При ремонте аппаратуры часто требуется проверить - не происходит ли пробой в том или ином транзисторе, конденсаторе или ином компоненте при рабочем напряжении. Если это напряжение превышает несколько вольт, то с помощью обычного тестера (мультиметра ) сделать это затруднительно. Описанный в данной публикации высоковольтный тестер компонентов (ВТК) позволяет выявить элементы в которых происходит пробой или повышенная утечка при напряжении от 30 В до 800 В постоянного тока. Встроенный миллиамперметр измеряет ток утечки в пределах 0... 30 мА с разрешением 10 мкА. ВТК также позволяет оценивать исправность варисторов, защитных диодов (супрессоров) и разрядников, определять их напряжение ограничения. С помощью ВТК удобно формовать электролитические конденсаторы. Также ВТК можно использовать в качестве маломощного стабилизированного источника высокого напряжения.
Питается ВТК от источника постоянного напряжения 12...25 В. Потребляемый ток в отсутствии нагрузки не превышает 0.1 А. Автор использует для питания устройства лабораторный источник питания, настроенный на выходное напряжение 24 В.
Внешний вид устройства представлен на рис. 1. На фотографии ВТК измеряет напряжение ограничения варистора.
Структурная схема ВТК представлена на рис. 2.
Регулируемый источник высокого напряжения (РИВН) вырабатывает стабилизированное напряжение, которое можно изменять в пределах от 30 В до 800 В. При выключении испытательного напряжения узел разряда конденсаторов обеспечивает быстрый разряд выходных электролитических конденсаторов, входящих в состав РИВН. Это повышает удобство и безопасность при эксплуатации ВТК. Переключатель SA1 позволяет выбрать желаемую величину резистора, ограничивающего ток через проверяемый компонент. Вольтметр показывают напряжение на проверяемом компоненте, а миллиамперметр - протекающий через него ток.
Схема электрическая принципиальная ВТК представлена на рис. 3.
В качестве РИВН используется доработанный модуль YH11068А. Он представляет собой стабилизированный повышающий преобразователь DC-DC. Данный модуль можно приобрести на многих известных торговых площадках. В интернете имеется достаточно материалов с описанием его параметров, а также рекомендации по использованию и модернизации. Методика доработки модуля для его использования в составе ВТК описана ниже. Выключатель SA1.1 служит для того, чтобы включать (SA1.1 разомкнут) и выключать (SA1.1 замкнут) повышающий преобразователь. Переключатель SA2 позволяет выбрать один из двух диапазонов выходного напряжения: 30...400 В или 60...800 В. Диод VD2 защищает РИВН от воздействия высокого напряжения, которое может поступать с выхода ВТК, если к устройству подключен конденсатор. Переключатель SA3 позволяет выбрать желаемое значение выходного сопротивления устройства. Для измерения напряжения на выходе ВТК и тока через проверяемый компонент служит комбинированный V/A метр, представляющий собой широко распространённый 3-х разрядный цифровой измеритель, который также легко приобрести на известных торговых площадках. Обычно он продаётся под названием "100V 10A Voltmeter Ampermeter". Его, как и модуль YH11068A, потребуется немного доработать. Резисторы R11...R18 образуют делитель 1:10, понижающий выходное напряжение до значений, которые может измерять V/А метр. Подстроечный резистор R12 позволяет откалибровать показания вольтметра. Конденсатор C3 уменьшает уровень высокочастотных помех, поступающих на вход вольтметра со стороны РИВН. Диоды VD3 и VD4 защищают от перегрузок амперметр, входящий в состав измерителя. Стабилизатор DA1 служит для питания V/A метра напряжением 9 В. На полевом транзисторе VT1 собран узел разряда конденсаторов. При замыкании SA1.2 этот транзистор открывается и через резисторы R3 и R4 разряжает электролитические конденсаторы, входящие в состав РИВН. Разряд конденсаторов, которые могут быть подключенных к выходу ВТК, при этом также ускоряется. Диод VD1 защищает устройство от подачи питающего напряжения в неправильной полярности. Если такая защита не требуется, то его можно исключить.
Схема электрическая принципиальная модуля YH11068А представлена на рис. 4.
Эта схема взята из интернета с сохранением оригинальных обозначений и нумерации элементов. Для использования в составе ВТК в данный модуль требуется внести ряд изменений, представленных на рис. 5.
Внешний вид модуля после доработки представлен на рис. 6 и 7.
В исходном виде модуль выдаёт два напряжения, симметричных относительно земли. В данном случае симметричные напряжения не требуются, по этому выходной выпрямитель следует переделать в соответствии с приведённой схемой. Электролитические конденсаторы C11 и С12 10 мк х 400 В рекомендуется заменить на более высоковольтные 10 мк х 450 В. Автор расположил их на дополнительной плате, приклеенной к основной. Резистор R29 позволяет увеличить максимальное напряжение на выходе модуля до 800 В (изначально оно было несколько меньше). Общая точка обмоток трансформатора L2 и L3 в исходном модуле подключается к общему проводу. Это соединение необходимо разорвать. Сделать это без демонтажа трансформатора крайне затруднительно. Для отпайки трансформатора можно воспользоваться популярным способом, связанным с использованием сплава розе или сделать это как-либо иначе.
Диод D8, образующий цепь выключения модуля, припаян к разъёму FAN, соединение которого с шиной питания перерезано (вентилятор в данном случае не требуется).
Подстроечный резистор VR1 необходимо удалить и припаять на место его выводов провода, идущие к вынесенному на переднюю панель устройства переменному резистору с номиналом 100 кОм, который используется для регулировки выходного напряжения. В качестве этого резистора рекомендуется применить высококачественный многооборотный резистор или, при его отсутствии, цепочку из двух последовательно включенных переменных резисторов - 100 кОм и 10 кОм для грубо-точной регулировки.
В процессе отладки выяснилось, что при некоторых значениях выходного напряжения система стабилизации теряет устойчивость. При этом напряжение на выходе модуля колеблется с частотой в несколько Герц. Амплитуда этих колебаний - около 10 В. Устранить данный дефект удалось с помощью корректирующей цепочки R30, С13. Конденсатор С13 должен иметь допустимое напряжение не ниже 450 В. Поскольку такой конденсатор имеет большие габариты разместить его на плате модуля не удалось. Автор разместил данную цепочку вне модуля.
Доработка V/A метра сводится к замене шунта амперметра на резистор сопротивлением 10 Ом. Внешний вид V/A метра после такой доработки показан на рис. 8.
После замены шунта амперметр показывает величину тока в миллиамперах. Максимальное показание - 30 мА. Если ток превысит это значение, то на табло по прежнему будет число 30.0. Индикация перегрузки разработчиками модуля не предусмотрена. Это обстоятельство надо иметь в виду при эксплуатации ВТК.
Монтаж ВТК выполнен навесным способом. Для соединения элементов, находящиеся под высоким напряжением, использовался провод МГТФ, который дополнительно был помещён в фторопластовые изолирующие трубки. Модуль YH11068А после доработки был тщательно отмыт от флюса и высушен в термостате. После этого печатная плата модуля в зоне расположения высоковольтных элементов была покрыта тремя слоями акрилового лака "Plastik-71".
Отладка устройства сводится к подстройке R12. Для этого следует подключить к выходу ВТК исправный мультиметр, имеющий предел измерения постоянного напряжения не ниже 600 В. Ориентируясь по его показаниям нужно установить выходное напряжение ВТК равным 590 В, а затем с помощью R12 добиться тех же показаний на табло ВТК.
Максимальное напряжение на выходе ВТК можно откорректировать подбирая резистор R29, установленный в модуль YH11068A в ходе доработки (см. Рис 5).
При эксплуатации ВТК рекомендуется начинать проверку компонента на минимальном напряжении. Увеличивать напряжение следует постепенно - до достижения желаемого значения или до появления тока утечки. После завершения проверки выходное напряжение следует вернуть к минимальному значению, после чего выключить преобразователь и убедиться, что напряжение на выходе ВТК снизилось до безопасного значения. Только после этого можно отключать проверенный компонент и, при необходимости, подключать следующий.
В заключении автор считает необходимым напомнить, что ВТК является источником высокого напряжения. Небольшие габариты модуля YH11068А не должны вводить в заблуждение. Это достаточно мощный преобразователь. При отладке, как и при эксплуатации ВТК, следует выполнять все требования техники безопасности.
Скачать список элементов (PDF)
Автор: Starik
