DC-DC HV Boost Converter: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Стъпка 1: Въведение в работата и електрониката

Как работи конвертор за усилване? Основен принцип: Усилвателният преобразувател работи на два етапа, ВКЛЮЧЕН и ИЗКЛЮЧЕН. В етап ON полупроводящият превключвател провежда и токът се натрупва в индуктора, произвеждащ електромагнитно поле, това поле съхранява енергия. В етап OFF Полупроводящият превключвател не провежда и електромагнитното поле се срутва. Когато полето се срути, енергията, съхранявана в него, не може да излезе през полупроводящия превключвател, така че преминава през диода и в товара/кондензатора при много по-високо напрежение. Това се случва няколко хиляди пъти в секунда чрез импулсите от таймерния чип NE555 и резултатът е способността да се зарежда кондензатор за високо напрежение от източник на ниско напрежение. По -долу е дадена помощ за тези от вас, които не познават добре електрониката. R-резистор VR-променлив резистор (наричан още потенциометър) B-батерия V-напрежение източник C-кондензатор D-диод L-индуктор U / IC-интегрална схема Q-транзистор / IGBT M-MOSFET GND- земя (отрицателен извод на Батерия за преносими приложения) Някои диаграми и диаграми са показани по -долу, за да ви помогнат допълнително.

_ ПОСЕТЕТЕ МОЯТ САЙТ ЗА ОЩЕ ПРОЕКТИ: БЪДЕЩИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ СИСТЕМИ

Стъпка 2: Protoboard Boost Converter 500V

Този усилващ конвертор е за тези с умерен опит в електрониката.

Ако имате ресурси, препоръчвам да направите версията на печатната платка на това устройство, защото е по -проста, по -малка и е по -малко вероятно да се повреди. Чувствайте се свободни да направите версията на протоборда, ако мястото не е проблем.

Тази схема заема минимум 1.75 "x 1.5" x 1 "и може да работи от 8.4V до 31.2V Вход и изход максимум 500V безопасно (за веригата). Препоръчвам поне 12V вход за батерията.

ОПАСНОСТ НА ВИСОКОТО НАПРЕЖЕНИЕ Това устройство може да излъчва смъртоносно напрежение, а заредените от вас кондензатори могат да съхраняват смъртоносни заряди с часове. Моля, носете електрически ръкавици и предпазни очила по време на работа и вземете всички предпазни мерки

Спецификации:

Разходи по проекта: -$ 17 + Mouser за доставка -$ 5 + Coilcraft за доставка PCV -2-394-05L (Следвайте връзката и въведете номера на частта, която да купите) -Средна обща цена с доставка -$ 35 -

Размери: 1.75 "x 1.5" x 1 "Входно напрежение: 8.4V до 31.2V Изходно напрежение Диапазон: 100V до 500V Изходна мощност:

- 12V вход 36W максимум +-20% заредена 290J кондензаторна банка за 8s- 24V вход 92W максимум +-20% заредена 1468J кондензаторна банка за 16s

Изходна мощност, измерена с 1-2 12V 34Ah оловно-киселинни батерии за практически постоянен източник на напрежение

Основното ограничение за това колко енергия може да се извлече от батериите ви е ESR на батериите

--- За най-добри резултати се използват батерии с висок ток или батерии, предназначени за захранващи RC устройства --- NiCd са най-добрите (с изключение на Li-poly) = Вътрешно съпротивление

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

Предупреждение-Извличането на твърде много ток от батериите може да намали капацитета, живота и да доведе до прегряване на батерията, следете температурата на батериите.

Забележка: Отворите на Protoboard не побират MOSFET и диодните щифтове, пробиването на 1/32 отвор решава това, въпреки че може да се наложи да запоите проводниците към съседни подложки.

Стъпка 3: Части за конвертор на усилвател на Protoboard 500V

Инструменти:

• Поялник
• Електрическа спойка (колофон 0.032 "Предпочитан)
• Антистатична каишка за китка
• Електротехнически ръкавици
• Предпазни очила

Материали:-Прото платка (Връзката е протобордът, който използвах, комплекти протобордове) Части, закупени от Mouser: U2-Регулатор на напрежението-Входящ номер на батерията-8.4V до 12V LF60CV-12V до 13.2V LD1086V90-13.2V до 16.8V LM7809ACT- 16.8V до 26.4V LM7812ACT-26.4V до 31.2V LM317 Всеки TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5.5 k Ohm) Вижте информационния лист --- Тествайте дали изходът е 15V за LM317 --- За C1, C2, C3, и CT използват номинално напрежение според това: Напрежение на батерията ………. Номинално напрежение на кондензатора = 16V капачка = 25V капачка = 50V капачка-тип C2 според използвания регулатор: --LF60CV електролитенLD1086V90 електролитенLM7809ACT керамиченLM7812ACT керамиченLM317 електролитен-C1 и C3 са керамичен диск или MLCC олово 5% -20%, или -20% до +80% ---- CT е керамичен диск или MLCC олово 1% -10% ---- Всички резистори с изключение на Rdiv1 е 1/10 W или по-голям --- 2 8-DIP гнезда-C1- 0.33uF (330nF) или Повече-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Всяка банка от кондензатори, която искате да зареждате-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- Показва, че захранването е приложено-LEDREG- Показва желаното напрежение R eached-LEDGATE- Показва, че NE555 е източник на напрежение към MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% или по-добър) -RB- 10kOhm (2% или по-добър)- Rdiv1- 1MOhm (2% или по-добър, 1/4W или по-голям) -Rdiv2- Използвана регулаторна стойност (2% или по-добра) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22,3kOhmLM317 28kOhm-U1 и U1 5-6V 1 (Същият чип)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm потенциометър (Multi-turn ще бъде по-прецизен) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Използвайте RURG30120, ако това е първият ви електронен проект) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Следвайте връзката и въведете номера на частта, която да купите) ПИН-НОМЕРИТЕ СА НА СХЕМИЧНОТО КЛИКНЕ НА „i“НА ВЪРХНОТО НА СХЕМАТИЧНОТО ЗА ПО-ГОЛЕМО ИЗТЕГЛЯНЕ

Стъпка 4: PCB Boost Converter 500V

Ако имате ресурси, силно препоръчвам да направите този усилващ преобразувател на печатни платки вместо този на протоборда. Изработката на персонализирана печатна платка ще бъде по -компактна и ще има много по -добър външен вид. Тази схема заема само 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "и може да работи от 8.4V до 31.2V и да изведе максимум 500V безопасно. Силно препоръчвам да използвате поне 12V батерия, ако целта ви е максимална мощност Размерът на тази версия може също да бъде намален до 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 ", ако индукторът е поставен далеч от вашата верига, както е в повечето бойлери за убеждаване. Показано на снимката по -долу. ОПАСНО ВИСОКО НАПРЕЖЕНИЕ Това устройство може да излъчва смъртоносно напрежение, а кондензаторите, които зареждате, могат да съхраняват смъртоносни заряди в продължение на часове, носете електротехнически ръкавици и предпазни очила по време на работа и вземете всички предпазни мерки Спецификации: Стойност на проекта: - $ 20 + Доставка Mouser - $ 5 + доставка Coilcraft PCV-2-394-05L (Следвайте връзката и въведете номера на частта, която да купите)-> = $ 15 + Доставка MPJA-Средна обща цена с доставка-<$ 50-Входно напрежение: 8.4V до 31.2 V Обхват на изходното напрежение: 100V до 500V Изходна мощност: - TEST 1-12V вход 48W max +-20% заредена 290J кондензаторна банка за 6s - TEST 2 - 12V вход 45W max +-20% заредена 1160J кондензаторна банка за 26s - 24V вход Изходна мощност на TBD, измерена с 1-2 12V 34Ah оловно-киселинни батерии за практически постоянен източник на напрежение Всеки тест е направен 5 пъти, най-доброто от което е показано. Основното ограничение за това колко енергия може да се извлече от батериите ви са батериите ESR --- За най-добри резултати се използват батерии с висок ток или батерии, предназначени за захранващи RC устройства --- NiCd са най-добрите (с изключение на Li- poly) За следните батерии може да се изчисли прогнозна максимална мощност ESR = еквивалентно съпротивление от серия = вътрешно съпротивление Може да се използва алкална, но силно препоръчвам акумулаторни батерии с висок ток. Може да се използват по -ниски напрежения, но очаквайте по -ниска изходна мощност. 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 Предупреждение-Извличане на твърде много ток от Вашите батерии могат да намалят капацитета, живота и да причинят прегряване на батериите, следете температурата на батерията при тестване.

Стъпка 5: Части за преобразуване на печатни платки 500V

Инструменти:

• Поялник
• Електрическа спойка (колофон 0.032 "Предпочитан)
• Антистатична каишка за китка
• Електротехнически ръкавици
• Предпазни очила
• Всякакви пластмасови или стъклени контейнери с уплътнение, защитени от течове, с многократно заключване (пример)

Материали: MPJA или Amazon:

• Феричен хлорид (вземете по -голям пакет, ако планирате да правите повече платки)
• 2 по RESIST PEN или Industrial Sharpie
• МЕДНА ДЪСКА (Изберете 3 x 5, 4 x 6 или 6 x 9 за този проект)

Части, закупени от Mouser: За C1, C2, C3 и CT използвайте напрежение според това: Напрежение на батерията ………. Номинално напрежение на кондензатора = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Регулатор на напрежението- DPAK (TO-252) Номер на входа на батерията-8.4V до 12V LF60ABDT-12V до 13.2V LF90ABDT-13.2V до 16.8V MC7809E-16.8V до 26.4V MC7812E-26.4V до 31.2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5.5 k Ohm)- Тип C2 според използвания регулатор: --LF60ABDT електролитен LF90ABDT електролитен MC7809E керамичен MC7812E керамичен LM317M електролитен-C1, C3, C4 и C5 са MLCC SMD/SMT 5% -20%, или -20% до +80% ---- CT е MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Всички резистори с изключение на Rdiv1 е 1/10W или по-голямо-4-цифрено число след стойността е размер (т.е. 0805 или 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- Всяка банка от кондензатори, която искате да зареждате-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Показва мощност се прилага 1206-LEDREG- Показва желаното напрежение е достигнато 1206-LEDGATE- Показва NE555 е източник на напрежение към th e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% или по-добър) 0805-RB- 10kOhm (2% или по-добър) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% или по-добре, 1/4W или по-голямо) 1206-Rdiv2- 0805 Използвана стойност на регулатора (2% или по-добра) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1-Rated за по-голямо входно напрежение и U1 Чип)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm потенциометър (многооборотният ще бъде по-точен) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Моля, използвайте RURG30120, ако това е един от вашите първи електронни проекти) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Следвайте връзката и въведете номера на частта, за да купите) ПИН-НОМЕРИТЕ СА НА СХЕМИЧНОТО ЩРИКВАНЕ на „i“НА ВЪРХА НА СХЕМАТИЧЕСКАТА ЗА ПОВЕЧЕ ИЗТЕГЛЕТЕ ABLE VIEW

Стъпка 6: Конструкция на усилвател на печатни платки 500V

Първата стъпка в изграждането на печатни платки е да проектирате вашата PCB платка с помощта на DipTrace (щракнете върху връзката и изтеглете безплатния DipTrace 2) Можете също да използвате оформлението на печатната платка, показано на снимките по -долу. Следващата стъпка е да поставите дизайна върху печатната платка, можете да направите това по два начина: Използване на лазерен принтер (бърз, лесен и ако можете да намерите такъв, който да вземете назаем, препоръчвам го) и проследяване на ръцете (МНОГО ВРЕМЕ ПОТРЕБЛЯВАНЕ) - ЛАЗЕРЕН ПРИНТЪР -МЕНКОВИ МЕТЕЛНИ ПРИНТЕРИ НЯМА ДА РАБОТЯТ ПО ТАЗИ ВРЪЗКА, ЗА ДА НАУЧИТЕ КАК ДА СЕ НАПРАВИ ПЛАТНА ПЛАТА Инструменти:

• Медно облечен
• Индустриален клас или устойчив траен маркер (Индустриален клас Sharpie може да се намери в Lowes)
• Ютия / дъска за гладене
• Офорт (железен хлорид)
• Всякакви пластмасови или стъклени контейнери с уплътнение, защитени от течове, с многократно заключване (пример)

Ако случайно имате лазерен принтер, просто вземете каталог, телефонен указател или вестникарска хартия. Това е вид евтина хартия, която е много лека и най -важното се разпада във вода, тествайте парче хартия във вода, за да се уверите. Ще трябва да залепите хартията за обикновен лист за принтер (показан на снимката по -долу) Трябва само да я залепите за върха на листа, като се уверите, че е възможно най -плосък за листа на принтера, така че когато е подава се през принтера, не се смачква. Изтеглете файла по -долу (Boost Converter, SMT2) (Ще трябва да изтеглите безплатния софтуер DipTrace 2). Отворете файла и щракнете върху Визуализация на печат под ФАЙЛ. Уверете се, че изборът на обекти е както е показано на картинката и е поставена отметка в огледалното поле. Щракнете върху Печат, В прозореца за печат изберете Свойства. В прозореца Свойства изберете раздела графика и В квадратчето на тъмнината изберете ТЪМНО. Подайте хартията с евтината хартия, залепена върху нея, в принтера и щракнете върху Печат. Вашата хартия трябва да изглежда като на петата снимка. Използвайте това, за да оразмерите вашата печатна платка и да изрежете медното си покритие с Dremel или настолен трион, нарязано бавно. Включете ютията си и я поставете на най -високата настройка (обикновено памук), Изчакайте да се загрее … Докато чакате, почистете добре медното си парче с гореща вода и сапун, изсушете добре парчето си. Когато ютията ви най -сетне се нагрява, поставете медната си облицовка върху дъска за гладене с медната страна нагоре. Изрежете ЛАЗЕРНОТО отпечатано оформление, така че да е с размера на медното платно. Поставете парчето хартия с тонер страна надолу и поставете ютията плоско надолу върху хартиената и медната облицовка. Натиснете надолу с умерена сила и изчакайте няколко минути. Медната облицовка и хартията сега трябва да бъдат залепени заедно. Поставете парчето, то ще бъде ГОРЕЩО, в съд с топла сапунена вода и изчакайте пет минути. След като изчакате, вземете парчето и го пуснете под топла вода и внимателно разтрийте горната част на хартията, докато остане само тонер. Докоснете оформлението с вашия постоянен маркер. КЪМ СЛЕДВАЩАТА СТЪПКА- РАЗВИЧАНЕ НА РЪЦЕТЕ- Медно покритие- Офорт- Индустриална степен или устойчив постоянен маркер (Индустриална степен може да бъде намерена в Lowes, трудно е да се намери, може да сте попитали къде се намира, ако я намерите някъде другаде, уведомете ме така Мога да го публикувам)- Пластмасов контейнер Отпечатайте 6-тата снимка в голям мащаб, използвайте частите си като препратки и начертайте следите с вашия постоянен маркер възможно най-добре. Това ще бъде досадно, така че бъдете готови да отделите няколко половин час, правейки дори прости следи. Изглежда по -просто, ами не е. ПРЕДСТАВИ СЛЕДВАЩА СТЪПКА

Стъпка 7: Последни проблеми

По -долу е дадена снимка как да таксувате няколко банка, така че ако едната се разрежда, другите няма.