DC-DC HV ojačevalni pretvornik: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

1. korak: Uvod v delovanje in elektroniko

Kako deluje pretvornik Boost? Osnovno načelo: Ojačevalni pretvornik deluje v dveh stopnjah, VKLOP in IZKLOP. V stopnji ON je polprevodno stikalo prevodno in v induktorju nastaja tok, ki proizvaja elektromagnetno polje, to polje shranjuje energijo. V fazi OFF polprevodno stikalo ne prevaja in elektromagnetno polje se zruši. Ko se polje zruši, energija, shranjena v njem, ne more uiti skozi polprevodniško stikalo, zato gre skozi diodo v obremenitev/kondenzator pri veliko višji napetosti. To se zgodi več tisoč krat na sekundo preko impulzov iz časovno čipa NE555, rezultat pa je, da lahko visokonapetostni kondenzator napolnite iz nizkonapetostnega vira. Spodaj je nekaj pomoči za tiste, ki ne poznate dobro elektronike. R-upor VR-spremenljiv upor (imenovan tudi potenciometer) B-baterija V-napetostni vir C-kondenzator D-dioda L-induktor U / IC integrirano vezje Q-tranzistor / IGBT M-MOSFET GND-ozemljitev (negativni priključek Baterija za prenosne aplikacije) Spodaj so prikazani nekateri diagrami in grafikoni, ki vam bodo v pomoč.

_ OGLEDI MOJO SPLETNO STRAN ZA VEČ PROJEKTOV: PRIHODNI EKSPERIMENTALNI SISTEMI

2. korak: Protoboard ojačevalni pretvornik 500V

Ta ojačevalni pretvornik je namenjen tistim z zmernimi izkušnjami z elektroniko.

Če imate vire, priporočam, da naredite različico te naprave s tiskanim vezjem, ker je enostavnejša, manjša in je manj verjetno, da ne bo uspela. Če prostor ni problem, pa lahko naredite različico protoboard.

To vezje zavzame najmanj 1,75 "x 1,5" x 1 "in lahko deluje od 8,4 V do 31,2 V Vhod in izhod največ 500 V (za vezje). Priporočam vsaj 12V vhod za baterijo.

NEVARNOST VELIKA NAPETOST Ta naprava lahko oddaja smrtonosne napetosti, kondenzatorji, ki jih polnite, pa lahko več ur shranjujejo smrtonosne naboje. Med delovanjem nosite elektrikarske rokavice in zaščitna očala ter upoštevajte vse varnostne ukrepe

Specifikacije:

Stroški projekta: -17 USD + Mouser za pošiljanje -5 USD + Dostava Coilcraft PCV -2-394-05L (Sledite povezavi in vnesite številko dela za nakup) -Povprečni skupni stroški z dostavo -35 USD -

Mere: 1,75 "x 1,5" x 1 "Vhodna napetost: 8,4 V do 31,2 V Izhodna napetost Razpon: 100 V do 500 V Izhodna moč:

- 12V vhod, največ 36 W +-20% napolnjena kondenzatorska banka 290J v 8 sekundah- 24 V vhodna moč 92 W največ +-20% napolnjena 1468J kondenzatorska banka v 16 s

Izhodna moč, izmerjena z 1-2 12V 34Ah svinčevo-kislinskimi baterijami za skoraj konstanten vir napetosti

Glavna omejitev, koliko energije lahko porabite iz baterij, je ESR baterij

--- Za najboljše rezultate so uporabljene baterije z visokim tokom ali baterije, namenjene napajalnim napravam RC --- NiCd so najboljši (z izjemo Li-poly) Za naslednje baterije je mogoče potegniti ocenjeno največjo moč ESR = enakovredna serijska upornost = Notranji upor

NiCD/NiMH 12V AAA ESR = 350-400mOhm 28-30W 12V AA ESR = 150-300mOhm 31-34W 24V AAA ESR = 700-800mOhm 60-80W 24V AA ESR = 300-600mOhm 75-85W

Opozorilo-Če porabite preveč toka iz baterij, lahko zmanjšate njihovo kapaciteto, življenjsko dobo in povzroči pregrevanje baterije, spremljajte temperaturo baterij.

Opomba: luknje Protoboard ne ustrezajo zatičem MOSFET in diode, vrtanje 1/32 luknje to reši, čeprav boste morda morali spajkati kable na sosednje blazinice.

Korak: Deli 500V pretvornika Protoboard Boost Converter

Orodja:

• Spajkalnik
• Električni spajkalnik (kolofon z jedrom 0,032 "prednostno)
• Antistatični zapestni trak
• Elektrikarske rokavice
• Varnostna očala

Materiali:-Protoboard (povezava je protoboard, ki sem ga uporabil, kompleti protoboardov) Deli, kupljeni pri Mouserju: U2-regulator napetosti-vhodna številka dela baterije-8,4 V do 12 V LF60CV-12V do 13,2 V LD1086V90-13,2 V do 16,8 V LM7809ACT- 16,8 V do 26,4 V LM7812ACT-26,4 V do 31,2 V LM317 Vsak TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Glej podatkovni list --- Preverite, ali je izhod 15 V za LM317 --- Za C1, C2, C3, in CT uporabljata nazivno napetost v skladu s tem: Napetost akumulatorja ………. Nazivna napetost kondenzatorja = 16V Pokrov = 25V Pokrov = 50V Pokrov-Vrsta C2 glede na uporabljeni regulator: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-C1 in C3 so keramični disk ali MLCC s 5% -20% ali od -20% do +80% ---- CT je keramični disk ali MLCC s 1% -10% ---- Vsi upori razen Rdiv1 so 1/10 W ali več --- 2 8-DIP vtičnice-C1- 0,33uF (330nF) ali More-C2-10uF-C3- 0,01uF (10nF) -CB1- Katera koli kondenzatorska banka, ki jo želite napolniti-CT-0,022uF (22nF) -LEDPWR- Označuje, da je napajanje uporabljeno-LEDREG- Označuje želeno napetost R eached-LEDGATE-Označuje, da NE555 napaja napetost v MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% ali bolje) -RB- 10kOhm (2% ali bolje)- Rdiv1- 1MOhm (2% ali boljši, 1/4W ali več) -Rdiv2- Uporabljena vrednost regulatorja (2% ali bolje) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22,3kOhmLM317 28kOhm-U1 in U1-U1 in Ra1 1 (isti čip)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm potenciometer (več obratov bo natančneje) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (uporabite RURG30120, če je to vaš prvi elektronski projekt) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Sledite povezavi in vnesite številko dela za nakup) PIN-ŠTEVILKE SO NA SEMETSKI KLIKNI NA "i" NA VRHU SHEMATIKE ZA VEČJI PREGLED

4. korak: Pretvornik za povečanje tiskanih vezij 500V

Če imate vire, vam močno priporočam, da namesto protokolarne naprave naredite ta pretvornik za povečanje tiskanega vezja. Izdelava tiskanega vezja po meri bo bolj kompaktna in bo imela veliko boljši videz. To vezje zavzame le 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "in lahko deluje od 8,4 V do 31,2 V in izhodno največ 500 V. Močno priporočam uporabo vsaj 12 V baterije, če je vaš cilj največja moč Velikost te različice lahko zmanjšate tudi na 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 ", če je induktor nameščen stran od vašega vezja, kot je v večini pušk za prepričanje. NEVARNOST VELIKA NAPETOST Ta naprava lahko odda smrtonosne napetosti in kondenzatorji, ki jih polnite, lahko več ur shranjujejo smrtonosne naboje, med delovanjem nosite elektrikarske rokavice in zaščitna očala ter upoštevajte vse varnostne ukrepe Specifikacije: Stroški projekta: - 20 USD + Mouser za pošiljanje - 5 USD + Dostava Coilcraft PCV-2-394-05L (Sledite povezavi in vnesite številko dela za nakup)-> = 15 USD + Dostava MPJA-Povprečni skupni stroški pri pošiljanju-<50 USD-Vhodna napetost: 8,4 V do 31,2 V Območje izhodne napetosti: 100V do 500V Izhodna moč: - TEST 1-12V vhod 48W max +-20% napolnjena kondenzatorska baterija 290J v 6s - TEST 2 - 12V vhod 45W max +-20% napolnjena 1160J kondenzatorska banka v 26s - 24V vhod Izhodna moč TBD, izmerjena z 1-2 12V 34Ah svinčevo-kislinskimi baterijami za skoraj konstanten vir napetosti Vsak preskus je bil izveden 5-krat, od tega je prikazan najboljši. Glavna omejitev, koliko energije lahko črpate iz baterij, so akumulatorji ESR --- Za najboljše rezultate so uporabljene baterije z visokim tokom ali baterije, namenjene napajalnim napravam RC --- NiCd so najboljši (z izjemo Li- poly) Za naslednje baterije je mogoče izračunati ocenjeno največjo moč ESR = Enakovredna serijska upornost = Notranja odpornost Uporabite lahko alkalne, vendar močno priporočam polnilne baterije z visokim tokom. Nižje napetosti se lahko uporabljajo, vendar pričakujte nižjo izhodno moč. NiCD/NiMH 12V AAA ESR = 350-400mOhm 28-30W 12V AA ESR = 150-300mOhm 31-34W 24V AAA ESR = 700-800mOhm 60-80W 24V AA ESR = 300-600mOhm 75-85W Opozorilo-Črpanje prevelikega toka iz vaše baterije lahko zmanjšajo kapaciteto, življenjsko dobo in povzročijo pregrevanje baterij, pri testiranju spremljajte temperaturo baterije.

5. korak: Deli pretvornika za povečanje tiskanega vezja 500V

Orodja:

• Spajkalnik
• Električni spajkalnik (kolofon z jedrom 0,032 "prednostno)
• Antistatični zapestni trak
• Elektrikarske rokavice
• Varnostna očala
• Plastični ali stekleni zabojnik za več tesnilnih zapor, ki preprečuje puščanje (primer)

Materiali: MPJA ali Amazon:

• Železov klorid (dobite večji paket, če nameravate izdelati več vezij)
• 2 po RESIST PEN ali Industrial Sharpie
• BAKRENA PLOŠČA (za ta projekt izberite 3 x 5, 4 x 6 ali 6 x 9)

Deli, kupljeni pri Mouserju: Za C1, C2, C3 in CT uporabite napetost v skladu s tem: Napetost akumulatorja ………… Nazivna napetost kondenzatorja = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Regulator napetosti- DPAK (TO-252) Številka dela vhoda akumulatorja-8,4 V do 12 V LF60ABDT-12 V do 13,2 V LF90ABDT-13,2 V do 16,8 V MC7809E-16,8 V do 26,4 V MC7812E-26,4 V do 31,2 V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)- Tip C2 v skladu z uporabljenim regulatorjem: --LF60ABDT elektrolitičnoLF90ABDT elektrolitičnoMC7809E keramikaMC7812E keramikaLM317M elektrolitsko-C1, C3, C4 in C5 so MLCC SMD/SMT 5% -20% ali -20% do +80% ---- CT je MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Vsi upori razen Rdiv1 so 1/10W ali več-4-mestna številka po vrednosti je velikost (tj. 0805 ali 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0,22uF (220nF) 0805-C4- 0,01uF (10nF) 0805-C5- 0,01uF (10nF) 0805-CB1- katera koli kondenzatorska banka, ki jo želite napolniti-CT- 0,022uF (22nF) 0805-LEDPWR- označuje moč se uporablja 1206-LEDREG- označuje doseženo želeno napetost 1206-LEDGATE- označuje, da NE555 napaja napetost e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% ali bolje) 0805-RB-10kOhm (2% ali bolje) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% ali bolje, 1/4W ali več) 1206-Rdiv2- 0805 Uporabljena vrednost regulatorja (2% ali bolje) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22,3kOhmLM317M 28kOhm-SW1-Rated za večji vhodni tok in 5-6 UA Čip)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10 kOhm potenciometer (več obratov bo natančneje) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Prosimo, uporabite RURG30120, če je eden od vaših prvi elektronski projekti) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Sledite povezavi in vnesite številko dela za nakup) PIN ŠTEVILKE SO NA SEMETSKEM KLIKNU NA "i" NA VRHU SHEMATIKE ZA VEČJO PRENESI ZMOGLJEN POGLED

Korak 6: Konstrukcija pretvornika za povečanje tiskanega vezja 500V

Prvi korak pri izdelavi tiskanega vezja je oblikovanje vaše PCB plošče z uporabo DipTrace (kliknite povezavo in prenesite brezplačno programsko opremo DipTrace 2) Uporabite lahko tudi postavitev tiskanega vezja, prikazano na spodnjih slikah. to lahko storite na dva načina: z uporabo laserskega tiskalnika (hiter, enostaven in če ga najdete za izposojo, ga priporočam) in sledenje roki (ZELO ČASNO PORABA) - LASERSKI TISKALNIK - MREŽNI TISKALNIKI NE BODO DELOVALI PO TEJ POVEZAVI, DA SE NAUČITE Kako narediti ploščo iz PCB -ja Orodja:

• Baker oblečen
• Industrijski razred ali se upirajte trajnemu označevalcu (industrijski razred Sharpie najdete na Lowesu)
• Likalnik / likalna deska
• Jedilnik (železov klorid)
• Plastični ali stekleni zabojnik za več tesnilnih zapor, ki preprečuje puščanje (primer)

Če slučajno imate laserski tiskalnik, preprosto vzemite katalog, telefonski imenik ali časopisni papir. To je vrsta poceni papirja, ki je zelo lahek in kar je najpomembneje, da v vodi razpade, preizkusite kos papirja v vodi, da se prepričate. Papir boste morali prilepiti na običajen list za tiskalnik (prikazano na sliki spodaj). Lepiti ga morate le na vrh lista, pri tem pazite, da bo čim bolj raven na listu tiskalnika, da bo podaja skozi tiskalnik, da se ne zmečka. Prenesite spodnjo datoteko (Boost Converter, SMT2) (Prenesti boste morali brezplačno programsko opremo DipTrace 2). Odprite datoteko in kliknite Predogled tiskanja pod Datoteka. Prepričajte se, da so izbire predmetov, kot je prikazano na sliki, in polje Ogledalo označeno. Kliknite Natisni, V oknu za tiskanje izberite Lastnosti. V oknu Properties (Lastnosti) izberite zavihek grafike in V Darkness Square (Kvadrat teme) izberite DARK (Temno). Papir z poceni papirjem vstavite v tiskalnik in kliknite Natisni. Vaš papir bi moral izgledati kot na 5. sliki. Uporabite to za dimenzioniranje tiskanega vezja in bakreno oblečeno rezanje z Dremel ali namizno žago, počasi rezanje. Vklopite likalnik in ga nastavite na najvišjo nastavitev (običajno bombaž). Počakajte, da se segreje … Med čakanjem temeljito očistite svoj bakreno obložen kos z vročo vodo in milom, kos temeljito posušite. Ko se likalnik končno segreje, položite baker oblečen na likalno desko z bakreno stranjo navzgor. Izrežite lasersko natisnjeno postavitev tako, da je velikosti kosa, oblečenega z bakrom. Kos papirja s tonerjem postavite navzdol in likalnik položite navzdol na papir in baker. Potisnite navzdol z zmerno silo in počakajte nekaj minut. Bakren in papir bi morali zdaj zlepiti skupaj. Košček, ki bo vroč, položite v posodo s toplo milnico in počakajte pet minut. Po čakanju vzemite kos in ga spustite pod toplo vodo ter nežno drgnite po vrhu papirja, dokler ne ostane le toner. Dotaknite se postavitve s trajnim označevalcem. POJDI NA NASLEDNJI KORAK- Sledenje rokam- bakreno obloženo- jedkano- industrijska stopnja ali se upiraj stalnemu označevalcu (industrijsko stopnjo najdete na Lowesu, težko boste našli, morda boste vprašali, kje je, če jo najdete kje drugje, mi to sporočite Lahko ga objavim)- Plastični zabojnik Natisnite 6. sliko velikega obsega, svoje dele uporabite kot referenco in narišite sledi s trajnim označevalcem, kolikor lahko. To bo dolgočasno, zato bodite pripravljeni porabiti nekaj ur in opraviti celo preproste sledi. Zdi se, da je preprostejše, a ni

7. korak: Končne težave

Spodaj je slika, kako bremeniti več bank, tako da, če se ena izprazni, druge ne.