансформатор Tr2 мотается на ферритовом Ш 6х6. Первичная обмотка содержит 35 витков эмалированного провода диаметром 0,47 мм. Вторичная обмотка содержит 160 витков провода диаметром 0,24 мм. Кроме того в середине сердечника следует сделать зазор 1 мм.

    Трансформатор Tr3 – это всё тот же переделанный «строчник». Первичная обмотка содержит 30 витков провода МГШВ-0,25. Кроме того, при сборке трансформатора следует сделать зазор около 0,8-1 мм (С каждой стороны по 0,4-0,5 мм соответственно). Вторичная высоковольтная обмотка так же остаётся штатной.

    Правильно собранный ионофон начинает работать сразу после включения. Настройка ионофона очень проста. Нужно лишь резистором R3 подстроить сигнал на выходе по наилучшему соотношению качество звука/мощность. На этом настройку можно считать законченной.

    При наладке, перед первым включением, без подачи модуляции, следует проконтролировать форму сигналов в контрольных точках схемы. Для начала, вращением движка резистора R3 добиваемся появления сигнала в точке А. При отключённом драйвере, в контрольной точке А сигнал должен быть как на фото:

    В контрольной точке В как на фото:

    Если же сигналы по форме сильно отличаются от приведённых, следовательно задающий генератор работает не правильно. Далее следует проконтролировать сигнал в контрольной точке С, без подключения затвора силового ключа. Сигнал должен соответствовать фото:

Если же у Вас получился сигнал как на фото:

    то следует увеличить ёмкость конденсатора С5. На этом наладку можно считать законченной.

    В качестве источника напряжения 160 В я использовал трансформатор ТС-180 от старого лампового телевизора с соединёнными последовательно 2 обмотками по 63 вольта, выпрямительный мост от компьютерного БП KBU6G (RS604) и конденсатор 470 мкФ 350 Вольт.

    На фото ниже представлен внешний вид готового собранного опытного образца данного ионофона.

    А вот так выглядит горящая дуга без подачи модуляции:

    Качество звучания данного ионофона можно повысить, поэкспериментировав с формой электродов и их материалом.

    P.S. Кроме того, из данного преобразователя получается неплохая лестница Иакова. Для этого следует убрать штатные элетроды и заменить их на те, что используются в лестнице.

    На видео это всё выглядит вот так:

На этом на сегодня всё! До новых встречь. С уважением, Андрей!

Файлы:
Схема 1 варианта Ионофона в формате SPlan
Схема 2 варианта Ионофона в формате SPlan

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Ионофон на ГУ-50. Версия 2.0

2 варианта Ионофона (К1156ЕУ2+ГУ-50)

Ионофон

Ионофон по-современному

Ионофон с параллельным питанием

Вторая жизнь ионофона на NE555

Двухтактный ионофон. Первый опыт