Alimentation à élévation de tension 5V vers 200V

   

Pour répondre à trois questions souvent posées, je ne fabrique ni ne modifie ni ne chiffre mes montages à la demande.
Pour les alimentations, il est nécessaire de se procurer le transformateur ou ( et ) les selfs avant d'envisager une fabrication.
Dans le cas d'un composant différent, il faudra envisager un autre routage.


C'est une alimentation Fly Back qui utilise un transformateur d'appareil photo Fuji.
Le rôle de cette alimentation, à l'origine est de charger un condensateur afin de générer un flash.
La tension d'entrée de cette alimentation peut évoluer de 4V à 6V, contre 1,5V pour l'application d'origine.
La tension de sortie est supérieure à 200 V, tension minimale nécessaire à l'établissement de la décharge.
L'intensité consommée est inférieure à 60 mA, contre 2A pour l'application d'origine.



La photo est réalisée avec les deux conducteurs de l'alimentation 5V câblés.
On peut alors réaliser des essais en insérant un cavalier qui charge la sortie de l'alimentation.


Pour réaliser de projet vous aurez besoin :


Schéma structurel
Schéma d'implantation des composants
Typon
Typon en 4 exemplaires

Pour imprimer le typon à l'échelle 1, décocher les options d'ajustement dans le logiciel Acrobat.
Ces options ne se trouvent pas au même endroit en fonction de la version du logiciel.

Nomenclature :

Résistance



Condensateur


Transformateur
Circuit Intégré
Diode
Transistor
Cavalier
Conducteur



R1
R2
R3
R4, R5
C1, C2
C3
C10
TR1
U1
D1
Q2
S1
X5, X0
X200, X0B



4,7 k
820
470
100 k
4,7 nF
100 nF / 400 V
10µF tantale 16 V
Fuji modifié
NE 555 + support 8 broches DIL
BYW36
BC 337
2 pins
+5 V et Masse
+200 V et Masse



Résistance de base du transistor.

Résistance de charge ( 200 k ) lors des essais.
( La valeur de C2 a peu d'importance, 3,3 nF sur la photo ).
Filtrage au secondaire.
Découplage de l'alimentation 5 V.
Élévation en tension.
Astable avec R1, R3, C1.
Redressement au secondaire.
Commutation du primaire.
Mise en / hors service de R4 et R5.

Fabrication :

Réaliser tous les perçages à 0.8mm sauf 1 mm pour la diode, le cavalier, les conducteurs.
La grosse difficulté est la modification du transformateur. Elle s'exécute en deux étapes dont la description suit :

Le transformateur avant modification.
Le primaire est constitué de 5 spires.
Notez le sens d'enroulement.
Remarquez les deux gouttes de résine
qui viennent fixer l'enroulement.
Il faut supprimer le primaire.
J'ai enlevé les 4 gouttes de résine
avec une fraise de dentiste
et terminé l'opération au cutter.
Il faut couper toutes les spires une par une
des deux cotés du transfo et les extraire.
Avec du fil de 2/10 mm récupéré sur
un relais, j'ai bobiné 40 spires en
respectant le sens du bobinage original.
Décapez les extrémités,
enroulez les sur les deux picots et
soudez les.
Remarques :

La ferrite du transformateur est très fragile. Il ne faut pas forcer lors de l'extraction de la résine et des spires du primaire.
Le nouveau bobinage se fera le à spires jointives, L'opération est délicate dans la mesure ou le transformateur n'est pas démonté.
Le rebobinage du premier transformateur m'a pris deux heures.
Fonctionnement :

Le NE 555 est monté en astable.
La durée théorique pour un niveau haut de la sortie est TA = 0.693 x ( R1 + R3 ) x C1 = 16,8 µs
La durée théorique pour un niveau bas de la sortie est TB = 0.693 x R1 x C1 = 15,3 µs
La période est T = TA + TB = 32,1 µs
( La période est de 40 µs lors de la mesure, cette donnée dépend de la tension d'alimentation et de l'incertitude sur la valeur des composants ).
La fréquence est f = 1 / T = 31 kHz
Durant le niveau haut de la sortie du 555, le transistor Q2 sature, un courant circule dans le primaire du transformateur.
C'est la phase d'emmagasinage de l'énergie ( phase A de l'oscillogramme ).
Durant le niveau bas de la sortie du 555, le transistor Q2 est bloqué, une tension positive est présente sur la broche 6 du secondaire.
C'est la phase de restitution de l'énergie ( phase B de l'oscillogramme ).
Le grand nombre de spires du secondaire fait que le transformateur est élevateur de tension.
Si l'alimentation travaille à vide, la tension secondaire sera très élevée.
C'est pourquoi lors des essais préliminaires, le cavalier doit être en place, la résistance de charge étant alors de 200 k ( R4 + R5 ).
Le cavalier pourra être retiré lors de l'utilisation normale de l'alimentation.
Les oscillogrammes :
Calibre de la base de temps :
10 µs / division

Voie 1 :
Sortie du NE 555
Calibre de l'amplitude
5 V / division

Voie 2 :
Primaire du transformateur
Collecteur de Q2
Calibre de l'amplitude
5 V / division

Voie 3 :
Secondaire du transformateur
Broche 6
( avant le redressement )
Calibre de l'amplitude
200 V / division

Les oscillogrammes ont été établis sans implanter le condensateur C3, le cavalier S1 en place.
Phase A : emmagasinage de l'énergie.
Voie 1, la sortie du 555 est au niveau haut ( 3V ).
Voie 2, le transistor sature, la tension VCE = 0.
Voie 3, une tension inverse est générée, bloquée par la diode.
Phase B : restitution de l'énergie.
Voie 1, la sortie du 555 est au niveau bas ( 0V ).
Voie 2, le transistor est bloqué, la tension VCE atteint presque 15 V.
Voie 3, une tension positive est générée, redressée par la diode.
D1 est une diode rapide qui doit pouvoir supporter en tension inverse, la différence entre la tension maximale redressée et la tension négative.
( ces deux tensions sont lisibles sur la voie 3 ). Remplacer cette diode par une 1N4007 relève du désastre.
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