Ultimamente, tenho mexido com os tubos Nixie, que exigem uma fonte de alta tensão (~ 150V-200V) para ligar.
Procurei um gerador simples de alta tensão e encontrei este circuito que usa um temporizador 555 para obter uma saída de alta tensão regulável e ajustável entre 170V e 200V.
Peguei todas as peças e prototipei em uma tábua de pão. Depois de conectar uma bateria de 9V e ter certeza absoluta de que ela não explodiria na minha cara (por exemplo, instalando uma tampa acidentalmente para trás), medi a tensão de saída e obtive uma boa saída de 210V sem carga e com o trimpot ajustado para dar tensão máxima.
Infelizmente, a tensão caiu para cerca de 170V assim que eu conectei o tubo Nixie. Eu medi exatamente quanta corrente estava fluindo e descobri que a configuração era apenas 15% eficiente. O circuito consome cerca de 100mA na entrada sem carga! O próprio tubo Nixie consumiu cerca de 0,8mA a 170V e a entrada consumiu cerca de 120mA.
Eu o reduzi a perdas devido a ineficiências na comutação (eu coloquei isso em uma placa de ensaio); então, passei a tarde criando uma versão PCB, seguindo cuidadosamente as diretrizes de layout de SMPS PCB que encontrei. Acabei substituindo o capacitor de saída C4 por um avaliado para 400V, uma vez que 250V ainda o estava cortando muito perto. Também usei tampas de cerâmica em vez das tampas de filme sugeridas no manual.
No entanto, ainda não havia diferença significativa na eficiência.
Notei também que a tensão de saída parecia variar proporcionalmente à tensão de entrada. Em 9V, daria tensões próximas a 170V com uma carga e cerca de 140V a 8V com uma carga.
Então, agora, estou começando a pensar que perdi algo óbvio ou esse circuito conversor de impulso é meio que uma merda. Desnecessário dizer que provavelmente estarei pesquisando outros projetos mais eficientes, mas ainda estou bastante interessado em descobrir por que esse circuito se comporta dessa maneira.
Suponho que a queda de tensão quando uma carga está conectada pode ser explicada pelo fato de o 555 não estar produzindo um ciclo de serviço longo o suficiente para a comutação, para que não haja energia suficiente sendo fornecida à saída.
A tensão de saída variável proporcional à tensão de entrada provavelmente pode ser explicada pela ausência de uma tensão de referência estável. O loop de feedback usa a tensão de entrada como referência, por isso é mais como um 'multiplicador' de tensão regulada.
Mas ainda não consigo descobrir para onde estão indo os 100mA da entrada quando não há carga. De acordo com as folhas de dados, os 555 temporizadores consomem muito pouca corrente. Os divisores de tensão de feedback certamente não chegam nem perto disso. Para onde está indo toda essa energia de entrada?
tl; dr alguém pode explicar ou me ajudar a entender por que esse circuito é péssimo?