Как можно улучшить множитель напряжения?

Я работаю над блоком питания Nixie, но я бы хотел его улучшить.

• У меня есть 4x9V батареи в серии для общего количества 36V для переключения между множителями.
• (TTL) 555 таймер работает только с нестабильной первой 9В батареи для создания 8,5-иш вольт квадратные волны, 10 кГц (или любую частоту , которую вы хотите, я думаю), ок. 50% пошлина
• Выход 555 управляет затвором N-канального полевого транзистора BS170 .
• МОП - транзистор сток подключается к 36В через резистор примерно 1.2kΩ. Это сопротивление должно быть как можно ниже, чтобы протолкнуть ток в:
• 6-ступенчатый множитель Кокрофта-Уолтона , который дает хороший выход ~ 220 В постоянного тока без нагрузки. К сожалению, он падает примерно до 155 В постоянного тока при нагрузке резистором 47 кОм, включенным последовательно с лампой.

Что мне нравится в этой схеме:

• Это работает ™
• Он может быть построен из очень общих частей, которые я, вероятно, буду иметь под рукой, например:
• Не требует никаких индукторов.
• Он не требует специализированных микросхем, таких как повышающие преобразователи.
• Для каждой ступени требуются только конденсаторы и диоды с номинальным напряжением, а не полный Шебанг.
• Вылетает Мультисим.

Что мне не нравится в этой схеме:

• Выходное напряжение падает до ~ 155 В пост. Тока при нагрузке всего ~ 600 мкА.
• Я слишком глуп, чтобы думать о лучшем способе переключения 36В через множитель:
• В то время как выходной сигнал таймера 555 высокий, я теряю более 1 Вт на резисторе стока только для управления множителем.
• Входное напряжение умножителя сдерживается резистором стока.

Как я могу:

• сделать улучшения, которые могут позволить получить ~ 10 мА при падении выходного напряжения менее 40 В?

Я пытался:

• Замена раздела драйвера MOSFET чем-то вроде этого:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Я выпил довольно много транзисторов, пробуя этот инвертор. Как показано, затворы инвертора тянут до 36 В резистором 10 кОм. Возможно ли, что время зарядки затвора разрушило транзисторы?

РЕДАКТИРОВАТЬ: я только что понял, что максимальные номинальные значения напряжения затвор-источник на обоих полевых транзисторах инвертора составляет ± 20 В. Это объясняет, почему они жареные. Хм, может, вместо одного 10 кОм, я мог бы сделать делитель напряжения для управления каждым затвором отдельно?

• читая статью в Википедии о методах улучшения:

По этим причинам умножители непрерывного действия с большим числом ступеней используются только там, где требуется относительно низкий выходной ток. Эти эффекты могут быть частично компенсированы путем увеличения емкости на нижних ступенях, увеличения частоты входной мощности и использования источника питания переменного тока с прямоугольной или треугольной формой волны.

• изучение других популярных конструкций блоков питания Nixie, таких как эти .

Я подозреваю, что более эффективное переключение 36В через множитель будет иметь большое значение для повышения производительности.

РЕДАКТИРОВАТЬ / РЕЗЮМЕ: Более эффективное переключение 36 В на множителе имело большое значение для повышения производительности. Как предположили несколько человек, что-то под названием «push-pull» было быстрым решением. КМОП-инвертор с раздельными заслонками делает зарядный насос гораздо более эффективным:

Напряжение питания теперь составляет ~ 216 В при нагрузке двумя лампами, что является огромным улучшением:

Вам необходимо отказаться от Rd от вашей первой схемы и использовать двухтактный выход с низким импедансом, как во второй схеме. Тем не менее, как вы правильно сказали, 36v поджарит ворота 20v VGS FET. Есть несколько фетров с Vgsmax более 20 В, и ни одного, насколько мне известно, с более чем 30 В.

Среди вариантов использовать

a) подходящие регуляторы уровня для управления воротами FET, здесь хорошо подойдут небольшие биполяры
b) трансформатор с управляющим затвором (хотя обычно используется только для приложений
с более высокой мощностью) c) как с двухтактным приводом 18 В от двух батарей, но в двухтактных потяните, как это ...

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Я проиллюстрировал 4 этапа здесь, расширение на несколько этапов очевидно.

Я не подключил верхний конденсатор. Есть два варианта

а) Стиль Кокрофта Уолтона, где вы ограничены максимальным напряжением. Здесь вы бы подключили C5 к перекрестку D1 / D2. Это допускает низкое напряжение на каждом конденсаторе, но приводит к высокому выходному сопротивлению. Также известный как каскад Виларда, хотя изобретен Грейначером.

b) Стиль заправочного насоса Диксона, что приводит к значительно более низкому выходному сопротивлению. C5 подключается обратно к ведомому концу C2. Это означает, что для C5 требуется более высокое номинальное напряжение, но если вы можете дешево получить крышки с подходящим номинальным напряжением, обычно доступны 250 В или даже 400 В, то эта конфигурация имеет намного более низкое падение напряжения с током.

$R_D$$\gg 36V$

Но убедитесь, что

• $V_{DS,max}$
• $I_{D,max}$

36 В на воротах уничтожат устройства. Вы должны найти правильные схемы управления MOSFET.

$|V_{GSS}| < 20~V$

$R_1$$3.3 ~k\Omega$

как множитель напряжения, его выходной ток обратно пропорционален выходному напряжению. Таким образом, чтобы увеличить выходной ток, у вас есть два варианта, не выходя из топологии:

1) увеличить ток привода: 555 может выдавать 200 мА, а ваш bs170 - несколько мА. вы можете попробовать эмиттер-последователь в качестве буфера; или выделенный водитель;

2) увеличьте напряжение привода: запустите все это при максимально возможном напряжении;

если бы я был тобой, я бы сначала попробовал управлять множителем напрямую с 555. если это не обеспечивает достаточного тока, подумайте о другом подходе, таком как повышающий преобразователь.

Какие батареи вы используете? Внутреннее сопротивление батареи 9 В может быть довольно высоким. Я думаю, что обычный щелочной может обеспечить только около 3 ампер из-за этого. 36 В * 3 А / 220 В составляет около 500 мА на выходе без учета каких-либо потерь в цепи. Я думаю, что аккумуляторы могут работать лучше.