DC-DC HV Boost Converter: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Krok 1: Provoz a úvod do elektroniky

Jak funguje Boost Converter? Základní princip: Boost Converter pracuje ve dvou fázích, ON a OFF. Ve fázi ON je polovodivý spínač vodivý a v induktoru se hromadí proud, který vytváří elektromagnetické pole, toto pole ukládá energii. Ve fázi OFF polovodivý spínač nevede a elektromagnetické pole se zhroutí. Když se pole zhroutí, energie v něm uložená nemůže uniknout polovodivým spínačem, takže prochází diodou a do zátěže/kondenzátoru při mnohem vyšším napětí. To se děje několik tisíckrát za sekundu prostřednictvím impulsů z časovacího čipu NE555 a výsledkem je schopnost nabíjet vysokonapěťový kondenzátor ze zdroje nízkého napětí. Níže uvádíme pomoc pro ty z vás, kteří dobře neznají elektroniku. R-rezistor VR-variabilní odpor (také nazývaný potenciometr) B-baterie V-napěťový zdroj C-kondenzátor D-dioda L-induktor U / IC integrovaný obvod Q-tranzistor / IGBT M-MOSFET GND- uzemnění (negativní svorka Baterie pro přenosné aplikace) Níže jsou uvedeny některé diagramy a grafy, které vám pomohou dále.

_ Navštivte MÉ WEBOVÉ STRÁNKY PRO VÍCE PROJEKTŮ: BUDOUCÍ EXPERIMENTÁLNÍ SYSTÉMY

Krok 2: Protoboard Boost Converter 500V

Tento posilovač převodu je pro ty, kteří mají mírné zkušenosti s elektronikou.

Pokud máte zdroje, doporučuji vytvořit verzi tohoto zařízení s tištěnými spoji, protože je jednodušší, menší a je méně pravděpodobné, že selže. Pokud však prostor není problém, můžete si vyrobit verzi protoboard.

Tento obvod zabírá minimálně 1,75 "x 1,5" x 1 "a může pracovat od 8,4 V do 31,2 V Vstup a výstup maximálně 500 V bezpečně (pro obvod). Doporučuji alespoň 12V bateriový vstup.

NEBEZPEČÍ VYSOKÉ NAPĚTÍ Toto zařízení může vydávat smrtící napětí a kondenzátory, které nabíjíte, mohou uchovávat smrtící náboje po celé hodiny, noste při práci elektrikářské rukavice a ochranné brýle a proveďte všechna bezpečnostní opatření

Specifikace:

Náklady na projekt: -17 $ + poštovné Mouser -5 $ + poštovné Coilcraft PCV -2-394-05L (klikněte na odkaz a zadejte číslo dílu, které chcete koupit) -průměrné celkové náklady na dopravu -35 $ -

Rozměry: 1,75 "x 1,5" x 1 "Vstupní napětí: 8,4 V až 31,2 V Rozsah výstupního napětí: 100 V až 500 V Výstupní výkon:

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

Výstupní výkon měřený 1–2 12V olověnými bateriemi 34 Ah pro prakticky konstantní zdroj napětí

Hlavní omezení toho, kolik energie lze z vašich baterií odebírat, jsou baterie ESR

--- Pro dosažení nejlepších výsledků se používají baterie s vysokým proudem nebo baterie určené pro výkonová RC zařízení --- NiCd jsou nejlepší (s výjimkou Li-poly) Pro následující baterie lze čerpat odhadovaný maximální výkon ESR = ekvivalentní odpor série = Vnitřní 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

Varování-Odběr příliš velkého proudu z vašich baterií může snížit jejich kapacitu, životnost a způsobit přehřátí baterie, monitorujte teplotu baterií.

Poznámka: Otvory Protoboard neumisťují kolíky MOSFET a diody, vyvrtání otvoru 1/32 to vyřeší, i když možná budete muset pájet vodiče k sousedním polštářkům.

Krok 3: Protoboard Boost Converter 500V Parts

Nástroje:

• Páječka
• Elektrická pájka (upřednostňováno kalafunové jádro 0,032 ")
• Antistatický řemínek na zápěstí
• Elektrikářské rukavice
• Ochranné brýle

Materiály:-Protoboard (Link je protoboard, který jsem použil, sady Protoboard) Díly zakoupené od společnosti Mouser: U2-Regulátor napětí-Číslo vstupu baterie-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 Libovolný TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Viz datový list --- Otestujte, že výstup je 15 V pro LM317 --- Pro C1, C2, C3 a CT používají jmenovité napětí podle tohoto: Napětí baterie ………. Kondenzátor Jmenovité napětí = 16V Víčko = 25V Víčko = 50V Víčko-- Typ C2 podle použitého regulátoru: --LF60CV ElektrolytickýLD1086V90 ElektrolytickýLM7809ACT KeramickýLM7812ACT KeramickýLM317 Elektrolytický-C1 a C3 jsou s keramickým diskem nebo MLCC s vývodem 5% -20%, nebo -20% až +80% ---- CT je keramický disk nebo MLCC s vývodem 1% -10% ---- Všechny rezistory kromě Rdiv1 jsou 1/10W nebo větší --- 2 zásuvky 8-DIP-C1- 0,33uF (330nF) nebo více-C2- 10uF-C3- 0,01uF (10nF) -CB1- jakákoli kondenzátorová banka, kterou chcete nabíjet-CT- 0,022uF (22nF) -LEDPWR- indikuje napájení je použito-LEDREG- indikuje požadované napětí je R. eached-LEDGATE- Indikuje, že NE555 je zdrojem napětí na MOSFET-R1, R2, R3-1 kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15 kOhm (2% nebo lepší) -RB- 10 kOhm (2% nebo lepší)- Rdiv1- 1MOhm (2% nebo lepší, 1/4W nebo vyšší) -Rdiv2- Použitá hodnota regulátoru (2% nebo lepší) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22,3 kOhmLM317 28 kOhm-U1 a R1 vstup a 5-1 1 (stejný čip)- potenciometr LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10 kOhm (víceotáčkové bude přesnější) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (použijte RURG30120, pokud je to váš první elektronický projekt) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (klikněte na odkaz a zadejte číslo dílu, který chcete koupit) PIN ČÍSLA JSOU NA SCHÉMATU KLIKNUTÍM „i“NAHORU SCHEMATIKY PRO VĚTŠÍ STAHOVÁNÍ VÝHLEDU

Krok 4: PCB Boost Converter 500V

Pokud máte zdroje, důrazně doporučuji, abyste místo protoboardu vytvořili tento převodník Boost Board Board Boost. Výroba vlastní desky plošných spojů bude kompaktnější a bude mít mnohem lepší vzhled. Tento obvod zabírá pouze 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "a může pracovat bezpečně od 8,4 V do 31,2 V a výstup maximálně 500 V. Důrazně doporučuji použít alespoň 12 V baterii, pokud je vaším cílem maximální výkon. Velikost této verze může být také snížena na 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 ", pokud je induktor umístěn mimo váš obvod, jak je tomu ve většině cívek pro přesvědčení. Zobrazeno na obrázku níže. NEBEZPEČÍ VYSOKÉ NAPĚTÍ Toto zařízení dokáže vydávat smrtící napětí a kondenzátory, které nabíjíte, mohou po dobu hodin uchovávat smrtící náboje, noste při práci elektrikářské rukavice a ochranné brýle a dodržujte všechna bezpečnostní opatření Specifikace: Náklady na projekt: - 20 USD + doprava Mouser - $ 5 + poštovné Coilcraft PCV-2-394-05L (klikněte na odkaz a zadejte číslo dílu, které chcete koupit)-> = 15 $ + doprava MPJA-průměrné celkové náklady na dopravu-<$ 50-vstupní napětí: 8,4 V až 31,2 Rozsah výstupního napětí V: 100V až 500V Výstupní výkon: - TEST 1-12V vstup 48W max +-20% nabitá 290J kondenzátorová banka za 6s - TEST 2 - 12V vstup 45W max +-20% nabitá 1160J kondenzátorová banka za 26s - 24V vstup Měřený výstupní výkon TBD s 1–2 12V olověnými bateriemi 34 Ah pro prakticky konstantní zdroj napětí Každý test byl proveden 5krát, z nichž je ukázáno to nejlepší. Hlavní omezení toho, kolik energie lze z vašich baterií odebírat, jsou baterie ESR --- Pro dosažení nejlepších výsledků se nejlépe používají baterie s vysokým proudem nebo baterie určené pro zařízení Power RC --- NiCd (s výjimkou Li- poly) U následujících baterií lze čerpat odhadovaný maximální výkon ESR = ekvivalentní odpor série = vnitřní odpor Lze použít alkalické, ale důrazně doporučuji dobíjecí vysokonapěťové baterie. Lze použít nižší napětí, ale počítejte s nižším výkonem. 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 Varování-čerpání příliš velkého proudu z vaše baterie tam mohou snížit kapacitu, životnost a způsobit přehřátí vašich baterií, sledujte při testování teplotu baterie.

Krok 5: Díly zesilovače desky plošných spojů na 500V

Nástroje:

• Páječka
• Elektrická pájka (upřednostňováno kalafunové jádro 0,032 ")
• Antistatický řemínek na zápěstí
• Elektrikářské rukavice
• Ochranné brýle
• Nějaký těsnící vícezámkový uzávěr plastový nebo skleněný kontejner (příklad)

Materiály: MPJA nebo Amazon:

• CHLORID FERRICKÝ (získejte větší balíček, pokud plánujete výrobu více desek s obvody)
• 2 každý z RESIST PEN nebo Industrial Sharpie
• MĚDĚNÁ TŘÍDNÍ DESKA (pro tento projekt vyberte 3 x 5, 4 x 6 nebo 6 x 9)

Díly zakoupené od Mouser: Pro C1, C2, C3 a CT použijte jmenovité napětí podle tohoto: Napětí baterie ………. Kondenzátor Jmenovité napětí = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Regulátor napětí- DPAK (TO-252) Číslo dílu vstupu baterie-8,4 V až 12 V 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 podle použitého regulátoru: --LF60ABDT elektrolytický MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Všechny rezistory kromě Rdiv1 je 1/10W nebo větší --4 číslice za hodnotou je velikost (tj. 0805 nebo 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0,22uF (220nF) 0805-C4- 0,01uF (10nF) 0805-C5- 0,01uF (10nF) 0805-CB1- jakákoli kondenzátorová banka, kterou chcete nabíjet-CT- 0,022uF (22nF) 0805-LEDPWR- indikuje napájení je aplikováno 1206-LEDREG- indikuje dosažení požadovaného napětí 1206-LEDGATE- indikuje, že NE555 získává napětí na e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% nebo lepší) 0805-RB- 10kOhm (2% nebo lepší) 0805-Rdiv1-1 1MOhm (2% nebo lepší, 1/4W nebo vyšší) 1206-Rdiv2-0805 Použitá hodnota regulátoru (2% nebo lepší) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22,3 kOhmLM317M 28 kOhm-SW1- Jmenovité napětí vyšší než -1 Čip)-potenciometr LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10 kOhm (víceotáčkový bude přesnější) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (použijte prosím RURG30120, pokud je to jeden z vašich první elektronické projekty) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (klikněte na odkaz a zadejte číslo dílu, které chcete koupit) ČÍSLA PIN JSOU NA SCHÉMATU KLIKNUTÍM „i“NAHORU SCHÉMA PRO VĚTŠÍ STÁHNOUT ABLE VIEW

Krok 6: Konstrukce konvertoru desky plošných spojů 500V

Prvním krokem při konstrukci desky plošných spojů je navrhnout desku plošných spojů pomocí DipTrace (klikněte na odkaz a stáhněte si bezplatný software DipTrace 2) Můžete také použít rozvržení desky plošných spojů zobrazené na obrázcích níže. Dalším krokem je dostat návrh na desku plošných spojů, můžete to udělat dvěma způsoby: pomocí laserové tiskárny (rychlé, snadné, a pokud ji najdete, půjčuji, doporučuji) a ruční trasování (VELMI ČASOVÁ SPOTŘEBA) - TISKÁRNY LASEROVÉ TISKÁRNY NEPRACUJÍ TENTO ODKAZ SE UČIT JAK VYROBIT DESKOVOU DESKU Nástroje:

• Měděný plášť
• Permanentní značka průmyslového nebo odolného (Sharpie lze nalézt na Lowes)
• Žehlička / žehlicí prkno
• Leptadlo (chlorid železitý)
• Nějaký těsnící vícezámkový uzávěr plastový nebo skleněný kontejner (příklad)

Pokud máte laserovou tiskárnu, jednoduše si pořiďte katalog, telefonní seznam nebo noviny. Jedná se o typ levného papíru, který je velmi lehký a hlavně se rozpadá ve vodě, pro jistotu vyzkoušejte kousek papíru ve vodě. Papír budete muset přilepit na běžný podávací list tiskárny (na obrázku níže) Stačí jej nalepit na horní část listu, ujistěte se, že je k listu tiskárny co nejrovnější, takže když je protlačte tiskárnu a nedrolí se. Stáhněte si níže uvedený soubor (Boost Converter, SMT2) (Budete si muset stáhnout freeware DipTrace 2). Otevřete soubor a klikněte na Náhled tisku pod SOUBOREM. Ujistěte se, že jsou objekty vybrány tak, jak je uvedeno na obrázku, a je zaškrtnuto políčko Zrcadlo. Klikněte na Tisk, v okně Tisk vyberte Vlastnosti. V okně Vlastnosti vyberte kartu grafika a Na tmavém náměstí vyberte TMAVOU. Vložte papír levným papírem nalepeným na tiskárně a klikněte na Tisk. Váš papír by měl vypadat jako na 5. obrázku. Slouží k dimenzování desky plošných spojů a řezání měděného plátu pomocí dremelské nebo stolní pily, řezejte pomalu. Zapněte žehličku a zapněte ji na nejvyšší stupeň (obvykle bavlna), počkejte, až se zahřeje … Během čekání důkladně očistěte svůj měděný kus horkou vodou a mýdlem a důkladně jej osušte. Když se vaše žehlička konečně zahřeje, položte měděný plášť na žehlicí prkno měděnou stranou nahoru. Vyřízněte LASER vytištěné rozvržení tak, aby odpovídalo velikosti měděného plátovaného kusu. Položte kus papíru tonerovou stranou dolů a položte žehličku naplocho dolů na papír a měděnou vrstvu. Zatlačte mírnou silou dolů a počkejte několik minut. Měděný plášť a papír by nyní měly být slepeny. Umístěte kus, bude HORKÝ, do nádoby s teplou mýdlovou vodou a počkejte pět minut. Po čekání vezměte kus, spusťte jej pod teplou vodou a jemně otřete horní část papíru, dokud nezůstane pouze toner. Upravte rozložení trvalou značkou. PŘEJDĚTE NA DALŠÍ KROK- RUČNÍ TRACING- Měděný plášť- Leptadlo- Průmyslový stupeň nebo Odolný trvalý značkovač (Průmyslový stupeň lze nalézt na Lowes, těžké najít, můžete se zeptat, kde to je, pokud ho najdete někde jinde, dejte mi vědět Můžu to zveřejnit)- Plastový kontejner Vytiskněte 6. obrázek ve velkém měřítku, použijte své díly jako reference a nakreslete stopy svým permanentním fixem, jak nejlépe umíte. Bude to únavné, takže buďte připraveni strávit několik půl hodin i prostými stopami. Vypadá to jednodušší, to není. PŘEJDĚTE NA DALŠÍ KROK

Krok 7: Poslední problémy

Níže je uveden obrázek o tom, jak účtovat poplatky více bankám, aby v případě, že je jedna vybíjena, ostatní ne.