Несколько важных измерений.

Проделаем ещё несколько важных измерений, чтобы кое-что уточнить. Прежде всего, сравним процессы переключения транзисторов при работе на холостой ход и на разряд. Я понимал, что разница может быть очень существенной, но как-то не сравнивал реальные осциллограммы.
Вначале – режим ХХ. Вот он:

Видим, что частота колебаний довольно низкая, всего 56 килогерц и определяется вовсе не насыщением трансформатора, а процессами в силовом трансформаторе и во всей выходной цепи. Колебания тока - явно синусоидальные. Очень похоже на то, что одна полуволна проходит через транзистор, другая – через обратный диод. И то же самое – для второго транзистора. 

А это - фронт и спад напряжения на стоке нижнего транзистора, под "лупой"

Видим, что закрываются транзисторы довольно медленно – порядка двухсот наносекунд. А вот открываются – примерно за 30 наносекунд. 

Заметим, что закрывание транзистора происходит при токе около одного ампера. Выходная ёмкость транзистора IRF840 – примерно 200 пФ. Это по паспорту. Плюс паразитные ёмкости. Напряжение на закрытом транзисторе – 300 вольт. Следовательно, заряд выходной ёмкости составит величину: 

Q = 300 В * 200*10^-12 =60 нКл

Током в один ампер этот заряд вытащится за время порядка: t = 60нКл / 1 А = 60 нс.  Если эту величину принять за постоянную времени, то полное время рассасывания будет порядка 200 нс, что соответствует осциллограммам. 

Теперь полная мощность – работа на разряд. Вот осциллограмма: 

Видим, что частота колебаний выросла почти вдвое и определяется теперь именно насыщением трансформатора. Без каких-либо задержек. 

Напряжение на разряде – порядка трёхсот-четырёхсот вольт. Разряд горит примерно там же, где и загорелся – в самом узком месте зазора, на примерно 1 мм. 

Ток транзисторов – почти идеальная пила. Это потому, что на первичной обмотке напряжение всего десяток-другой вольт, а всё остальное напряжение из ста пятидесяти вольт падает на индуктивности токоограничивающего дросселя. 

А вот аналогичная осциллограмма, только разряд поднялся вверх по «рогам» и стал значительно длиннее. Выросло и его рабочее напряжение . 

Теперь это величина порядка 1,3 – 1,5 кВ. Ток первичной обмотки почти не изменился, только вершины треугольников чуть-чуть завалились. Ведь напряжение на индуктивности дросселя стало чуть меньше из-за того, что теперь чуть большая часть падает на первичке. 

Частота колебаний – чуть за сотню. 

Ну и снова с «лупой» взглянем на фронты переключения транзисторов.

Видим, что переключение происходит за время порядка пятидесяти наносекунд или даже меньше (для одного транзистора) Почему? Можем сказать, что заряд выходной ёмкости рассасывается током порядка пяти ампер или даже больше, что в пять раз больше, чем в режиме холостого хода. Вот и получается закрывание в несколько раз быстрее. 

Ну и на закуску, снова осциллограмма самого начала работы преобразователя: 

Видим, что за первые четыре периода происходит зарядка ёмкостей умножителя напряжения. В это время работа идёт почти на короткое замыкание и частота высокая, порядка ста килогерц. Напряжение достигает целых семи киловольт, как мы видим. 

А потом начинается перезарядка каких-то емкостей и преобразователь начинает работать на холостой ход. Напряжение чуть снижается, частота резко падает. Надо бы разобраться, какие это ёмкости перезаряжаются? Индуктивность дросселя мы уменьшить сейчас не можем – сильно возрастёт ток разряда. А вот с емкостями было бы интересно разобраться, чтобы повысить частоту. Скорее всего, это как раз ёмкости умножителя - других, кроме паразитных, там нет. Но надо всё равно более детально проверить это. Возможно, стоит вместо 470 пФ поставить 330 пФ. Вроде, в моих запасах есть и такие. Частота должна немного подрасти. 

 Можно, конечно, немного снизить напряжение на насыщающемся трансформаторе и на один-два витка увеличить число его витков. Но тогда снизится частота колебаний в режиме разряда. Значит, может немного вырасти ток. В общем, есть, где развернуться оптимизатору режимов… 

Но дело не только в этом. Посмотрим повнимательнее на зелёную осциллограмму. Видим, что напряжение на насыщающемся трансформаторе упало до нуля, то есть, трансформатор вошёл в насыщение и всё напряжение управления теперь падает на резисторе. А транзисторы не меняют своего состояния. Ну и что, казалось бы? А то, что теперь всё управляющее напряжение падает на резисторе и он жутко греется. Для иллюстрации прикинем грубо наш случай. Напряжение на управление – порядка 21 вольт. Сопротивление – 22 Ома. Полная мощность – 21 ^2 / 22 = 20 ватт! Да, это напряжение действует не всё время, а не больше половины периода. Ну, пусть 10 ватт. А у нас стоят два двухваттных резистора!!! Жуткая вонь и раскаляются резисторы очень быстро. 

Бороться пока будем так: снижаем напряжение управления до 15 вольт, немного увеличиваем номинал резистора. Скажем, до 33 Ом. Ну и обдув, естественно. Думаю, этого будет достаточно. И со снижением напряжения немного вырастет время до насыщения трансформатора, то есть, доля времени, когда вся мощность рассеивается на резисторе, упадёт тоже. Дело же не только в резисторе – поставим десятиваттный, это без проблем. Но этот ток же течёт через тонюсенькие провода на небольших кольцах и сильно их греет. 

Вот и будет что исследовать дальше. Но пока мотаем трансформатор для опытного образца…