4MHZ급 고주파 테슬라코일 제작기-5:완성 및 버스전압 40v구동

요번에 만든 4MHZ급 모스펫 드라이버와 신호발생기, 어제감은 코일과 GDT를 가지고 HFSSTC구동을 진행해보았습니다.

1차코일은 프로토타입 테슬라코일의 피드백안테나를 사용했고 FET은 16N50을 이용했습니다.

발진회로와 모스펫드라이버 회로의 전원은 LM2576-ADT로 12V를 줍니다. 모스펫 드라이버 회로가 전력을 얼마나 뽑아먹는지는 모르겠으나 어느정도 잘 되긴 합니다.

 

전체적인 구성모습.

예로부터 전원장치는 PC의 12V만 사용해오던터라 높은 전압의 전원을 이용하는것에 대해 뭔지모를 두려움을 가지고있습니다.

다 연결해놓고도 괜히 무서워서 몇분동안 망설이고있었네요;;

 회로부분 결선모습.

전력부는 슬라이닥스와 연결되어있기때문에 오실로스코프 두 채널에서 얻어지는 파형의 벡터를 빼는 방식으로 드레인파형을 감시했습니다. 하지만 30V를 입력해도 공진에 의해 드레인전압이 전압이득을 보기때문에 오실로스코프 관찰범위를 넘어가더군요..

변류기를 이용하거나 하는 다른방법을 찾아봐야겠습니다.

 

 

작동영상.

도면에 나온 시정값들은 100V 작동에 최적화된 값들일터이고 30V에서는 미스매칭이 될것인데 생각보다 스트리머가 잘 나옵니다.

하지만 모스펫 발열도 심하고 전류도 너무 많이 잡아먹습니다. 30V입력에 6A정도 소모하는데 도저히 100V근방까지 올려볼 엄두가 안납니다. 아마 CLASS-E매칭이 잘 이루어지지 않은것같은데 이를 해결하려면 우선 오실로스코프 문제부터 해결해봐야겠네요

 

90V이상 올려본 후 발진회로에 PLL까지 도입한 다음 케이싱작업에 들어가야겠습니다.

==========수정===================================

 

전류를 많이 잡아먹는 문제를 어느정도 해결했습니다.

공진점이 안맞는것이 원인이었고, GND와 연결된 구리판으로 공진점을 좀 더 세밀하게 맞춰주니 소비전류가 확 줄어들었습니다.

현재 40V까지 올려보았고 이상태에서 3~4A정도 잡아먹습니다. 이상태에서 안정적인 모습을 보여주고 전압을 더 올려도 큰 변화는 없을것같습니다. 2차코일을 휴지심에 대충감은것이라 그 자체로는 공진점이 잘 맞지 않기때문에 구리판을 이용해 공진점 미세 조정이 필요한데요, 스트리머가 어느정도 커지면 스트리머로 인해 2차코일과 대지간의 커패시턴스가 커지는 스트리머 로딩 현상이 발생하기때문에 

전압을 조금씩 올리면서 구리판을 세밀하게 재조정하는 과정이 필요합니다.

 

 

 

 

작동영상.

 

제가 목표로 삼던 전자의 달인님의 4MHZ HFSSTC의 동작(http://3happy3gong3.blog.me/220806304342)

 

과

https://www.youtube.com/watch?v=V77Pvg7txTo

의 동작에 어느정도 근접한것같아 뿌듯하네요. 대략 160~200W정도 되는듯 싶습니다.

아직 40V밖에 넣지 않았으니 코일을 PVC관에 다시 감고 100V까지 올리면 지금보다 화려한 스트리머를 낼 수있지 않을까 합니다.

 

 

사람이 자그마한 불을 보고 있으면 왠지모를 따스함과 안정감을 가지게 되는데 고주파의 스트리머도 비슷한것같습니다.

요동치는 코로나를 보고 있자면 아무 생각도 안하고 오롯이 그것에만 집중하게 되는것같습니다.

아마 스트리머가 발하는 복사열과 색감, 특유의 고요함때문에 그렇지 않을까 생각해봅니다.

 

회로의 전 부분에 걸쳐 발열을 많이 잡았기때문에 장시간 작동이 가능합니다.

전력측모스펫의 경우 펜을 달아주니 발열이 잘 느껴지지 않는 수준이고, 다른부분도 크게 문제될 점은 없어보입니다.

덕분에 오늘 이것을 완성하고 계속 스트리머만 바라보고 놀다가 다른 작업을 하나도 못했네요

 

아래는 크게 중요하진 않은 스트리머의 사진과 동영상입니다. 

 

 

코로나의 오묘한 색감이 인상적입니다.

 

스트리머의 고열로 인해 방전극이 산화됩니다.

방전극의 면적이 클수록 방열이 잘 되어 쉽게 녹진 않으나 커패시턴스가 커지게됩니다.

실험을 통해 적절히 트레이드오프를 볼 필요가 있습니다.

 

드라이빙 회로와 전력부 전경

 

아무래도 DRSSTC보단 HFSSTC가 좀더 까다로우니 감을 잃지 않게 동시에 진행하지말고 이것먼저 조립까지 끝낸후 순차적으로 진행해야겠습니다.