El convertidor de impulso del temporizador 555 no cumple con las especificaciones

Se necesitan casi 2 mA solo para cargar y descargar la puerta de su MOSFET. También está desperdiciando alrededor de 5 mA en R1, ya que está conectado a tierra a través del pin 7 aproximadamente la mitad del tiempo. Su divisor de retroalimentación de voltaje está extrayendo aproximadamente 1 mA del riel de alto voltaje, lo que se traduce en más de 20 mA en la entrada.

Hay un problema con el uso de un 555 para controlar un MOSFET grande: la corriente de salida limitada del 555 significa que el MOSFET no puede cambiar rápidamente de completamente apagado a completamente encendido y viceversa. Pasa mucho tiempo (en términos relativos) en una región de transición, en la que disipa una cantidad significativa de su potencia de entrada en lugar de entregar esa potencia a la salida. El MOSFET tiene una carga de compuerta total de 63 nC y el 555 tiene una corriente de salida máxima de aproximadamente 200 mA, lo que significa que se necesita un mínimo de 63 nC/200 mA = 315 ns para cargar o descargar la compuerta. Si está utilizando un CMOS 555, la corriente de salida es mucho menor y el tiempo de conmutación es correspondientemente más largo.

Si agrega un chip de controlador de compuerta entre el 555 y el MOSFET (uno que sea capaz de corrientes máximas de 1-2A), verá un marcado aumento en la eficiencia general. Un chip controlador de refuerzo real a menudo tendrá estos controladores integrados.

Si se toma en serio el desarrollo de convertidores de potencia de modo conmutado, definitivamente necesita obtener un osciloscopio para que pueda ver estos efectos por sí mismo.

Ese diseño del regulador también es bastante malo por otra razón. La potencia a través de un convertidor de modo elevador se regula variando el ciclo de trabajo del elemento de conmutación. En este circuito, la retroalimentación se crea mediante el uso de un transistor para reducir el nodo de voltaje de control del 555, lo que reduce el umbral de conmutación superior. Sin embargo, debido a la forma en que está construido el 555, esto también reduce el umbral de conmutación inferior en una cantidad proporcional. Esto significa que el cambio en el ciclo de trabajo a medida que aumenta el voltaje de salida es mucho menor de lo que podría pensar. Tiene un efecto mayor en la frecuencia de los pulsos de salida, pero esto no es relevante. Nuevamente, cambiar a un chip controlador de impulso adecuado resolvería este problema.

Por cierto, la parte del "regulador" del circuito NO usa el voltaje de entrada como referencia, usa el voltaje directo de la unión BE de Q1 como referencia.

Como señala Spehro, un inductor de 100 µH a una frecuencia de conmutación de 30 kHz (tiempo de activación nominal = 16 µs) con una fuente de 9 V alcanzará una corriente máxima de 1,44 A. Esto es realmente abusar muchísimo de una batería de 9 V. , sin mencionar las pérdidas I ^{2 R tanto en el inductor como en el MOSFET.} Esto también está incómodamente cerca de la corriente de saturación del inductor, lo que solo exacerba las pérdidas.

Ese inductor tiene un valor bastante pequeño para la frecuencia de conmutación y el voltaje de entrada relativamente bajos; asegúrese de que el que está usando no se sature con unos pocos amperios.

Si el tiempo de encendido es del orden de 20 microsegundos y el inductor comienza desde cero, llegará a un par de amperios (estimación al dorso del sobre).

Sospecho que si lo prueba con un CMOS 555 a (digamos) el doble de frecuencia (reduzca el límite a 1nF) y un inductor mejor, puede ver una mejora espectacular en la eficiencia.

Dave hace excelentes puntos (+1 de mí) sobre lo apestoso que es el circuito y parece derivarse de este circuito al omitir resistencias, capacitores, cambiar el diodo, etc. La página brinda una explicación del circuito como un proyecto para encender nixies http://www.dos4ever.com/flyback/flyback.html

He estado experimentando con un circuito similar , y creo que el principal problema aquí es que 0,8 mA en un solo Nixie no es suficiente carga para que este circuito sea particularmente eficiente:

• Como han señalado otros, el "costo fijo" de este circuito de control 555 es relativamente alto e inevitable.
• Pero aumente la corriente o maneje múltiples Nixies y las cosas mejorarán rápidamente.
• por ejemplo, al conducir un IN-14 a 0,39 mA, veo una eficiencia del 11 %, pero aumente eso a 2 mA y la eficiencia aumenta al 22,2 %

Otro factor a tener en cuenta es el amortiguador R3/C3 en el FET:

• si bien reduce el timbre en el inductor, no veo ningún impacto significativo en la salida, por lo que podría decirse que no es útil en esta aplicación
• pero viene con un costo en eficiencia (proporcional a la capacitancia)
• los valores seleccionados de 100pF/2.2kΩ son probablemente óptimos; esto debería amortiguar significativamente el zumbido y quizás cueste solo 1-2% en eficiencia. Pero es posible que le interese comparar los resultados si reduce esto a 30pF o incluso excluye el amortiguador por completo.