Pilote Flyback Transformer pour débutants : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Le schéma a été mis à jour avec un meilleur transistor et comprend une protection de base du transistor sous la forme d'un condensateur et d'une diode. La page "aller plus loin" comprend désormais un moyen de mesurer ces illustres pics de tension avec un voltmètre

Un transformateur flyback, parfois appelé transformateur de sortie de ligne, est utilisé dans les anciens téléviseurs à tube cathodique et les écrans d'ordinateur pour produire la haute tension requise pour entraîner le tube cathodique et le canon à électrons. Ils ont également des enroulements auxiliaires basse tension que les concepteurs de téléviseurs utilisent pour alimenter d'autres parties du téléviseur. Pour l'expérimentateur haute tension, nous les utilisons pour fabriquer des arcs haute tension, ce que cette instructable vous montrera comment faire. Vous pouvez obtenir des transformateurs flyback à partir de vieux moniteurs CRT et de téléviseurs, ce sont eux qui sont gros et encombrants. D'autres instructables sur ce site Web montrent comment les retirer du châssis et du circuit imprimé.

Clause de non-responsabilité

Je ne suis en aucun cas responsable si vous vous trompez avec ce circuit.

Étape 1: ce dont vous aurez besoin

Beaucoup de ces composants peuvent être extraits d'anciennes cartes de circuits imprimés et des substitutions peuvent souvent être effectuées sans problème.

1x transformateur Flyback

Récupéré d'un vieux téléviseur/moniteur CRT ou acheté en ligne (ne vous faites pas arnaquer, ces choses valent environ 15 $ lorsqu'elles sont neuves). Les retours en arrière de la télévision semblent fonctionner mieux avec ce circuit, les retours en arrière du moniteur n'émettent pas autant.

1x transistor tel que MJ15003

Le MJ15003 fonctionne bien avec ce pilote, il peut cependant être un peu cher à certains endroits. C'est ce que j'ai utilisé pour mon pilote.

On rapporte que NTE284 et 2N3773 donnent des performances similaires à MJ15003 tandis que KD606 et KD503 sont censés fonctionner aussi. Les KD sont difficiles à obtenir à bas prix de nos jours et étaient plus courants en Europe de l'Est.

2n3055 est le transistor classique souvent associé à ce pilote sur Internet, mais la cote 60v limite son utilité et entraîne le plus souvent sa destruction. La tension de crête du collecteur à l'émetteur monte facilement au-dessus de cette valeur nominale de 60 V et se clipse lorsque le transistor tombe en panne, provoquant un échauffement important et une défaillance éventuelle de l'appareil. Alors s'il vous plaît ne l'utilisez pas, si vous le faites, vous aurez besoin d'un gros condensateur comme 470-1uF pour limiter la tension de crête. Cela rendra également les arcs très petits.

MJE13007 a également mal fonctionné dans mes tests sans modifications supplémentaires du circuit.

Un bon transistor a un faible délai de coupure (temps de stockage) et des temps de chute, un gain de courant décent (Hfe), par exemple MJ15003 mesure un gain de 30 avec mon testeur chinois.

Il doit également être évalué à plusieurs ampères pour gérer les courants de crête et au moins 120 V, mais en dessous de 250 V est préférable car les parties à tension plus élevée échouent souvent à osciller dans ce circuit. De nombreux transistors d'application audio et linéaire possèdent ces paramètres.

1x dissipateur thermique avec vis et écrous de montage

(Un plus gros dissipateur est meilleur). Le MJ15003 utilise le style de boîtier TO-3 tandis que le MJE13007 utilise le TO−220, le matériel TO-3 est généralement plus cher que le TO−220. Ceux qui sont à l'aise avec la ferronnerie peuvent fabriquer leur propre dissipateur thermique à partir de ferraille en perçant les trous de montage requis, il suffit de rechercher sur Google le dessin technique du transistor TO-3 ou TO-220 pour plus d'informations.

Un tampon thermique ou une pâte/graisse est recommandé pour un meilleur transfert thermique entre le transistor et le dissipateur thermique. Les trucs les moins chers et les plus méchants que vous puissiez trouver sur ebay sont suffisants pour cela, vous pouvez même en récupérer suffisamment sur de vieilles ampoules LED ou sur le téléviseur dont vous avez pris le flyback! Une quantité de la taille d'un pois suffit et le transistor l'écrasera et l'étalera.

1x résistance de 1 watt

Votre tension d'alimentation détermine la valeur de cette résistance. 150 ohm pour 6v, 220 ohm pour 12v, 470 ohm pour 18v. Son ok pour aller plus haut dans la puissance nominale mais pas plus bas. Je vais faire un pilote 12v donc je ferai référence à une résistance de 220 ohms à partir de maintenant.

1x résistance 22 ohms 5 watts

Cette résistance va chauffer ! Laissez de l'espace autour pour la circulation de l'air. Diminuer la résistance de cette résistance augmentera la puissance dans l'arc haute tension mais sollicitera davantage le transistor. Son ok pour aller plus haut dans la puissance nominale mais pas plus bas.

2x diodes à récupération rapide, l'une nominale pour un minimum de 200v 2 ampères avec un temps de récupération inverse inférieur à 300ns, l'autre nominale pour 500mA et 50v minimum (UF4001-UF4007 fonctionne bien ici).

Ils protègent le transistor des pointes de tension négatives, je viens d'utiliser celles trouvées sur la carte TV.

Pour la diode 200v 2 ampères, j'ai utilisé du BY229-200, mais tout ce qui répond à ces exigences minimales fera l'affaire. MUR420 et MUR460 sont les moins chers disponibles dans mon magasin d'électronique local, EGP30D à EGP30K fonctionneraient également avec UF5402 à UF5408.

Pour l'autre diode inverse entre l'émetteur et la base, j'ai utilisé l'UF4004, celle-ci protège la base des impulsions négatives empêchant la dégradation du gain du transistor.

1x condensateur

Il doit s'agir d'un type de film ou de feuille évalué pour un minimum de 150 Vca et entre 47 et 560 nF. Ce condensateur forme un amortisseur quasi-résonnant et aide à protéger le transistor de la pointe de coupure de tension positive, un condensateur plus grand limitera la tension de sortie mais offrira une protection supplémentaire, j'ai utilisé un 200nF (code 204) avec mon pilote 12v. Avec un transistor à tension plus élevée, vous pouvez réduire la capacité et permettre à la tension de sonner à un niveau plus élevé, produisant ainsi plus de tension sur la sortie.

J'inclurai une technique pour mesurer la tension crête collecteur-émetteur avec un multimètre sur la page "Aller plus loin".

Fil (n'importe quel vieux ferraille fera l'affaire). Pour les bobines primaires et de retour, tout fil entre 18 AWG (0,75 mm2) et 26 AWG (0,14 mm2) suffira, trop épais et il ne s'adaptera pas alors qu'il est trop fin et il limitera pouvoir et devenir chaud.

Les cordons d'alimentation d'appareils à courant faible indésirables sont une bonne source. J'ai utilisé 1 mètre pour le primaire et 70 cm pour le retour, avec le pilote 12v cela donne beaucoup de longueur supplémentaire pour expérimenter plus de tours, l'excès peut être coupé une fois le réglage terminé.

Le fil magnétique en cuivre émaillé est tout simplement trop cher par bobine de nos jours pour que je le recommande, en plus il a la mauvaise habitude de se rayer et de court-circuiter contre le noyau.

Un moyen de connecter les composants tels que des cavaliers à souder ou à pince crocodile

Une maquette pourrait être utilisée, mais attention, le transistor et les résistances ne le font pas fondre !

Source d'alimentation 6, 12 ou 18v à un minimum de 2 ampères (plus de détails plus loin).

Étape 2: Sélection du condensateur

Le condensateur à travers le transistor doit ressembler à ceux de l'image ci-dessus et être évalué à au moins 150 volts CA, la capacité dépend de votre tension d'alimentation, de la tension nominale du collecteur à l'émetteur des transistors, du nombre de tours sur les bobines (plus de tours = plus de tension de crête du collecteur). Les condensateurs trouvés dans les vieux appareils sur le secteur 120v/230v sont bons pour cela, ils sont appelés condensateurs de classe X.

L'objectif est que le condensateur limite la tension de crête du transistor à un niveau qui ne la détruise pas tout en lui permettant de s'élever suffisamment haut pour qu'il y ait une bonne sortie haute tension du transformateur flyback. Plus de capacité rendra l'arc plus petit mais plus semblable à une flamme. Le transfert d'énergie maximal se produit lorsque le condensateur est réglé avec précision sur le nombre de tours des bobines en mode dit "quasi-résonant".

Pour mon pilote 12v, j'ai utilisé un condensateur à film 200nF et qui a limité la tension de crête à travers le MJ15003 évalué à 140v à environ 110v, voici quelques valeurs de départ générales (en supposant un transistor 120v+, les transistors à basse tension auront besoin de plus de capacité).

• 47nF-100nF pour 6v
• 150nF-220nF pour 12v
• 220nF-560nF pour 18v

Pour de meilleurs résultats, ce condensateur ainsi que la diode doivent être physiquement proches du transistor pour minimiser les effets de l'inductance parasite du circuit.

Vous pouvez mesurer la tension crête collecteur-émetteur avec un voltmètre à l'aide d'un condensateur et d'une diode supplémentaires, comme indiqué dans l'une des images ci-dessus.

Étape 3: Enrouler les deux bobines

Enroulez deux bobines distinctes autour du noyau. Le retour de 8 tours primaire et 4 tours est un bon point de départ pour le 12v, un peu moins pour le 6v et quelques tours de plus pour le 18v. L'expérimentation est recommandée et la puissance de sortie peut être contrôlée de cette façon, moins de tours de rétroaction entraîneront un arc plus faible tandis que plus de tours primaires donneront plus de tension de sortie.

Je ne recommande pas le fil émaillé car la couche isolante a l'habitude d'être rayée par les bords du noyau et de le court-circuiter, en plus c'est cher de nos jours ! Le noyau est en fait conducteur et mesure environ 10 kohms de bout en bout, de sorte que toute zone endommagée d'isolant de fil émaillé revient à connecter une résistance parasite entre elles.

Question: Pourquoi ne puis-je pas utiliser les bobines intégrées ?

Réponse: J'ai fait cela dans le passé avec un certain succès, c'est bruyant et criard comme des clous sur un tableau noir. De plus, il peut être gênant de trouver les bobines à utiliser, le mieux est de rechercher sur Google le numéro de modèle de votre flyback et de voir si des endroits comme HR diemen ont des schémas.

Étape 4: Montez le transistor sur le dissipateur thermique

Appliquez une noisette de composé thermique ou insérez le coussin thermique, étalez uniformément, puis montez le transistor sur le dissipateur thermique.

Le dissipateur thermique est important car le transistor dissipe de la puissance sous forme de chaleur. J'ai acheté le dissipateur thermique le moins cher que j'ai pu trouver, mais plus c'est gros, mieux c'est. Le transistor que j'ai utilisé est du style boitier TO-3

Ne laissez pas les pattes du transistor toucher le dissipateur thermique en métal, sinon vous court-circuiterez la base et l'émetteur vers le collecteur.

J'ai juste utilisé des vis et des écrous au hasard que j'ai trouvés dans le garage, mais ils sont assez bon marché sur des endroits comme ebay ou dans les quincailleries locales.

Q: Puis-je utiliser un transistor PNP ? A: Oui, mais vous devrez essentiellement construire le circuit à l'envers pour une masse positive, voir la page "Aller plus loin" pour un schéma de pilote PNP.

Q: Le dissipateur thermique est-il vraiment nécessaire ? R: Oui, si vous souhaitez utiliser ce circuit pendant plus de 10 secondes, le dissipateur thermique est essentiel car le transistor chauffe.

Q: Puis-je utiliser un MOSFET ? R: Non, un MOSFET ne fonctionnera pas pour ce circuit (d'autres circuits auto-oscillants conçus pour des MOSFET simples existent).

Étape 5: connexion du fil au collecteur de transistors

Le boîtier métallique du transistor est le collecteur, ce qui signifie qu'une connexion électrique doit y être établie. Les bagues à sertir ou les cosses à souder sont la bonne façon de le faire, mais si vous ne les avez pas, vous pouvez simplement enrouler du fil autour de la vis. Ce ne sera pas aussi solide mécaniquement que la manière "correcte", mais cela fonctionnera.

Étape 6: Assembler le circuit

Dans le schéma graphique, la bobine rouge est le primaire avec une extrémité se connectant au positif "+" de l'alimentation/batterie, l'autre extrémité se connecte au collecteur des transistors qui est en fait le boîtier métallique du transistor lui-même si un T0- 3 tel que le transistor MJ15003 est utilisé. La bobine verte est la rétroaction avec une extrémité connectée au point médian des deux résistances et l'autre à la base du transistor (en regardant le dessous du MJ15003, c'est la broche à gauche).

Étape 7: Alimentation du circuit

Pour alimenter le circuit, je recommande une source d'alimentation pouvant fournir un minimum de 2 ampères, une valeur inférieure fonctionnera probablement mais limitera la sortie.

Ajoutez plus de tours sur les deux enroulements pour augmenter la puissance (contrairement à ce que j'ai lu en ligne), cela abaisse la fréquence de fonctionnement et permet à plus de courant primaire d'augmenter. Le nombre de tours donne une forme rudimentaire de limitation de courant avec la résistance supérieure (résistance plus élevée = moins de courant de base et moins de puissance d'arc).

Banc d'alimentation Explicite vraiment, si la limite de courant est réglée trop bas, le circuit peut ne pas osciller.

Wall Wart/chargeur Vous pouvez les utiliser, mais soyez attentif à leur tension et à leur courant nominal. La variété de mode commuté entrera très probablement en auto-limitation/arrêt si le courant nominal maximum est dépassé.

Transformateur récupéré Fait cela moi-même pour mon pilote 12v, un transformateur 48VA qui éteint 9v AC donnera environ 12v DC 3 ampères une fois rectifié et lissé. Un condensateur 4700uF 25v donnera beaucoup de lissage, j'irais avec des diodes de redressement de pont 50v 4 ampères au minimum.

Les piles au lithium en série sont excellentes car elles peuvent fournir beaucoup de courant.

Les piles de perceuse sont bonnes, la plupart sont de 18 V, utilisez donc le circuit 18 V. Les piles AA en série sont bonnes, les arcs deviendront de plus en plus petits au fur et à mesure qu'ils s'épuisent. Une pile AA est considérée comme épuisée lorsqu'elle tombe en dessous de 0,9 V au repos, mais beaucoup peuvent toujours alimenter d'autres charges même lorsqu'elles ne sont plus en mesure de fournir le jus pour ce circuit. Une batterie au plomb 12v est un très bon moyen d'alimenter ce circuit.

Batterie de voiture 12v voir ci-dessus.

Les piles de lanterne 6v alimenteront ce circuit pendant une longue période avant que les arcs ne commencent à se réduire. Ceux-ci ne sont pas trop courants de nos jours et sont assez chers, ne gaspillez pas votre argent si des options moins chères sont disponibles !

Les piles AAA fonctionneront pendant un certain temps mais ne dureront pas aussi longtemps que les plus grandes piles AA, elles ont également une résistance interne plus élevée et gaspilleront donc plus d'énergie sous forme de chaleur de la batterie.

Les piles 9v/PP3 donneront quelques minutes de jeu lorsqu'elles sont neuves avant que les arcs ne deviennent plus petits et que le circuit cesse de fonctionner. La résistance supérieure devra probablement être d'environ 180 ohms pour 9v, mais je n'ai pas fait de schéma de pilote 9v car cela conduirait probablement les gens à utiliser des piles 9v PP3 et à être déçus.

Étape 8: La sécurité d'abord

Lorsque vous dessinez des arcs… je vous recommande vivement de fabriquer un "bâtonnet de poulet" qui est un bâton isolant où vous attachez l'un des fils haute tension pour dessiner des arcs, c'est beaucoup plus sûr que de tenir le fil haute tension dans votre main. Le tuyau en PVC est très bon pour cela, le bois est très bien aussi tant qu'il est sec.

Avertissements effrayants. Y compris le risque évident de choc électrique, une autre chose à noter est que l'arc est TRÈS chaud et peut facilement brûler ou mettre le feu à tout ce qu'il touche. Même l'isolation du câble brûlera si vous dessinez l'arc dessus. Si vous insistez pour brûler des morceaux de papier ou d'autres objets, tenez-en compte et ayez un moyen d'éteindre le feu.

• Ne touchez jamais le fil haute tension ou le flyback lorsque le circuit est en marche.
• Assurez-vous que vous pouvez facilement couper l'alimentation du circuit.
• N'utilisez pas ce circuit sur une surface inadaptée telle que du métal nu ou une surface facilement inflammable.
• Le dissipateur thermique à transistor peut devenir chaud, attention à ne pas vous brûler.
• La résistance de 22 ohms chauffe.
• La bobine primaire et le collecteur du transistor peuvent sonner jusqu'à quelques centaines de volts, ne les touchez pas non plus.
• Éloignez les câbles haute tension des autres parties du circuit.
• Gardez les animaux à l'écart. En plus du risque de choquer votre animal à cause des étincelles, de nombreux animaux aiment mâcher des objets tels que des fils, le bruit à haute fréquence peut également déranger les animaux même si vous ne pouvez pas l'entendre.

Avis de non-responsabilitéJe ne suis en aucun cas responsable si vous vous trompez ou blessez vous-même ou d'autres avec ce circuit.

Étape 9: Trouver la broche de retour haute tension

Pour trouver le retour haute tension, attachez d'abord votre bâton de poulet à la sortie haute tension (le gros fil rouge épais), puis allumez le circuit. Vous devriez entendre un bruit aigu, si vous n'entendez pas ce bruit, allez à la page de dépannage. Amenez le bâtonnet de poulet près des broches au bas du flyback et passez chacun individuellement. Certains d'entre eux peuvent donner une légère étincelle, mais un devrait donner un arc HV constant et solide, ce sera votre broche de retour HV. Vous devez maintenant déconnecter votre bâtonnet de poulet de la sortie HV et le connecter à la broche de retour HV à la place, en faisant attention de ne pas tirer trop fort sur la broche de retour car elle pourrait se déchirer.

Étape 10: Dépannage

Problème?

S'il n'y a pas de haute tension, essayez d'inverser les connexions à l'une des bobines

S'il y a une haute tension mais que l'arc est petit, essayez d'inverser les connexions de la bobine primaire et de la bobine de retour

Assurez-vous que toutes les connexions sont sécurisées et que rien ne court-circuite. Le fil émaillé est connu pour ses mauvaises connexions, la soudure ne traverse pas toujours l'émail, vous devez donc être médiéval dessus

Vérifiez que la base et les pattes de l'émetteur du transistor ne touchent pas le dissipateur thermique

Cela fonctionne mais les arcs sont petits et faibles. Vérifiez que la tension d'alimentation ne fléchit pas sous charge en la mesurant avec un voltmètre CC tout en dessinant des arcs

Le circuit s'allume et s'éteint. Cela est dû au fait que l'alimentation passe en protection. Si le courant nominal maximal de l'alimentation n'est pas dépassé, un condensateur électrolytique de quelques centaines d'uF sur les rails d'alimentation peut aider

Cela fonctionne mais le transistor devient très chaud. Jouez avec le nombre de tours sur les bobines, réduisez d'abord le nombre de tours de retour

La résistance de 22 ohms chauffe, c'est normal. C'est mon pilote 12v, il dissipe 2w, mais c'est suffisant pour que la plupart des petites résistances soient trop chaudes au toucher. Si vous n'êtes pas à l'aise avec les composants trop chauds au toucher, augmentez la masse thermique (passez à une résistance de puissance plus élevée)

Cassé le noyau ? Collez-le ensemble, en humidifiant d'abord les surfaces de contact avec de l'eau, cela aidera certains types de colles à coller

Étape 11: Aller plus loin

Vous pouvez mesurer le pic de tension de crête à travers le transistor avec la méthode indiquée sur l'image, il est important de maintenir la tension de crête du collecteur à l'émetteur en dessous de la valeur nominale maximale du transistor le long de la zone de fonctionnement sûre (environ 80 V à 3 ampères pour le MJ15003).

Un transistor peut sembler bloquer la tension de drain de crête pendant un certain temps, mais cela conduit rapidement à une défaillance de la pièce.

Les transistors PNP peuvent être utilisés en retournant quelques éléments.

La photographie à longue exposition peut être utilisée pour obtenir des modèles de décharge.

Essayez de faire une échelle de Jacob en plaçant deux conducteurs rigides comme un fil de cuivre épais en forme de V vertical, l'arc se forme au point le plus proche du bas et monte en chauffant l'air.

Les condensateurs HV sont également intéressants, vous pouvez en fabriquer un en collant deux morceaux de papier d'aluminium de chaque côté d'un isolant tel qu'un couvercle de récipient en plastique et en faisant passer deux fils sur chaque feuille. Connectez maintenant une plaque à la sortie HV et l'autre au retour HV, les arcs se transformeront en une série de claquements puissants et lumineux ! Ne le touchez pas car cela fait vraiment mal.