전압 멀티 플라이어를 개선하는 방법에는 어떤 것이 있습니까?

Nixie 전원 공급 장치에서 작업하고 있지만 개선하고 싶습니다.

• 4x9V 배터리가 직렬로 연결되어있어 총 36V를 멀티 플라이어로 전환 할 수 있습니다.
• (TTL) 555 타이머는 약, (내 생각, 당신이 원하는 또는 주파수) 8.5 틱 볼트 구형파, 10kHz의를 생성하는 첫 번째 9V 배터리에서 불안정한를 실행 중입니다. 듀티 50 %
• 555 출력은 N 채널 BS170 MOSFET 의 게이트를 구동합니다 .
• MOSFET의 드레인은 약 1.2kΩ 저항을 통해 36V까지 연결된다. 이 저항은 전류를 다음으로 밀어 넣으려면 가능한 한 낮아야합니다.
• 6 단계 Cockcroft-Walton 멀티 플라이어 는 무부하 상태에서 ~ 220VDC 출력을 생성합니다. 불행히도, 튜브와 직렬로 연결된 47kΩ 저항에 의해로드되면 약 155VDC로 떨어집니다.

이 회로에 대해 내가 좋아하는 것 :

• It Works ™
• 그것은 내가 가지고있을 가능성이 매우 일반적인 부품으로 만들 수 있습니다.
• 인덕터가 필요하지 않습니다.
• 부스트 컨버터와 같은 특수 IC가 필요하지 않습니다.
• 각 단계를 처리하기 위해 전압 등급이있는 커패시터 및 다이오드 만 필요하며 전체 Shebang은 아닙니다.
• Multisim이 충돌합니다.

이 회로에 대해 내가 싫어하는 것 :

• 출력 전압은 ~ 600μA 부하에서만 ~ 155VDC로 떨어집니다.
• 멀티 플라이어에서 36V를 전환하는 더 좋은 방법을 생각하기에는 너무 어리 석습니다.
• 555 타이머 출력이 높지만 배수 저항을 구동하기 위해 드레인 저항에 1W 이상을 낭비하고 있습니다.
• 승수 입력 전압이 드레인 저항에 의해 방해를받습니다.

내가 어떻게 할 수있는:

• 40V 미만의 전원 출력 강하로 ~ 10mA를 소싱 할 수있는 개선 사항이 있습니까?

나는 시도했다 :

• MOSFET 드라이버 섹션을 다음과 같이 교체하십시오.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

나는이 인버터를 시험해 보는 꽤 많은 트랜지스터를 토스트했습니다. 그림과 같이 인버터의 게이트는 10kΩ 저항에 의해 36V까지 풀업됩니다. 게이트 충전 시간이 트랜지스터를 파괴 한 것일 수 있습니까?

편집 : 방금 두 인버터 FET의 게이트 소스 전압에 대한 최대 정격이 ± 20V임을 깨달았습니다. 그것은 그들이 왜 튀겨 졌는지 설명 할 것입니다. 흠, 아마도 단일 10kΩ 대신 각 게이트를 개별적으로 구동하기 위해 전압 분배기를 만들 수 있습니까?

• 개선 방법에 관한 Wikipedia 기사 읽기 :

이러한 이유로 많은 수의 스테이지를 가진 CW 승수는 상대적으로 낮은 출력 전류가 필요한 경우에만 사용됩니다. 이러한 효과는 하위 단계에서 커패시턴스를 증가시키고, 입력 전력의 주파수를 증가시키고, 구형 또는 삼각 파형의 AC 전원을 사용함으로써 부분적으로 보상 될 수 있습니다.

• 이와 같은 다른 인기있는 Nixie 전원 공급 장치 설계를 연구 합니다 .

멀티 플라이어에서 36V를 더 효율적으로 전환하면 성능을 향상시키는 데 먼 길을 갈 것으로 생각됩니다.

편집 / 요약 : 승수를 가로 질러 36V를 더 효율적으로 전환하면 성능을 향상시키는 데 많은 도움이되었습니다. 여러 사람들이 제안한 것처럼 "푸시 풀 (push-pull)"이라는 것이 여기에 빠른 해결책이었습니다. 게이트가 별도로 구동되는 CMOS 인버터는 차지 펌프를 훨씬 더 효과적으로 만듭니다.

두 개의 튜브가 장착 된 상태에서 전원 공급 장치는 ~ 216VDC로 크게 향상되었습니다.

첫 번째 회로도에서 Rd를 버리고 두 번째 회로도에서와 같이 낮은 임피던스 푸시 풀 출력을 사용해야합니다. 그러나 올바르게 말하면 36v는 20v Vgs FET의 게이트를 토스트합니다. Vgsmax가 20v보다 큰 fets는 거의 없으며 30v를 초과하는 지식은 없습니다.

옵션 중에는

a) FET 게이트를 제어하기에 적합한 레벨 시프터, 소형 바이폴라가 여기에서 잘 작동합니다.
b) 게이트 드라이브 변압기 (일반적으로 더 높은 전력 응용 제품에만 사용됨)
c) 두 배터리에서 약 18v 푸시 풀 드라이브가 어떻게 작동합니까? 이처럼 당겨 ...

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

여기에 4 단계를 보여주었습니다. 더 많은 단계로의 확장이 분명합니다.

이제 상단 커패시터를 연결하지 않았습니다. 두 가지 옵션이 있습니다

a) 최대 전압에 의해 제한되는 Cockcroft Walton 스타일. 여기에서는 C5를 D1 / D2 접점에 연결합니다. 이로 인해 각 커패시터에서 낮은 전압이 허용되지만 출력 임피던스는 높아집니다. Greinacher가 발명했지만 Villard 캐스케이드라고도합니다.

b) Dickson 차지 펌프 스타일로 인해 출력 임피던스가 훨씬 낮아집니다. C5는 C2의 구동 된 끝으로 다시 연결됩니다. 이것은 C5가 더 높은 정격 전압을 필요로한다는 것을 의미하지만, 적절한 정격 전압을 가진 캡을 저렴하게 구입할 수 있고 250v 또는 400v를 일반적으로 사용할 수 있다면이 구성은 전류에 비해 전압 강하가 훨씬 더 낮습니다.

$R_D$$\gg 36V$

그러나 확인하십시오

• $V_{DS,max}$
• $I_{D,max}$

게이트의 36V는 장치를 파괴합니다. 적절한 MOSFET 구동 회로를 찾아야합니다.

$|V_{GSS}| < 20~V$

$R_1$$3.3 ~k\Omega$

전압 승수로서, 전류 출력은 전압 출력과 반비례한다. 따라서 전류 출력을 높이려면 토폴로지를 단계적으로 실행하지 않고 두 가지 선택 사항이 있습니다.

1) 구동 전류 증가 : 555는 200ma, bs170은 몇 ma를 전달할 수 있습니다. 이미 터 팔로워를 버퍼로 사용해 볼 수 있습니다. 또는 전용 드라이버;

2) 구동 전압을 증가 시키십시오 : 당신이 할 수있는 한 높은 전압에서 모든 것을 실행하십시오;

내가 당신이라면, 나는 먼저 555로 직접 승수를 운전하려고합니다. 전류가 충분하지 않으면 스텝 업 컨버터와 같은 다른 접근 방식을 고려하십시오.

어떤 종류의 배터리를 사용하십니까? 9V 배터리의 내부 저항은 상당히 높을 수 있습니다. 나는 정상적인 알칼리성 때문에 약 3A 만 제공 할 수 있다고 생각합니다. 36V * 3A / 220V는 회로의 손실을 고려하지 않고 출력에서 ​​약 500mA입니다. 충전식 배터리가 더 잘 작동 할 수 있다고 생각합니다.