منبع تغذیه ولتاژ بالا برای لامپ‌های نیکسی

طراحی مداری که بتونه ولتاژ 9 ولت رو تا 180 ولت بالا ببره، شاید اولش کمی پیچیده به نظر برسه. اما ما اینجا یک مدار ساده و بهینه رو بررسی می‌کنیم. این مدار ترکیبی از ایده‌های عالیه؛ مثلا برای تولید پالس‌ها از آیسی دوست‌داشتنی NE555 استفاده کردیم و برای خنک موندن ماسفت (MOSFET) و افزایش بازدهی، یک ترانزیستور پول‌داون (Pull-down) به مدار اضافه شده.

همچنین برای محدود کردن جریان هر لامپ نیکسی، به یک مقاومت در بخش آند نیاز داری که مقدار 15 کیلواهم برای بیشتر لامپ‌ها جواب میده. حالا بریم ببینیم این ولتاژ بالا چطور تولید میشه؟ قلب تپنده این مدار یک سلف (Inductor) هست.

توی مدارهای افزاینده (Boost Converters)، وقتی ماسفت روشن میشه، جریان از داخل سلف عبور می‌کنه و به تدریج زیاد میشه تا جایی که سلف شارژ بشه.

این حالت دقیقا مثل کشیدن یک کش پلاستیکی می‌مونه. درست قبل از اینکه سلف به حد اشباع برسه، ماسفت خاموش میشه. از اونجایی که جریان سلف نمی‌تونه به طور ناگهانی صفر بشه، میدان مغناطیسی داخلش فرو می‌ریزه و یک ولتاژ بسیار بالا و لحظه‌ای تولید می‌کنه.

دیود مدار، این پالس‌های ولتاژ بالا رو یکسو می‌کنه و در نهایت، خازن این ولتاژ نوسانی رو صاف می‌کنه تا یک ولتاژ DC تمیز و بالا برای روشن کردن لامپ نیکسی به دست بیاد. این فرآیند به سرعت تکرار میشه و ولتاژ خروجی رو روی مقدار دلخواه ما ثابت نگه می‌داره.

اگه به شکل موج‌های این مدار روی اسیلوسکوپ نگاه کنی، می‌بینی که چطور سلف به زیبایی انرژی رو ذخیره و در قالب پالس‌های ولتاژ بالا آزاد می‌کنه. همین پدیده فیزیکی ساده، پایه و اساس کار تمام مدارهای سوئیچینگ و افزاینده ولتاژه. یادت باشه که تنظیم دقیق فرکانس توسط آیسی نقش مهمی در بازدهی نهایی مدار داره. در واقع، مدار طوری تنظیم شده که بهترین نقطه کار رو برای سلف و ماسفت فراهم کنه.

اینطوری هم قطعات کمتر داغ میشن و هم طول عمر مدارت به شدت بالا میره. پس با خیال راحت می‌تونی از این طراحی برای ساعت‌های نیکسی که باید 24 ساعته روشن بمونن، استفاده کنی.

برای اینکه مدارت دقیق و پایدار کار کنه، باید توی انتخاب چند تا قطعه دقت کنی. سلف L1 یک سلف ثابت 100 میکروهانری با جریان 1 آمپر هست. چون سلف‌ها اندازه‌های مختلفی دارن، روی برد فضایی در نظر گرفته شده که هم مدل‌های بلند و هم کوتاه رو بتونی نصب کنی. برای مقاومت‌های R17 و R18 حتما از نوع فیلم فلزی با خطای 1 درصد استفاده کن تا ولتاژ خروجیت کاملا پایدار بمونه.

دیود D1 هم یکی از قطعات حیاتیه. باید از یک دیود فوق‌سریع 400 ولتی استفاده کنی. مدل‌هایی مثل BAV21، UF4004، UF4007، MUR140 یا MUR160 انتخاب‌های خیلی خوبی برای این بخش هستن.

طرح PCB این مدار خیلی جمع‌وجور طراحی شده و می‌تونی اون رو مستقیما توی پروژه‌های اصلیت (مثل ساعت نیکسی) پیاده‌سازی کنی. روی برد، فضای کافی برای نصب یک هیت‌سینک بزرگ در نظر گرفته شده، هرچند که اگر مدار درست کار کنه احتمالا اصلا بهش نیازی پیدا نمی‌کنی.

به جای هیت‌سینک می‌تونی ماسفت رو به صورت خوابیده روی برد لحیم کنی. در قسمت پایین برد هم پدهای آند و کاتد قرار دارن که سیم‌های لامپ نیکسی مستقیما بهشون وصل میشن. حالا می‌تونی فایل‌های مدار رو روی فیبر چاپ کنی و قطعات رو با دقت سر جای خودشون لحیم کنی.

قبل از لحیم‌کاری، همیشه ایده خوبیه که مدار رو روی بردبورد ببندی و تست کنی. برای این کار، اول آیسی NE555 رو روی بردبورد قرار بده و پایه به پایه پیش برو. قطعات رو طبق شماتیک به هم و در نهایت به پایه‌های تغذیه و زمین وصل کن.

حتما چک کن که پایه‌های مقاومت‌ها اتصالی نکرده باشن. ⚠️ هشدار خیلی مهم: این مدار ولتاژ رو تا 300 ولت بالا می‌بره که می‌تونه فوق‌العاده خطرناک باشه! پس وقتی مدار به برق وصله، تحت هیچ شرایطی به پایه‌ها و قطعات دست نزن؛ اصلا شوخی‌بردار نیست.

برای تنظیم راحت‌تر ولتاژ می‌تونی از یک پتانسیومتر بزرگتر استفاده کنی. توی تست‌های اولیه متوجه میشی که حتی بعد از نیم ساعت کار کردن با لامپ نیکسی، نه سلف و نه ماسفت هیچ‌کدوم داغ نمیشن، پس خیالت از بابت حرارت راحت باشه.

وقتی مدار رو راه می‌ندازی و لامپ‌ها روشن میشن، تازه جذابیت کار خودش رو نشون میده. نور نارنجی و گرم این لامپ‌ها واقعا مسحورکننده‌است. لامپ‌های نیکسی مدل‌های مختلفی دارن. مثلا مدل IN-1 شاید بین خیلی‌ها محبوب نباشه، اما برای شروع کار بد نیست.

مدل‌های استوانه‌ای مثل IN-16 یا لامپ‌های بزرگ و لوکسی مثل IN-18 ظاهر جذابی دارن. اما اگه دنبال گزینه‌های در دسترس هستی، لامپ‌های نیکسی روسی مثل IN-4 و IN-12 (که اعداد از بالا دیده میشن) انتخاب‌های بی‌نظیری برای ساخت یک ساعت دست‌ساز هستن.

خب، این هم از یک منبع تغذیه ولتاژ بالای عالی برای پروژه‌های خاصت! از این مدار می‌تونی برای ساخت ساعت‌های نیکسی جذاب، راه‌اندازی لامپ‌های خلأ یا هر پروژه‌ای که به ولتاژ بالا نیاز داره استفاده کنی.

این تازه شروع کاره و می‌تونی این مدار رو به عنوان یک ماژول پایه توی پروژه‌های خیلی بزرگترت به کار ببری و حتی اون رو شخصی‌سازی کنی.

اگر این مدار رو ساختی، حتما عکس پروژه‌ات رو توی اپلیکیشن آیسی‌مدار با بقیه بچه‌ها به اشتراک بگذار تا همگی از دیدن دست‌سازهات لذت ببریم. موفق باشی و پرانرژی به ساختن ادامه بده! ]