В быту и на производстве нередко используются высоковольтные преобразователи, например, в ионизаторах, осцилляторах сварочного производства для бесконтактного зажигания дуги, а также в автомобильных системах зажигания и т.п.

Предлагаем высоковольтные преобразователи, построенные на тиристорно-транзисторном генераторе, нагрузкой которого служат автомобильные катушки зажигания типа Б116 или Б117.

Схема приведена на рис.1.

Данное устройство отличается тем, что к выходу задающего генератора (эмиттеру транзистора VT2) подключен двухкаскадный усилитель, выходной транзистор (VT4) которого питает первичную обмотку автомобильной катушки зажигания.

В схему высоковольтного преобразователя введены защитные элементы: запирающий диод VD4 токоограничивающий резистор R12 и защитный стабилитрон VD3. Они предохраняют схему управления и задающий генератор от импульсов обратного напряжения, а диод VD6 служит для защиты выходного транзистора VT4.

Работу устройства можно представить как по классическому типу бесконтактных устройств зажигания, т.е. без переключающего тиристора VS1, так и в качестве многоимпульсного источника высокого напряжения на переключающем тиристоре.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

При включении питания блокирующий транзистор VT1 открыт низким уровнем напряжения на базе за счет резистора R1, и преобразователь отключен. При подаче положительного напряжения на управляющий вход, например, от датчика угла поворота коленчатого вала, транзистор VT1 закрывается и разрешает работу преобразователя. Положительное смещение на базе VT2 открывает транзистор, что, в свою очередь, приводит к открыванию транзистора VT3. Этот транзистор за счет положительного напряжения на эмиттере открывает силовой транзисторный ключ VT4, замыкающий нижний по схеме вывод первичной обмотки катушки зажигания на "массу".

Начинается процесс нарастания тока в катушке и запасание энергии в ее магнитном поле.

После окончания процесса в момент зажигания контакты прерывателя размыкают цепь питания или исчезает приложенное к базе VT1 управляющее напряжение. Транзистор VT1 открывается, блокирует работу преобразователя и. тем самым, отключает ток через обмотку катушки зажигания. В этот момент магнитное поле исчезает, и в обмотках катушки индуцируется напряжение.

Недостатком такого способа, особенно на малых оборотах двигателя, является увеличение времени накопления энергии в катушке зажигания, поскольку частота переключения контактов прерывателя уменьшается. Энергия, отдаваемая выходным транзистором, излишне тратится на нагрев катушки и самого транзистора.

При этом одиночный высоковольтный импульс, поступающий на свечу, может не обеспечить надежное зажигание.

Рассмотрим работу второго варианта. При подаче положительного напряжения на базу транзистоpa VT1 он закрывается. Положительное напряжение на базе VT2 открывает его соответственно открываются VT3 и VT4.Одновременно положительное напряжение на эмиттере VT2 через R7 и R4 открывает тиристор VS1. Открываясь, VS1 шунтирует базу VT1 на корпус, и он закрывается, вследствие чего закрывается VS1, и вновь на базе VT1 оказывается положительное смещение. Далее цикл повторяется до момента исчезновения положительного импульса на базе VT1.

При увеличении оборотов двигателя система зажигания с многоимпульсного режима переходит на одноимпульсный режим в случаях выравнивания частоты переключения управляющего входа и частоты задающего генератора преобразователя. Размах выходного напряжения устройства корректируют подбором конденсатора С5 и резистора R11 или параллельно транзистору VT4подключают конденсаторный фильтр и стабилитрон.

При испытаниях работоспособность схемы проверялась с катушкой зажигания типа. Б117 автотрансформаторного типа без защитных элементов VD3, VD4, VD6, R12 и конденсатора С3. Максимальное пробойное расстояние для искры в свече достигало 40 мм (для системы зажигания достаточно 15 мм).

На схеме рис.2 показано управление выходным каскадом преобразователя с помощью оптопары VU1, РС817 ф. SHARP.

Светодиод оптопары включен в коллекторную цепь транзистора VT2 задающего генератора, а фототранзистор оптопары коммутирует транзистор VT3.

Устройства по схемам на рис.1 и 2 могут работать и с другими нагрузками, к примеру, регулировать обороты двигателя постоянного тока.

На рис.3 показано устройство для коммутации лампы накапливания мощностью до 100 Вт. Частота мигания лампы задается конденсаторами С1 и С3 и подбирается построечным резистором R5.

Для плавной регулировки накала лампы или оборотов двигателя постоянного тока необходимо уменьшить емкость конденсаторов С1 и С3. В некоторых случаях конденсаторы могут не устанавливаться. Тогда получается максимальная частота переключения лампы, незаметная для зрения.

Авторы: А.Алексеев, В.Алексеев, г.Пермь