Apa sajakah cara untuk meningkatkan pengganda tegangan?

Saya sedang mengerjakan catu daya Nixie, tetapi saya ingin memperbaikinya.

• Saya memiliki baterai 4x9V secara seri dengan total 36V untuk diaktifkan di pengganda.
• A (TTL) timer 555 berjalan astable dari hanya baterai 9V pertama yang menghasilkan gelombang persegi 8,5 ish volt, 10kHz (atau frekuensi apa pun yang Anda inginkan, saya kira), kira-kira. 50% tugas.
• Output 555 mendorong gerbang N-channel BS170 MOSFET .
• The MOSFET saluran terhubung hingga 36V melalui resistor sekitar 1.2kΩ. Perlawanan ini harus serendah mungkin untuk mendorong arus ke:
• pengganda Cockcroft-Walton 6-tahap , yang menghasilkan keluaran 220VDC yang bagus tanpa beban. Sayangnya, itu merosot ke sekitar 155VDC ketika dimuat oleh resistor 47kΩ secara seri dengan tabung.

Hal yang saya sukai dari sirkuit ini:

• Ini Bekerja ™
• Itu dapat dibangun oleh bagian-bagian yang sangat umum yang mungkin saya miliki, misalnya:
• Tidak memerlukan induktor.
• Tidak memerlukan IC khusus seperti boost converter.
• Ini hanya membutuhkan kapasitor dan dioda dengan nilai tegangan untuk menangani setiap tahap, bukan shebang penuh.
• Ini crash Multisim.

Hal yang tidak saya sukai dari sirkuit ini:

• Tegangan output melorot ke ~ 155VDC hanya di bawah ~ beban 600μA.
• Saya terlalu bodoh untuk memikirkan cara yang lebih baik untuk beralih 36V di pengganda:
• Sementara output timer 555 tinggi, saya membuang lebih dari 1W melintasi resistor drain hanya untuk menggerakkan pengali.
• Tegangan input pengali terhambat oleh resistor pembuangan.

Bagaimana bisa saya:

• melakukan perbaikan yang dapat memungkinkan ~ 10mA dipasok dengan kurang dari 40V penurunan output pasokan?

Saya telah mencoba:

• Mengganti bagian driver MOSFET dengan sesuatu seperti ini:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Saya bersulang beberapa transistor mencoba inverter ini. Seperti yang ditunjukkan, gerbang inverter ditarik hingga 36V oleh resistor 10kΩ. Mungkinkah waktu pengisian gerbang adalah yang menghancurkan transistor?

EDIT: Saya baru menyadari bahwa peringkat maksimum untuk sumber tegangan gerbang pada kedua FET inverter adalah ± 20V. Itu akan menjelaskan mengapa mereka digoreng. Hmm, mungkin bukannya 10kΩ tunggal, saya bisa membuat pembagi tegangan untuk mendorong setiap gerbang secara terpisah?

• membaca artikel Wikipedia tentang metode peningkatan:

Karena alasan ini, pengganda CW dengan sejumlah besar tahapan hanya digunakan jika arus keluaran yang relatif rendah diperlukan. Efek-efek ini dapat dikompensasi sebagian dengan meningkatkan kapasitansi pada tahap yang lebih rendah, dengan meningkatkan frekuensi daya input dan dengan menggunakan sumber daya AC dengan bentuk gelombang persegi atau segitiga.

• mempelajari desain catu daya Nixie populer lainnya, seperti ini .

Saya menduga bahwa beralih 36V di pengganda lebih efisien akan pergi jauh ke arah peningkatan kinerja.

EDIT / RINGKASAN: Mengalihkan 36V melintasi pengali secara lebih efisien berarti meningkatkan kinerja. Seperti yang disarankan beberapa orang, sesuatu yang disebut "push-pull" adalah perbaikan cepat di sini. Inverter CMOS dengan gerbang yang digerakkan secara terpisah membuat pompa pengisian jauh lebih efektif:

Pasokan sekarang berdiri di ~ 216VDC ketika dimuat dengan dua tabung, peningkatan besar:

Anda perlu membuang Rd dari skema pertama Anda, dan menggunakan output push-pull impedansi rendah seperti pada skema kedua Anda. Namun, seperti yang Anda katakan dengan benar, 36v akan memanggang gerbang 20v Vgs FET. Ada beberapa fets dengan Vgsmax lebih besar dari 20v, dan tidak ada yang sepengetahuan saya dengan lebih dari 30v.

Di antara opsi yang digunakan

a) pemindah level yang sesuai untuk mengontrol gerbang FET, bipolar kecil akan bekerja dengan baik di sini
b) transformator drive gerbang (meskipun biasanya hanya digunakan untuk aplikasi daya yang lebih tinggi)
c) bagaimana dengan drive tarik-tarik 18v dari dua baterai, tetapi dalam tarik, seperti ini ...

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Saya telah mengilustrasikan 4 tahap di sini, ekstensi ke lebih banyak tahapan sudah jelas.

Sekarang, saya belum menghubungkan kapasitor atas. Ada dua opsi

a) Gaya Cockcroft Walton, di mana Anda dibatasi oleh tegangan maksimum. Di sini, Anda akan menghubungkan C5 ke persimpangan D1 / D2. Hal ini memungkinkan tegangan rendah di setiap kapasitor, tetapi menghasilkan impedansi output yang tinggi. Juga dikenal sebagai cascade Villard, meskipun diciptakan oleh Greinacher.

b) Gaya pompa pengisian Dickson, yang menghasilkan impedansi keluaran yang jauh lebih rendah. C5 menghubungkan kembali ke ujung C2 yang digerakkan. Ini berarti C5 membutuhkan peringkat tegangan yang lebih tinggi, tetapi jika Anda bisa mendapatkan tutup dengan peringkat tegangan yang sesuai dengan harga murah, biasanya tersedia 250v atau bahkan 400v, maka konfigurasi ini memiliki tegangan yang jauh lebih rendah dengan arus.

$R_D$$\gg 36V$

Tapi pastikan itu

• $V_{DS,max}$
• $I_{D,max}$

36 V di gerbang akan menghancurkan perangkat. Anda perlu menemukan sirkuit penggerak MOSFET yang tepat.

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

$R_1$$3.3 ~k\Omega$

sebagai pengali tegangan, output arusnya berbanding terbalik dengan output tegangannya. jadi untuk meningkatkan output saat ini, Anda memiliki dua pilihan, tanpa melangkah keluar topologi:

1) meningkatkan drive saat ini: 555 dapat memberikan 200mA dan bs170 Anda beberapa ma. Anda bisa mencoba pengikut emitor sebagai penyangga; atau pengemudi yang berdedikasi;

2) meningkatkan tegangan drive: jalankan semuanya setinggi mungkin dari tegangan;

jika saya jadi Anda, saya akan mencoba mengendarai pengganda secara langsung dengan 555 terlebih dahulu. jika itu tidak memberikan arus yang cukup, pikirkan pendekatan yang berbeda, seperti konverter step-up.

Baterai apa yang Anda gunakan? Resistansi internal baterai 9V bisa sangat tinggi. Saya pikir alkali yang normal hanya dapat menyediakan sekitar 3 Amps karena itu. 36V * 3A / 220V sekitar 500mA pada output tanpa mempertimbangkan kerugian di sirkuit. Saya pikir rechargeables dapat bekerja lebih baik.