Повышающий DC-DC преобразователь на NE555

[Losenok]

Всем привет.
Пытаюсь собрать повышающий преобразователь на базе NE555. Собираю по следующей схеме:

Входное напряжение 12в, на выходе 160-210в.
Плату развёл следующим образом:

Работает в принципе нормально, но столкнулся с проблемой сильного нагрева MOSFETa и индуктивности. Сама NE555 слегка теплая.
Подскажите, пожалуйста, в чём ошибка, что попробовать изменить? Боюсь что при таком нагреве долго не проработает.
Схему планировал использовать для питания газоразрядных индикаторов.

[Телекот]

Вы нечего не сказали про ток потребления и конструкцию дросселя. Это военная тайна или забывчивость?

[Losenok]

Скорее забывчивость... Дроссель у меня выводной, радиальный. Как на фото, рассчитан на 1А.

Потребителем являются четыре газоразрядных индикатора ИН-14, работающих в режиме динамической индикации. Судя по информации на лампы, ток индикации цифр < 2.5мА. И если я правильно понимаю, то лампы будут потреблять около 10мА, хотя не уверен, так как индикация динамическая.

[Телекот]

Здесь лучше использовать дроссель с отводом.

[Андрей СШ]

Мне так кажется, что при заданных на схеме параметрах время открытого состояния ключа будет 17 мкс. За это время ток в индуктивности 100 мкГн достигнет 2,04 А, что больше допустимого для этого дросселя. Если я не ошибся в расчётах.

[Losenok]

Да я вот тоже думаю что не совсем правильные параметры подобраны.
Данная схема довольно популярна в интернете, единственное отличие - то, что я использовал MPSA42 вместо BC547, указанного в оригинальной схеме. Но это ведь не особо критично...
А как попробовать подобрать параметры NE555? Я так понимаю что ее параметры задаются с помощью R2, R5 и C4.
Если я уменьшу R5, то увеличится частота, и как следствие сократится время открытого состояния ключа. Но, в то же время уменьшится время закрытого состояния, и длительность цикла включения/выключения.
Вот, к примеру, я заменю R5 на 3,9kOm, по моим расчётам длительность открытого состояния ключа будет 8 мкс, что позволит снизить ток в индуктивности.
Правильно ли я представляю себе принцип работы?

[Андрей СШ]

Но, в то же время уменьшится время закрытого состояния, и длительность цикла включения/выключения.

Само собой. Индуктивность слишком маленькая, надо частоту (или индуктивность) поднимать минимум в два раза.

[Vladlog]

Расчет показывает, что для оптимального преобразования 12В в 170В 10мА на частоте 50кГц требуется индуктивность от 1мГн до 3мГн, в зависимости от размаха пульсаций тока в дросселе.
Чтобы оптимально работало на 100мкГн, надо поднять частоту до 400-450кГц. Но, на такой частоте могут вылезти другие проблемы.

[Losenok]

Индуктивность слишком маленькая, надо частоту (или индуктивность) поднимать минимум в два раза.

Чтобы оптимально работало на 100мкГн, надо поднять частоту до 400-450кГц

Оно вроде бы так, но тогда мне совсем не понятно как в интернете продают различные готовые наборы, построенные на такой же схеме, в которых используется индуктивность на 100 мкГн, и NE555 настроена на частоту 32-35кГц... Как они у них работают совсем не ясно.

[Андрей СШ]

Тут два варианта:
1. Возможно наборы рассчитаны на 5 В. При таком напряжении эта схема будет работать нормально.
2. В наборах дроссель на 2 А.

[Losenok]

Тут два варианта:
1. Возможно наборы рассчитаны на 5 В.

А вот этот момент я действительно недосмотрел. Наборы которые продаются работают от 5-9 В.
Скажите, а 9В питания будет также много? Как Вы рассчитываете работу схемы? Может есть ссылка на методику?

[Vladlog]

http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=33756
Быстро и просто. Но, основы лучше знать, а то можно такооого насчитать.

[Андрей СШ]

9 В скорее всего предельное напряжение для неё. Если повезёт с технологическим разбросом при изготовлении дросселя. Но это плохой вариант со всех точек зрения. Если у Вас источник 12 В, то лучше это напряжение и использовать. На мой взгляд перепаять два резистора для подъёма частоты простое и эффективное решение.

Формулы для расчёта частоты и времени включенного состояния есть в даташите http://chip-nn.ru/doc/all/2626/2626.zip

Расчёт максимального тока в дросселе по фундаментальной формуле дросселя

U = L * di / dt

откуда

di = U * dt / L

Эта формула не учитывает нелинейность феррита и активное сопротивление, так что для точного определения амплитуды дросселя нужно использовать специальную программу http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=33756 или просто сделать запас в 1,5 раза чтобы не мучаться.

[Losenok]

Быстро и просто.

Формулы для расчёта

Большое спасибо, буду считать. Знаний, к сожалению, не хватает, но всю схему уже разложил по полочкам, теперь ясно представляю что от чего зависит.
Подскажите, пожалуйста, еще один вопрос.
На схеме не отображено, но на печатке присутствует еще один преобразователь на 5в (IC2 - LM7805, C2 - 100 мкФ, 25в).
От него у меня питается остальная часть схемы (микроконтроллер, часы реального времени, дешифратор для ламп, и еще несколько микросхем).
Проблема в том, что по отдельности, высоковольтная часть (если не брать в расчет перегрев) и низковольтная часть, работают нормально. Но, как только я соединяю их вместе, часы реального времени - DS1307, начинают сильно сбоить.
Видел схожие схемы - подсказывают что проблема из-за помех создаваемых источником высокого напряжения. Когда я подключаю низковольтную часть к отдельному источнику - всё работает нормально.
Что стоит добавить на схему? Или может я неправильно соединил их вместе?

[Martin76]

Плата у Вас неудачная, с очень тонкими и длинными силовыми дорожками, соединенными как попало. Но это может быть всего лишь одной из причин.
Так же есть понятие о безопасном зазоре между площадками и проводниками при достаточно больших напряжениях - не стоит выводить на разъем с шагом 2,54мм и реальным зазором между площадками около миллиметра в лучшем случае,5 В и 200В, одно неловкое движение, капля припоя и бОльшая часть мс моментально погибнет.

[Losenok]

Всем спасибо за советы.
Пересчитал компоненты высоковольтной части платы и всё заработало нормально.
Низковольтная часть также сразу пришла в норму. Видимо неправильные режимы работы создавали сильные помехи.

[musor]

тоесть подняли частоту ДО500кгц? яб еще заэкраниповал ВВ инвертор-а то аедь кроме ваших часов есть другая апаратура...

[Martin76]

ДО500кгц?

Шутить изволите? Для этой мс 100-150кГц - потолок обычно.

[Losenok]

тоесть подняли частоту ДО500кгц?

Нет я поднял частоту лишь до 62500. Источник питания заменил на 9в ( в планах и было использовать 9в, но на момент сборки под рукой был только на 12в), и увеличил индуктивность.
Хотя, почитав на форумах, заметил что многие критикуют изначальную схему, и большинство жалуется именно на перегрев. Относительно нормально она работает при напряжении питания 5в.

[Dr.Tr.]

А не подскажете элементы схемы для 9 В и индуктивности 47 микрогенри? И как можно оформить питание 555 от общих 5 вольт?