【设想】用BUCK芯片(XL4016E1)实现QCW
MicroTC2022/07/22原创 高电压技术 IP:湖南
中文摘要
设想通过对XL4016E1的反馈脚进行简单调制实现母线电压锯齿波形状,从而实现qcw 。(本文仅为猜想,暂未实践!)
关键词
qcw特斯拉线圈buck

      

       估计有的人看到标题的第一反应就是:拿xl4016做buck功率会小的可怜吧,怎么做得出壮观的电弧!

       其实楼主并没有想做多长的电弧,只是看重其简单。并且这样的buck体积也很小,可以装在mini TC里面,输出也能有两百多瓦,并联还能加大功率。试想一个高几厘米的TC能喷二十多厘米的电弧,何其可爱!毕竟楼主也钟爱于小TC。 sticker

    (贴上楼主之前做的一个普通的小TC,体积5cm*5cm*高4cm,电弧不是很长。)

1658494516350.png 1658494503410.png

      



       接下来进入正文。

    (事情缘由(可跳过):作为一只仰慕qcw tc 的电路小萌新,我曾想过一些奇葩电路实现锯齿波。比如下面这个是我一年前设想的:

无标题10.png

      简陋得前无古人后无来者……用两片NE555实现了qcw的buck,跑简陋的模拟器效果还贼好…… sticker 原理是用阻容电路充电波形改变三极管的等效电阻,从而调制555的输出占比空间,然而还没有真正实践……今天突然灵感一发,又创造了一个更简单的电路 sticker

    无标题10.png

           (buck的主体和NE555电路部分省略了,见谅,下面补上资料里的经典buck电路)


无标题10.png


       原理如下:ne555输出低占比的脉冲,如图所示。在555输出低电平时,三极管关闭,此时buck输出约为FB脚的基准电压,即1.25v,远远低于Tesla Coil的工作电压,电路不工作;当555输出跳到高电平时,在RC的缓冲下,三极管逐渐开启,与其上方的电阻构成分压电路,使得buck的输出电压不断升高。适当时刻,555输出再次跳转到低电平,关闭三极管,拉低buck输出电压并抽干电容。

      具体计算大致就是联立电容充电方程和分压电路,三极管be降压大致忽略算了……不过楼主把这件事交给了伟大的模拟器。如下图,楼主把buck部分简化为一个输出36v,“+”输入端接1.25v电源的理想比较器(图中1.25显示时被四舍五入了……),三极管设定增益值为180,ne555部分拿单刀双掷开关代替,直接用手控制ontime。

      可以看到,如果ontime过长,输出电压会最终变为Vcc。在ontime合适的时候,电路输出了很漂亮的锯齿波!

无标题10.png

       楼主觉得这个电路最大的特点就是buck芯片帮你省了一大堆电路,而且4016的价格也不高,买几个做buck也有几百瓦的功率。这个电路对TC的要求也有一点:输入阻抗要比较小,在三十几伏供电时最好要有一二十安的输入电流,推荐用双e TC。

       KC的各位大佬看看这个电路,欢迎挑刺!另外,想问一下4016能不能直接并联?楼主感觉好像可以。楼主才疏学浅,望大佬们多多指教!

      (最后,补上一些文件)

        xl4016资料       简单的在线仿真

attachment icon qcw buck xl4016.zip 0.54KB ZIP 39次下载

attachment icon qcw buck 双555.zip 0.98KB ZIP 20次下载

        解压后在模拟器界面打开即可。

+1  科创币    rb-sama    2022/07/23 分享原理
+1  科创币    rb-sama    2022/07/23 XL4016似乎没有同步引脚,虽然不能同步,但是可以通过SW外扩MOS来实现扩流,值得一试
来自:电气工程 / 高电压技术
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~~空空如也
MicroTC 作者
2年4个月前 IP:湖南
906371

首先,非常感谢rb大佬的经验!最近时间很少,而且在研究关于这类电路的一些知识,回得比较晚。

说实话,我觉得我的理论知识相当匮乏,下文中有不少我的个人观点和猜测,仅供参考,不对请指出!


rb-sama在回复中提到一个最主要的问题,就是放电针的“预热”

他提到的原因我试着理(fan)解(yi)一下 sticker

在他的pcb qcw中,由于ontime开始时,tc功率逐渐上升(这里“过零触发型灭弧器”应该是跳脉冲驱动吧,通过PDM的方式实现QCW),而TC的初级处于较严重的失谐状态,以致次级输出电压较低。某时刻,电弧产生,弧容增加致频率降低。在接近初级谐振频率时,此时母线电压较高,tc功率迅速增大致电弧分叉。解决方法是在锯齿波前加个小平台,提前让tc出弧。


解决小平台问题,这不简简单单,砍瓜切菜,嘿嘿嘿哈 sticker 改动如下:三极管 ce并电阻,同时把4016的enable接555输出。

2.png

555输出高电平时,buck启动,初始时电阻分压使buck较低压输出,此时三极管电阻非常大。过一段时间,总分压比才有明显变化,斜坡出现。把模拟的图贴上来(忽视开始的过冲,请脑补我省了的EN……)。

无标题.png

(突然发现4016没有EN,6009这类boost芯片才有,又不忍心删掉这个方法……万一别的芯片有EN呢)

无标题21.png

这总没问题了,改变就是给三极管b极初始电流。

rb说这是最简单的办法,不过我好像还想到了一个更简单的办法:更换尖锐的放电针,比如注射器针管,非常具有粗暴原始之美,实测效果比较不错,hh😁



说到buck,其实我觉得4016外接mos好麻烦(我怕悬浮驱动……)记得好像有buck驱动芯片,专门外接mos,那个应该方便些。不过我不想那么做,因为我想极致mini,想做一个体积5*5*5cm以内的qcw tc😜




然后就是tc部分了。弱弱的问一句,这类tc的场馆ds要加电容吗?目前看到上好多的这类tc没加或远小于谐振电容。

个人感觉这类小tc要在低压有较大的功率,初级线圈的浪涌阻抗似乎要比较小,k值比较小。这里是否有近似的阻抗匹配?看到rb的pcb qcw似乎是tesla magnifier吧😁



说到qcw,我认为就是让tc的功率在一段时间内不断上升,不过我对这里的“上升”有些疑惑。对于使qcw的电弧最合适的增长,功率以标准的斜坡上升最优,还是有更好的上升曲线?功率的上升速度是否有最佳值,或是ontime越长越好?

仅作为猜测,望大佬们不吝赐教!

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