Flyback transformer audio modulation

フライバックトランス(FBT)を使ったプラズマスピーカーです

Flyback PWM Flyback PWM

フライバックトランスとは、直流の高電圧を作るための昇圧トランスです。
ブラウン管式のTVに使われており、電子銃から出た電子を蛍光面まで引っ張るための高電圧を生成します。

音が出る仕組み
フライバックトランスで高電圧を発生させ、アーク放電を起こしプラズマを発生させます。
放電が強くなれば空気が暖められて膨らみ、放電が弱くなれば空気が冷えて縮みます。
フライバックトランスはパルスで動作するので、放電の大小はパルスのデューティー比の大小でコントロールします。

電源部
24V1.3Aの電源モジュールを使います。
4700uFのコンデンサ×2で平滑しています。

ポリスイッチで過電流保護としています。
電流容量がもっと多ければ、放電距離も伸びるかな。

 

PWMモジュール
24V電源の一部をもらって、12Vにレギュレートしています。全て単電源で動作させます。
三角波発生回路は、周波数、波高、オフセットを調整できるようにしておきます。
周波数は30kHz程です。それより高くなると放電しにくくなります
オーディオ信号は6Vのオフセット上で処理し、程よく増幅したあと、絶対値回路を通して信号を+側に折り返します。
 *絶対値回路通さなくても音は出るかも、いや出そうです・・・
コンパレータで三角波とオーディオ信号を合成すれば、パルス幅変調が行えます。
デューティー比は60%~90%の間で動くようにします。(入力がなくても60%という意味)
50%以下になると放電が続かない恐れがあるからです。いろいろ試してみてください。
このPWM信号をFETドライバICに入力してFETを動かします。
主なICは、
オペアンプ: 4580D×4
コンパレータ: LM393
FETドライバ: TC4427

FET
SSTCの時と同じようにヒートシンクにつけて、ダイオード、コンデンサと一緒に端子台に取り付けます。
ドライバICから、FETのGate端子までの配線は極力短くします。
 この写真のセットアップは動きますが、良くない例です。

ICは2SK2847です。ON抵抗1.1Ωと少し高め。ヒートシンクの温度は50℃まで上昇します。
連続動作は注意が必要です。

写真など
フライバックトランス
壊れたモニタから取り出したジャンク品です。
1次巻き線は0.5mmエナメル線を35回位巻いています。
この巻き数が良いのか悪いのかわかりません
アルミの板に、低周波シールド銅箔テープを貼ってフライバックトランスから出るノイズがPWM回路に影響を及ぼさないようにしています。
初めFBTを横倒しにしてピンのある底面をPWM回路の方に向けていたのですが、ノイズだらけでまともに放電しませんでした。


放電の様子。

オーディオケーブルが+HVに触れていて危険です

撮影のあと、ピリっと感電しました。

 

 


回路図
フライバックトランス回路図

動作デモムービー
 上のは録音レベル低いので音を大きくして聞いてください

字幕解説つき(日本語/英語)

質問などお気軽に問い合わせください
コチラより


Flyback transformer Audio modulation Q&A

Webサイトのよくある質問をまとめました

Flyback transformer Audio modulation
Q: GateDriverはTC4427でないといけないのか? FETは2SK2847でないといけないのか?
A: 似たようなものならばなんでもよいはずです。
 POWER MOSFETは入力容量が大きいので、たくさん電流をながせるドライバが必要です。TC4427は1.5Aのドライブができますが、それで十分動きます。
私もたまたまあったものを使っただけなので、この回路図に倣う必要はまったくありません。

Q: ゲートドライバとかFETとかはどこで買えばいいの?
A: TC4427, 2SK2847限定で探しても取り扱っているお店は多くはないと思います。 
 ネット通販で買うか、お店の人に相談して取り寄せてもらいます
ネット通販はこちらを参考にしてください http://parts.hamazo.tv/e2024438.html

Q: 音が出ますがザラザラです。
A: FBT(フライバックトランス)はかなり電磁ノイズが出ます。上手くシールドして、PWM変調回路にノイズが飛ばないように工夫します。

Q: 放電が断続的です。ザザーバリバリ!と音がするばかりです。
A: 電流が足りないからです。電流を強化してアーク放電を作らなければいけません。
1.電源の容量を大きいものにする。24V-1A程の一次電源は必要です。
2.FBTの一次巻き線を大きくする。巻き線を増やすと2次側の出力電圧は低下しますが、電流は多く伝わります。放電ギャップをうんと狭くから始めて調整していきます。

Q: 放電しません
A: 一気に全部作らずに、まずはFBTを動かすことの練習から始めるとよいかもしれません。