Prevodník zosilnenia DC-DC HV: 7 krokov

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

Krok 1: Úvod do prevádzky a elektroniky

Ako funguje zosilňovač konverzie? Základný princíp: Boost prevodník funguje v dvoch fázach, ZAPNUTÉ a VYPNUTÉ. V štádiu ON je polovodivý spínač vodivý a v induktore sa hromadí prúd, ktorý vytvára elektromagnetické pole, toto pole ukladá energiu. V štádiu OFF polovodivý spínač nevedie a elektromagnetické pole kolabuje. Keď sa pole zrúti, energia, ktorá je v ňom uložená, nemôže uniknúť cez polovodivý spínač, takže prejde diódou a do záťaže/kondenzátora pri oveľa vyššom napätí. Stáva sa to niekoľko tisíc krát za sekundu prostredníctvom impulzov z časovacieho čipu NE555 a výsledkom je možnosť nabíjať vysokonapäťový kondenzátor zo zdroja nízkeho napätia. Nasleduje pomoc pre tých z vás, ktorí nepoznajú dobre elektroniku. R-odpor VR-variabilný odpor (tiež nazývaný potenciometer) B-batéria V-napätie zdroja C-kondenzátor D-dióda L-induktor integrovaný obvod U / IC Q-tranzistor / IGBT M-MOSFET GND-uzemnenie (záporný pól Batéria pre prenosné aplikácie) Niektoré diagramy a grafy sú uvedené nižšie, aby vám pomohli ďalej.

_

Krok 2: Protoboard Boost Converter 500V

Tento zosilňovač je určený pre tých, ktorí majú mierne skúsenosti s elektronikou.

Ak máte zdroje, odporúčam vám urobiť verziu tohto zariadenia s plošnými spojmi, pretože je jednoduchšia, menšia a je nepravdepodobné, že by zlyhala. Ak však priestor nie je problémom, pokojne si urobte aj verziu protoboard.

Tento obvod zaberá minimálne 1,75 "x 1,5" x 1 "a môže pracovať bezpečne od 8,4 V do 31,2 V (na obvode) maximálne na vstupe a výstupe 500 V. Odporúčam aspoň vstup na batériu 12V.

NEBEZPEČENSTVO vysoké napätie

Technické údaje:

Náklady na projekt: -17 dolárov + poštovné Mouser -5 dolárov + poštovné Coilcraft PCV -2-394-05L (kliknutím na odkaz zadajte číslo dielu, ktorý chcete kúpiť) -priemerné celkové náklady na dopravu -35 dolárov -

Rozmery: 1,75 palca x 1,5 palca x 1 palca Vstupné napätie: 8,4 V až 31,2 V Rozsah výstupného napätia: 100 V až 500 V Výstupný výkon:

- Vstup 12V, 36 W, maximum +-20% nabitá 290J kondenzátorová banka za 8 s- 24V vstup, maximálna 92W +-20% nabitá 1468J kondenzátorová banka za 16 s

Výstupný výkon meraný 1-2 olovenými batériami 12V 34 Ah pre prakticky konštantný zdroj napätia

Hlavnou prekážkou toho, koľko energie je možné čerpať z batérií, sú batérie ESR

--- Na dosiahnutie najlepších výsledkov sa používajú vysokonapäťové batérie alebo batérie určené pre výkonové RC zariadenia --- NiCd sú najlepšie (s výnimkou Li-poly) Pre nasledujúce batérie je možné čerpať odhadovaný maximálny výkon ESR = ekvivalentný odpor série = Vnútorný odpor

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

Varovanie-Odoberanie príliš veľkého prúdu z batérií môže znížiť kapacitu, životnosť batérie a spôsobiť jej prehriatie. Monitorujte teplotu batérií.

Poznámka: Do otvorov Protoboard nie je možné umiestniť kolíky MOSFET a diódy, vŕtanie do otvoru 1/32 to rieši, aj keď možno budete musieť spájkovať elektródy k susedným podložkám.

Krok 3: Protoboard Boost Converter 500V diely

Náradie:

• Spájkovačka
• Elektrická spájka (Rosin Core s výhodou 0,032 palca)
• Antistatický popruh na zápästie
• Elektrikárske rukavice
• Bezpečnostné okuliare

Materiály:-Protoboard (Odkaz je protoboard, ktorý som použil, sady Protoboard) Časti zakúpené od Mouser: U2-Regulátor napätia-Číslo dielu vstupného akumulátora-8,4 V až 12V LF60CV-12V až 13,2 V LD1086V90-13,2 V až 16,8 V LM7809ACT- 16,8 V až 26,4 V LM7812ACT-26,4 V až 31,2 V LM317 Ľubovoľný TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 kOhm) Pozri technický list --- Test, ktorý výstup je 15 V pre LM317 --- Pre C1, C2, C3 a CT používajú menovité napätie podľa tohto: Napätie batérie ………. Menovité napätie kondenzátora = 16V kryt = 25V kryt = 50V kryt-typ C2 podľa použitého regulátora: --LF60CV elektrolytickýLD1086V90 elektrolytickýLM7809ACT keramickýLM7812ACT keramickýLM317 elektrolytický-C1 a C3 sú keramické alebo MLCC s vývodom 5% -20%, alebo -20% až +80% ---- CT je s keramickým diskom alebo MLCC s vývodom 1% -10% ---- Všetky odpory okrem Rdiv1 sú 1/10W alebo viac --- 2 zásuvky 8-DIP-C1- 0,33uF (330nF) alebo viac-C2- 10uF-C3- 0,01uF (10nF) -CB1- akákoľvek kondenzátorová banka, ktorú chcete nabíjať-CT- 0,022uF (22nF) -LEDPWR- Indikuje napájanie-LEDREG- Indikuje požadované napätie je R everyed-LEDGATE- Indikuje, že NE555 napája napätie z MOSFET-R1, R2, R3-1 kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15 kOhm (2% alebo lepšie) -RB- 10 kOhm (2% alebo lepšie)- Rdiv1- 1MOhm (2% alebo lepšie, 1/4W alebo viac) -Rdiv2- Použitá hodnota regulátora (2% alebo lepšia) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22,3 kOhmLM317 28 kOhm-SW1- R a vstup 1 (rovnaký čip)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm potenciometer (viacotáčkové bude presnejšie) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (ak je to váš prvý elektronický projekt, použite RURG30120) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (kliknite na odkaz a zadajte číslo dielu, ktorý chcete kúpiť) PIN ČÍSLA SÚ NA SCHÉME KLIKNUTÍM NA ČÍSLO SCHÉMA KLIKNUTÍM „i“PRE VETŠÍ STIAHNUTÝ POHĽAD

Krok 4: PCB Boost Converter 500V

Ak máte zdroje, dôrazne vám odporúčam, aby ste namiesto protoboardového prevodníka urobili tento zosilňovač dosiek plošných spojov. Výroba vlastnej dosky plošných spojov bude kompaktnejšia a bude mať oveľa lepší vzhľad. Tento obvod zaberá iba 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "a môže pracovať bezpečne od 8,4 V do 31,2 V a výstup maximálne 500 V. Dôrazne odporúčam použiť aspoň 12 V batériu, ak je vašim cieľom maximálny výkon. Veľkosť tejto verzie je možné tiež znížiť na 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 ", ak je induktor umiestnený mimo váš obvod, ako je to vo väčšine cievok na presvedčenie. Zobrazené na obrázku nižšie. NEBEZPEČENSTVO VYSOKÉ napätie 5 dolárov + poštovné Coilcraft PCV-2-394-05L (kliknite na odkaz a zadajte číslo dielu, ktorý chcete kúpiť)-> = 15 dolárov + poštovné MPJA-priemerné celkové náklady na dopravu-<50 dolárov-vstupné napätie: 8,4 V až 31,2 Rozsah výstupného napätia V: 100V až 500VVýstupný výkon: - TEST 1-12 V vstup, 48 W max +-20% nabitý 290J kondenzátorový blok za 6 s - TEST 2 - 12V vstup, 45 W max +-20% nabitý 1160J kondenzátorový blok v 26 s - 24 V vstup Výstupný výkon TBD meraný 1-2 olovenými akumulátormi 12V 34 Ah pre prakticky konštantný zdroj napätia. Každý test bol vykonaný 5-krát, z ktorých je uvedený ten najlepší. Hlavnou prekážkou toho, koľko energie je možné čerpať z batérií, sú batérie ESR --- Na dosiahnutie najlepších výsledkov sa najlepšie hodia batérie s vysokým prúdom alebo batérie určené pre zariadenia Power RC --- NiCd (s výnimkou Li- poly) Pre nasledujúce batérie je možné čerpať odhadovaný maximálny výkon ESR = ekvivalentný radový odpor = vnútorný odpor Je možné použiť alkalické, ale dôrazne odporúčam nabíjateľné vysokonapäťové batérie. Možno použiť nižšie napätie, ale očakávajte nižší výkon. 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 Výstraha-čerpanie príliš veľkého prúdu z vaše batérie tam môžu znížiť kapacitu, životnosť a spôsobiť prehriatie batérií, pri testovaní monitorujte teplotu batérie.

Krok 5: Časti zosilňovača PCB na 500 V

Náradie:

• Spájkovačka
• Elektrická spájka (Rosin Core s výhodou 0,032 palca)
• Antistatický popruh na zápästie
• Elektrikárske rukavice
• Bezpečnostné okuliare
• Akýkoľvek tesný viacnásobný uzáver z plastového alebo skleneného obalu (príklad)

Materiály: MPJA alebo Amazon:

• CHLORID FERRICKÝ (získajte väčší balíček, ak plánujete výrobu ďalších obvodových dosiek)
• 2 každý z RESIST PEN alebo Industrial Sharpie
• MEDENÁ RADA (pre tento projekt vyberte 3 x 5, 4 x 6 alebo 6 x 9)

Diely kúpené od spoločnosti Mouser: Pre C1, C2, C3 a CT použite menovité napätie podľa tohto: Napätie batérie ………. Menovité napätie kondenzátora = 16V kryt = 25V kryt = 50V CapU2- regulátor napätia- DPAK (TO-252) Číslo vstupu batérie-8,4 V až 12V LF60ABDT-12V až 13,2 V LF90ABDT-13,2 V až 16,8 V MC7809E-16,8 V až 26,4 V MC7812E-26,4 V až 31,2 V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)- Typ C2 podľa použitého regulátora: --LF60ABDT elektrolytický MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Všetky odpory okrem Rdiv1 sú 1/10W alebo vyššie-4-miestne číslo za hodnotou je veľkosť (tj. 0805 alebo 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0,22uF (220nF) 0805-C4- 0,01uF (10nF) 0805-C5- 0,01uF (10nF) 0805-CB1- akákoľvek banka kondenzátorov, ktorú chcete nabíjať- CT- 0,022uF (22nF) 0805-LEDPWR- indikuje napájanie je použité 1206-LEDREG- indikuje, že je dosiahnuté požadované napätie 1206-LEDGATE- indikuje, že NE555 dodáva napätie do e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% alebo lepší) 0805-RB- 10kOhm (2% alebo lepší) 0805-Rdiv1-1 1MOhm (2% alebo lepšie, 1/4W alebo viac) 1206-Rdiv2-0805 Použitá hodnota regulátora (2% alebo lepšia) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22,3 kOhmLM317M 28 kOhm-SW1- menovité napätie vyššie ako -A1 Čip)-Potenciometer LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10 kOhm (viacotáčkové bude presnejšie) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Prosím, použite RURG30120, ak je to jeden z vašich prvé elektronické projekty) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (kliknite na odkaz a zadajte číslo súčiastky, ktorú chcete kúpiť) ČÍSLA PIN SÚ NA SCHÉME KLIKNUTÍM NA ČASTO Väčšie SCHÉMA KLIKNITE „i“STIAHNITE ABLE VIEW

Krok 6: Konštrukcia zosilňovača PCB na 500V

Prvým krokom pri stavbe dosky plošných spojov je navrhnúť dosku plošných spojov pomocou programu DipTrace (kliknite na odkaz a stiahnite si bezplatný softvér DipTrace 2). Môžete tiež použiť rozloženie dosky plošných spojov uvedené na obrázkoch nižšie. Ďalším krokom je získanie návrhu na dosku plošných spojov, môžete to urobiť dvoma spôsobmi: pomocou laserovej tlačiarne (rýchla, jednoduchá a ak nájdete takú, ktorú si môžete požičať, odporúčam) a ručné sledovanie (VEĽMI ČASOVÁ SPOTREBA) - LASEROVÁ TLAČIAREŇ - TISKÁRNY JET NEBUDÚ PRACOVAŤ TENTO ODKAZ AKO VYROBIŤ DOSKOVÚ DOSKU Nástroje:

• Medený plášť
• Trvalý značkovač priemyselnej triedy alebo odolnosti (Sharpie priemyselnej triedy nájdete na Lowes)
• Žehlička / žehliaca doska
• Leptadlo (chlorid železitý)
• Akýkoľvek tesný viacnásobný uzáver z plastového alebo skleneného obalu (príklad)

Ak máte laserovú tlačiareň, jednoducho si zaobstarajte katalóg, telefónny zoznam alebo noviny. Jedná sa o druh lacného papiera, ktorý je veľmi ľahký a hlavne sa rozpadá vo vode, vyskúšajte si kus papiera vo vode, aby ste sa presvedčili. Papier budete musieť prilepiť na bežný podávač papiera (obrázok je znázornený na obrázku nižšie) Stačí ho prilepiť páskou na hornú časť listu a uistite sa, že je čo najrovnejšie k listu tlačiarne, takže keď je podávača cez tlačiareň sa nedrobí. Stiahnite si nižšie uvedený súbor (Boost Converter, SMT2) (Budete si musieť stiahnuť bezplatný softvér DipTrace 2). Otvorte súbor a kliknite na položku Ukážka pred tlačou pod SÚBOROM. Zaistite, aby bol výber objektov taký, ako je znázornené na obrázku, a aby bolo začiarknuté políčko Zrkadlo. Kliknite na položku Tlačiť. V okne tlače vyberte položku Vlastnosti. V okne Vlastnosti vyberte kartu grafika a V štvorci tmavosti zvoľte TMAVÚ. Vložte papier s lacným papierom nalepeným na tlačiarni a kliknite na položku Tlačiť. Váš papier by mal vyzerať ako na 5. obrázku. Použite to na dimenzovanie dosky plošných spojov a rozrežte medený plášť dremelskou alebo stolovou pílou, rezajte pomaly. Zapnite žehličku a dajte ju na najvyššie nastavenie (zvyčajne je to bavlna), počkajte, kým sa nezohreje … Pri čakaní dôkladne umyte medený kus horúcou vodou a mydlom a kus dôkladne osušte. Keď sa žehlička konečne zahreje, položte medený plášť na žehliacu dosku medenou stranou nahor. Vystrihnite LASER vytlačené rozloženie tak, aby zodpovedalo veľkosti kusu plátovaného meďou. Položte kus papiera s tonerom nadol a žehličku položte naplocho na papier a potiahnutý meďou. Zatlačte miernou silou a počkajte niekoľko minút. Medený plát a papier by teraz mali byť zlepené. Vložte kus, ktorý bude HORKÝ, do nádoby s teplou mydlovou vodou a počkajte päť minút. Po čakaní vezmite kus, spustite ho pod teplou vodou a jemne ním potierajte vrch papiera, kým nezostane iba toner. Rozloženie opravte trvalou značkou. PREJSŤ NA ĎALŠÍ KROK- RUČNÉ TRACOVANIE- Medený plášť- Leptadlo- Priemyselný alebo odolný trvanlivý značkovač (Priemyselný stupeň nájdete v Lowes, ťažko nájdete, možno sa budete pýtať, kde to je, ak ho nájdete niekde inde, dajte mi vedieť Môžem to zverejniť)- Plastový kontajner Vytlačte 6. obrázok vo veľkom meradle, použite svoje diely ako referencie a nakreslite stopy svojim permanentným fixom, ako najlepšie viete. Bude to únavné, takže buďte pripravení stráviť niekoľko polhodín aj jednoduchými stopami. Zdá sa to jednoduchšie, nie je to. PREJDITE NA ĎALŠÍ KROK

Krok 7: Konečné problémy

Nasleduje obrázok o tom, ako účtovať poplatky viacerým bankám, takže ak sa jedna vybíja, ostatné nebudú.