Pretvornik DC-DC v 200W 12V v 220V: 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Pozdravljeni vsi skupaj:)

Dobrodošli v tem navodilu, kjer vam bom pokazal, kako sem naredil ta DC-DC pretvornik 12 voltov do 220 voltov s povratnimi informacijami za stabilizacijo izhodne napetosti in zaščito pred nizko napetostjo baterije/ pod napetostjo, brez uporabe mikrokrmilnika. Čeprav je izhod visokonapetostni DC (in ne AC), lahko iz te enote poganjamo LED svetilke, polnilnike za telefon in druge naprave, ki temeljijo na SMPS. Ta pretvornik ne more delovati z indukcijsko ali transformatorsko obremenitvijo, kot je izmenični motor ali ventilator.

Za ta projekt bom uporabil priljubljeno krmilno vezje SG3525 PWM za povečanje enosmerne napetosti in zagotovitev potrebnih povratnih informacij za nadzor izhodne napetosti. Ta projekt uporablja zelo preproste komponente, nekatere pa so rešene iz starih računalniških napajalnikov. Začnimo graditi!

Zaloge

1. Feritni transformator EI-33 s klekljanjem (to lahko kupite v lokalni trgovini z elektroniko ali shranite v računalniškem napajalniku)
2. MOS -tranzistori IRF3205 - 2
3. 7809 regulator napetosti -1
4. SG3525 PWM krmilnik IC
5. OP07/ IC741/ ali kateri koli drug IC operacijskega ojačevalnika
6. Kondenzator: 0,1 uF (104)- 3
7. Kondenzator: 0,001uF (102)- 1
8. Kondenzator: 3.3uF 400V nepolarni keramični kondenzator
9. Kondenzator: 3.3uF 400V polarni elektrolitski kondenzator (lahko uporabite višjo vrednost kapacitivnosti)
10. Kondenzator: 47uF elektrolitski
11. Kondenzator: 470uF elektrolitski
12. Upor: 10K upori-7
13. Upor: 470K
14. Upor: 560K
15. Upor: 22 ohmov - 2
16. Spremenljiv upor/ prednastavitev: 10K -2, 50K - 1
17. UF4007 diode za hitro obnovitev - 4
18. 16 -polna IC vtičnica
19. 8 -polna IC vtičnica
20. Vijačne sponke: 2
21. Hladilnik za vgradnjo MOSFET -a in regulatorja napetosti (iz starega računalniškega napajalnika)
22. Perfboard ali Veroboard
23. Priključitev žic
24. Komplet za spajkanje

1. korak: Zbiranje zahtevanih komponent

Večina delov, potrebnih za izvedbo tega projekta, je vzetih iz nefunkcionalne računalniške napajalne enote. Iz takšnega napajalnika boste zlahka našli transformator in hitre usmerniške diode, skupaj z visokonapetostnimi kondenzatorji in hladilnikom za MOSFETS

2. korak: Izdelava transformatorja po naših specifikacijah

Najpomembnejši del pravilne izhodne napetosti je zagotoviti pravilno razmerje navitja transformatorja na primarni in sekundarni strani ter poskrbeti, da lahko žice prenesejo potrebno količino toka. V ta namen sem skupaj s klekljanjem uporabil jedro EI-33. To je isti transformator, ki ga dobite v SMPS. Morda boste našli tudi jedro EE-35.

Zdaj je naš cilj povečati vhodno napetost 12 voltov na približno 250-300 voltov in za to sem uporabil 3+3 zavoja v primarnem s sredinskim dotikom in približno 75 obratov na sekundarni strani. Ker bo primarna stran transformatorja prenašala večji tok kot sekundarna stran, sem skupaj uporabil 4 izolirane bakrene žice, da sem naredil skupino, nato pa jo navijal okoli klekljanja. To je žica 24 AWG, ki sem jo dobil v lokalni trgovini s strojno opremo. Razlog za to, da skupaj sestavimo 4 žice za izdelavo ene žice, je zmanjšanje učinkov vrtinčnih tokov in izboljšanje nosilca toka. primarno navitje je sestavljeno iz 3 zavojev, vsak s sredinskim dotikom.

Sekundarno navitje je sestavljeno iz približno 75 obratov ene bakrene žice, izolirane z 23 AWG.

Primarno in sekundarno navitje sta med seboj izolirana z izolacijskim trakom, navitim okoli klekljanja.

Za podrobnosti o tem, kako natančno sem izdelal transformator, si oglejte videoposnetek na koncu tega navodila.

3. korak: Oscilatorna stopnja

SG3525 se uporablja za generiranje nadomestnih taktnih impulzov, ki se uporabljajo za alternativni pogon MOSFET -ov, ki potiskajo in vlečejo tok skozi primarne tuljave transformatorja, in tudi za zagotavljanje povratne kontrole za stabilizacijo izhodne napetosti. Preklopno frekvenco lahko nastavite s časovnimi upori in kondenzatorji. Za našo uporabo bomo imeli preklopno frekvenco 50Khz, ki jo nastavi kondenzator 1nF na pin 5 in 10K upor skupaj s spremenljivim uporom na pin 6. Spremenljiv upor pomaga fino prilagoditi frekvenco.

Za več podrobnosti o delovanju SG3525 IC, tukaj je povezava do podatkovnega lista IC:

www.st.com/resource/en/datasheet/sg2525.pd…

4. korak: Faza preklopa

50Khz impulzni izhod iz krmilnika PWM se uporablja za alternativni pogon MOSFET -ov. K priključku vrat MOSFET sem dodal majhen 22 ohmski omejevalni upor skupaj z 10K uporovnim uporom za praznjenje kondenzatorja vrat. SG3525 lahko konfiguriramo tudi tako, da med preklopom MOSFET -a doda majhno mrtvo obdobje, da se prepriča, da nikoli niso vklopljeni hkrati. To naredimo tako, da med zatiče 5 in 7 IC dodamo 33 ohmski upor. Sredinski dotik transformatorja je povezan s pozitivnim napajanjem, druga dva konca pa se preklopita z uporabo MOSFET -ov, ki občasno povezujejo pot z maso.

5. korak: Izhodna stopnja in povratne informacije

Izhod transformatorja je visokonapetostni impulzni enosmerni signal, ki ga je treba popraviti in zgladiti. To se naredi z uporabo polnega mostičnega usmernika z uporabo hitrih obnovitvenih diod UF4007. Nato kondenzatorske baterije po 3, 3 μF (polarne in nepolarne kape) zagotavljajo stabilen enosmerni izhod brez kakršnih koli valov. Poskrbeti je treba, da je odčitavanje napetosti kapic dovolj visoko, da prenese in shrani ustvarjeno napetost.

Za uresničitev povratnih informacij, ki sem jih dal, sem uporabil uporniško omrežje delilnika napetosti 560KiloOhms in 50K spremenljiv upor, izhod potenciometra pa gre na vhod ojačevalnika napak SG3525 in tako s prilagoditvijo potenciometra dobimo želeno izhodno napetost.

6. korak: Izvajanje zaščite pred napetostjo

Zaščita pred prenapetostjo se izvede z operativnim ojačevalnikom v primerjalnem načinu, ki primerja napetost vhodnega vira s fiksno referenco, ki jo ustvari pin SG3525 Vref. Prag je nastavljiv z 10K potenciometrom. Takoj, ko napetost pade pod nastavljeno vrednost, se aktivira funkcija izklopa krmilnika PWM in izhodna napetost se ne ustvari.

7. korak: Shema vezja

To je celoten diagram vezja projekta z vsemi prej omenjenimi koncepti.

V redu, dovolj teoretičnega dela, zdaj pa si umirimo roke!

8. korak: Preizkusite vezje na ploščici

Pred spajkanjem vseh komponent na veroboard -u se morate prepričati, da naše vezje deluje in mehanizem povratnih informacij deluje pravilno.

OPOZORILO: pri ravnanju z visoko napetostjo bodite previdni ali pa vas lahko usodno šokira. Vedno imejte v mislih varnost in se ne dotikajte nobene komponente, medtem ko je napajanje še vklopljeno. Elektrolitski kondenzatorji lahko zadržijo naboj kar nekaj časa, zato se prepričajte, da je popolnoma izpraznjen.

Po uspešnem opazovanju izhodne napetosti sem izvedel nizkonapetostno izklopko in deluje brezhibno.

9. korak: Odločitev o umestitvi komponent

Zdaj, preden začnemo s postopkom spajkanja, je pomembno, da položaj komponent popravimo tako, da moramo uporabiti minimalne žice, ustrezne komponente pa postavimo tesno skupaj, tako da jih je mogoče enostavno povezati s spajkanjem sledi spajkanja.

10. korak: Nadaljevanje postopka spajkanja

V tem koraku lahko vidite, da sem postavil vse komponente za preklopno aplikacijo. Poskrbel sem, da so sledi MOSFET -ov debele, da prenesejo večje tokove. Poskusite tudi, da je kondenzator filtra čim bližje IC.

11. korak: Spajkanje transformatorja in povratnega sistema

Zdaj je čas, da popravite transformator in popravite komponente za popravek in povratne informacije. Omeniti velja, da je pri spajkanju treba paziti, da se visokonapetostna in nizkonapetostna stran dobro ločita in se je treba izogibati vsem kratkim hlačam. Visoko in nizkonapetostna stran bi morala imeti skupno točko, da bi povratne informacije delovale pravilno.

12. korak: Dokončanje modula

Po približno 2 urah spajkanja in prepričanju, da je moje vezje pravilno povezano brez kratkih stikov, je bil modul končno dokončan!

Nato sem s tremi potenciometri nastavil frekvenco, izhodno napetost in mejno napetost.

Vezje deluje tako, kot je bilo pričakovano, in daje zelo stabilno izhodno napetost.

S tem sem uspešno zagnal polnilnik za telefon in prenosni računalnik, saj gre za naprave, ki temeljijo na SMPS. S to enoto lahko preprosto zaženete majhne do srednje LED svetilke in polnilnike. Učinkovitost je tudi povsem sprejemljiva in se giblje od okoli 80 do 85 odstotkov. Najbolj impresivna lastnost je, da je brez obremenitve trenutna poraba le približno 80-90 miliAmp, zahvaljujoč povratnim informacijam in nadzoru!

Upam, da vam je ta vadnica všeč. Delite to s prijatelji in v spodnjem razdelku s komentarji objavite svoje povratne informacije in dvome.

Za celoten postopek izdelave in delovanje modula si oglejte video. Če vam je vsebina všeč, se naročite.:)

Se vidimo v naslednjem!