220V DC až 220V AC: DIY menič Časť 2: 17 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Ahojte všetci. Dúfam, že ste všetci v bezpečí a zostanete zdraví. V tomto návode vám ukážem, ako som vyrobil tento menič DC na AC, ktorý prevádza napätie 220 V DC na napätie 220 V AC. Tu generované striedavé napätie je signál štvorcovej vlny a nie čistý signál sínusovej vlny. Tento projekt je pokračovaním môjho projektu ukážok, ktorý bol navrhnutý tak, aby prevádzal 12 V jednosmerný prúd na 220 V jednosmerný prúd. Dôrazne sa odporúča, aby ste predtým, ako budete pokračovať v tomto návode, najskôr navštívili môj predchádzajúci projekt. Odkaz na môj projekt prevodníka DC na DC je:

www.instructables.com/id/200Watts-12V-to-2…

Tento systém prevádza 220 V DC na striedavý signál 220 V pri 50 Hz, čo je frekvencia komerčného striedavého prúdu vo väčšine krajín. Frekvenciu je možné v prípade potreby ľahko nastaviť na 60 Hz. Aby sa to stalo, použil som úplnú topológiu mostíka H pomocou 4 vysokonapäťových MOSFETOV.

Krátkodobo môžete prevádzkovať akékoľvek komerčné zariadenie s výkonom 150 wattov a špičkou asi 200 wattov. Tento obvod som úspešne testoval pomocou mobilných nabíjačiek, žiaroviek CFL, nabíjačiek pre notebooky a stolných ventilátorov a všetky s týmto dizajnom fungujú. Aj pri prevádzke ventilátora nebolo počuť žiadne bzučanie. Vzhľadom na vysokú účinnosť meniča DC-DC je spotreba prúdu tohto systému bez zaťaženia iba asi 60 miliampérov.

Projekt používa veľmi jednoduché a ľahko dostupné komponenty a niektoré z nich sa dokonca dajú zachrániť zo starých počítačových zdrojov.

Bez ďalšieho zdržania teda začnime s procesom zostavenia!

UPOZORNENIE: Jedná sa o projekt vysokého napätia, ktorý môže spôsobiť smrteľný šok, ak si nebudete dávať pozor. Tento projekt vyskúšajte iba vtedy, ak ovládate vysoké napätie a máte skúsenosti s výrobou elektronických obvodov. Nepokúšajte sa, ak neviete, čo robíte

Zásoby

1. MOSFETY N kanála IRF840 - 4
2. IC SG3525N - 1
3. Ovládač mosfet IR2104 IC - 2
4. 16 -pinová IC základňa (voliteľné) -1
5. 8 -pinová základňa IC (voliteľné) - 1
6. Keramický kondenzátor 0,1 uF - 2
7. Elektrolytický kondenzátor 10uF - 1
8. 200u voltový elektrolytický kondenzátor 330uF - 2 (zachránil som ich z SMPS)
9. Elektrolytický kondenzátor 47uF - 2
10. 1N4007 dióda na všeobecné použitie - 2
11. 100K odpor -1
12. 10K odpor - 2
13. Odpor 100 ohmov -1
14. Odpor 10 ohmov - 4
15. 100K variabilný odpor (prednastavený/ trimpot) - 1
16. Skrutkové svorky - 2
17. Veroboard alebo perfboard
18. Pripojovacie vodiče
19. Spájkovacia súprava
20. Multimeter
21. Osciloskop (voliteľný, ale pomôže doladiť frekvenciu)

Krok 1: Zhromaždenie všetkých požadovaných dielov

Je dôležité, aby sme najskôr zhromaždili všetky potrebné časti, aby sme mohli rýchlo prejsť na vypracovanie projektu. Z nich bolo niekoľko komponentov zachránených zo starého napájania počítača.

Krok 2: Kondenzátorová banka

Tu zohráva dôležitú úlohu banka kondenzátorov. V tomto projekte sa vysokonapäťové jednosmerné napätie prevádza na vysokonapäťové striedavé napätie, preto je dôležité, aby bolo jednosmerné napájanie plynulé a bez akýchkoľvek výkyvov. Tu vstupujú do hry tieto obrovské svalnaté kondenzátory. Od SMPS som dostal dva kondenzátory s výkonom 200 V s výkonom 330uF. Kombinácia v sérii mi dáva ekvivalentnú kapacitu zhruba 165uF a zvyšuje napätie až na 400 voltov. Použitím sériovej kombinácie kondenzátorov sa ekvivalentná kapacita zníži, ale zvýši sa limit napätia. Tým sa vyriešil účel mojej aplikácie. Vysoké napätie DC je teraz vyhladené touto kondenzátorovou bankou. To znamená, že dostaneme stabilný striedavý signál a napätie zostane počas štartu alebo pri náhlom pripojení alebo odpojení záťaže celkom konštantné.

UPOZORNENIE: Tieto vysokonapäťové kondenzátory môžu uchovávať svoj náboj po dlhú dobu, čo môže trvať až niekoľko hodín! Tento projekt sa teda pokúste vytvoriť iba vtedy, ak máte dobré znalosti v oblasti elektroniky a máte skúsenosti so zvládaním vysokého napätia. Urobte to na vlastné riziko

Krok 3: Rozhodnutie o umiestnení komponentov

Pretože budeme tento projekt realizovať na veroboarde, je dôležité, aby všetky komponenty boli strategicky umiestnené tak, aby boli relevantné komponenty bližšie k sebe. Týmto spôsobom budú stopy po spájkovaní minimálne a bude sa používať menší počet prepojovacích drôtov, vďaka čomu bude dizajn upravenejší a úhľadnejší.

Krok 4: Sekcia oscilátora

Signál 50 Hz (alebo 60 Hz) generuje populárny PWM IC-SG3525N s kombináciou komponentov časovania RC.

Ak chcete získať ďalšie podrobnosti o fungovaní integrovaného obvodu SG3525, tu nájdete odkaz na technický list integrovaného obvodu:

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

Ak chcete získať striedavý výstup 50 Hz, vnútorná oscilačná frekvencia by mala byť 100 Hz, ktorú je možné nastaviť pomocou Rt približne 130 kHz a Ct sa rovná 0,1 uF. Vzorec pre výpočet frekvencie je uvedený v technickom liste IC. 100 ohmový odpor medzi kolíkmi 5 a 7 sa používa na pridanie malého času medzi prepínaním, aby sa zaistila bezpečnosť spínacích komponentov (MOSFETS).

Krok 5: Sekcia ovládača MOSFET

Akonáhle bude vysokonapäťové jednosmerné napätie spínané cez MOSFET, nie je možné priamo pripojiť výstupy SG3525 k bráne MOSFETu, taktiež prepínanie N kanálových MOSFETov na vysokej strane obvodu nie je jednoduché a vyžaduje si správny bootstrappingový obvod. To všetko môže efektívne zvládnuť ovládač MOSFET IC IR2104 a je schopný riadiť/ prepínať MOSFETy, ktoré umožňujú napätie až 600 voltov. Vďaka tomu je IC vhodný pre vonkajšiu aplikáciu. Pretože IR2104 je ovládač MOSFET s polovičným mostom, budeme potrebovať dvoch z nich na ovládanie celého mosta.

Dátový list IR2104 nájdete tu:

www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2104-DS-v…

Krok 6: Sekcia mosta H

Most H je zodpovedný za alternatívnu zmenu smeru toku prúdu záťažou alternatívnou aktiváciou a deaktiváciou danej sady MOSFETOV.

Pre túto operáciu som vybral kanálové MOSFETy IRF840 N, ktoré zvládnu až 500 voltov s maximálnym prúdom 5 ampérov, čo je pre našu aplikáciu viac ako dostatočné. Most H je to, čo bude priamo pripojené k výstupnému zariadeniu striedavého prúdu.

Dátový list k tomuto MOSFETu je uvedený nižšie:

www.vishay.com/docs/91070/sihf840.pdf

Krok 7: Testovanie obvodu na Breadboarde

Pred spájkovaním súčiastok na miesto je vždy dobré otestovať obvod na doske a opraviť všetky chyby alebo chyby, ktoré by sa mohli plaziť. V mojom teste breadboard som zostavil všetko podľa schémy (poskytnutej v neskoršom kroku) a overil som výstupnú odozvu pomocou DSO. Spočiatku som testoval systém s nízkym napätím a až po potvrdení, že funguje, som ho testoval s vysokonapäťovým vstupom

Krok 8: Test Breadboard je dokončený

Ako testovacie zaťaženie som použil malý 60 wattový ventilátor spolu s nastavením na doske a olovenú batériu 12V. Nechal som zapojiť svoje multimetre, aby som zmeral výstupné napätie a prúd spotrebovaný z batérie. Merania sú potrebné na zabezpečenie toho, aby nedošlo k preťaženiu, a tiež na výpočet účinnosti.

Krok 9: Schéma zapojenia a schematický súbor

Nasleduje celý obvodový diagram projektu a spolu s ním som pre vašu referenciu pripojil schematický súbor EAGLE. Neváhajte ich upraviť a použiť aj vo svojich projektoch.

Krok 10: Spustenie procesu spájkovania na Veroboard

S testovaním a overovaním dizajnu teraz prechádzame k procesu spájkovania. Najprv som spájkoval všetky komponenty týkajúce sa sekcie oscilátora.

Krok 11: Pridanie ovládačov MOSFET

Základňa IC ovládača MOSFET a komponenty bootstrapu boli teraz spájkované

Krok 12: Vloženie IC na miesto

Pri vkladaní dávajte pozor na orientáciu IC. Pozrite sa na zárez na IC, kde nájdete pinový odkaz

Krok 13: Spájkovanie kondenzátorovej banky

Krok 14: Pridanie MOSFETOV mosta H

4 MOSFETY mostíka H sú spájkované na mieste spolu s ich prúdovými obmedzovacími hradlovými odpormi 10 ohmov a spolu so skrutkovými svorkami pre ľahké pripojenie vstupného jednosmerného a striedavého výstupného napätia.

Krok 15: Kompletný modul

Takto vyzerá celý modul po dokončení procesu spájkovania. Všimnite si, ako bola väčšina spojov vytvorená pomocou spájkovacích stôp a veľmi malého počtu prepojovacích káblov. Dávajte pozor na akékoľvek uvoľnené spojenia kvôli riziku vysokého napätia.

Krok 16: Kompletný invertor s modulom konvertora DC-DC

Menič je teraz kompletný a moduly sú kompletné a navzájom spojené. Toto úspešne funguje pri súčasnom nabíjaní prenosného počítača a napájaní malého stolného ventilátora.

Dúfam, že sa vám tento projekt páči:)

Neváhajte sa podeliť o svoje komentáre, pochybnosti a spätnú väzbu v sekcii komentárov nižšie. Pozrite si úplné pokyny a vytvorte video, ktoré obsahuje ďalšie podstatné podrobnosti o projekte a o tom, ako som ho postavil, a keď už ste tam, zvážte prihlásenie sa na odber môjho kanála:)