DC-DC HV Boost-omformer: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Trinn 1: Introduksjon til drift og elektronikk

Hvordan fungerer en boost -omformer? Grunnleggende prinsipp: En boost -omformer fungerer i to trinn, PÅ og AV. I PÅ-stadiet leder den halvledende bryteren og det bygger seg opp strøm i induktoren som produserer et elektromagnetisk felt, dette feltet lagrer energi. I AV-fasen leder ikke den halvledende bryteren, og det elektromagnetiske feltet kollapser. Når feltet kollapser, kan energien som er lagret i det ikke slippe ut gjennom den halvledende bryteren, slik at den går gjennom dioden og inn i lasten/kondensatoren med en mye høyere spenning. Dette skjer flere tusen ganger i sekundet via pulser fra NE555 Timer Chip, og resultatet er å kunne lade en høyspenningskondensator fra en lavspenningskilde. Nedenfor er noen hjelpemidler for de av dere som ikke kan elektronikk godt. R-motstand VR-variabel motstand (også kalt potensiometer) B-batteri V-spenningskilde C-kondensator D-diode L-induktor U / IC-integrert krets Q-transistor / IGBT M-MOSFET GND- Jord (negativ terminal på Batteri for bærbare applikasjoner) Noen diagrammer og diagrammer er vist nedenfor for å hjelpe deg videre.

_BESØK NETTSTEDET mitt for flere prosjekter: FREMTIDIGE EKSPERIMENTALE SYSTEMER

Trinn 2: Protoboard Boost Converter 500V

Denne boost -omformeren er for de med moderat elektronikkopplevelse.

Hvis du har ressursene, anbefaler jeg å lage kretskortversjonen av denne enheten fordi den er enklere, mindre og mindre sannsynlig å mislykkes. Imidlertid er du velkommen til å lage protoboard -versjonen hvis plass ikke er et problem.

Denne kretsen tar minimum 1,75 "x 1,5" x 1 "og kan fungere fra 8,4V til 31,2V Inngang og utgang maks 500V sikkert (for kretsen). Jeg anbefaler minst en 12V batteriinngang.

FARE HØY SPENNING Denne enheten kan slå ut dødelige spenninger, og kondensatorene du lader kan lagre dødelige ladninger i flere timer. Bruk elektriske hansker og vernebriller under bruk og ta alle sikkerhetstiltak

Spesifikasjoner:

Prosjektkostnad: -$ 17 + Shipping Mouser -$ 5 + Shipping Coilcraft PCV -2-394-05L (Følg lenken og skriv inn delenummeret du vil kjøpe) -Gjennomsnittlig total kostnad med frakt -$ 35 -

Dimensjoner: 1,75 "x 1,5" x 1 "Inngangsspenning: 8,4V til 31,2V Utgangsspenning: 100V til 500V Utgangseffekt:

- 12V inngang 36W maks +-20% ladet 290J kondensatorbank på 8s- 24V inngang 92W maks +-20% ladet 1468J kondensatorbank på 16s

Utgangseffekt målt med 1-2 12V 34Ah blybatterier for en praktisk talt konstant spenningskilde

Den største begrensningen for hvor mye strøm som kan trekkes fra batteriene dine er Battery Packs ESR

--- For de beste resultatene brukes høystrømsklassifiserte batterier eller batterier beregnet på Power RC-enheter --- NiCd er de beste (med unntak av Li-poly) For de følgende batteriene kan en estimert maksimal effekt trekkes ESR = ekvivalent seriemotstand = Intern motstand

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

Advarsel-Hvis du trekker for mye strøm fra batteriene, kan det redusere kapasiteten, levetiden og føre til at batteriet blir for varmt, overvåke batteriets temperatur.

Merk: Protoboard -hullene har ikke plass til MOSFET- og diodepinnene, ved å bore et 1/32 hull løser dette, selv om du kanskje må lodde ledningene til tilstøtende pads.

Trinn 3: Protoboard Boost Converter 500V -deler

Verktøy:

• Loddejern
• Elektrisk loddetinn (kolofoniumkjerne 0.032 "foretrukket)
• Antistatisk håndleddsrem
• Elektrikerhansker
• Sikkerhetsbriller

Materialer:-Protoboard (lenken er protoboardet jeg brukte, Protoboard-sett) Deler kjøpt fra Mouser: U2- Spenningsregulator-Batteriinngang delenummer -8.4V til 12V LF60CV-12V til 13.2V LD1086V90-13.2V til 16.8V LM7809ACT- 16,8V til 26,4V LM7812ACT-26,4V til 31,2V LM317 Enhver TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Se datablad --- Test at utgangen er 15V for LM317 --- For C1, C2, C3, og CT bruker en spenningsvurdering i henhold til dette: Batterispenning ………. Kondensator Nominell spenning = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-- C2 Type i henhold til regulator brukt: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-C1 og C3 er keramisk plate eller MLCC-bly 5% -20%, eller -20% til +80% ---- CT er keramisk plate eller MLCC-blyet 1% -10% ---- Alle motstander unntatt Rdiv1 er 1/10W eller større --- 2 8-DIP-kontakter-C1- 0.33uF (330nF) eller More-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Enhver kondensatorbank du ønsker å lade-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- Indikerer at strøm er brukt-LEDREG- Indikerer ønsket spenning er R eached-LEDGATE- Indikerer at NE555 er spenning til MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% eller bedre) -RB- 10kOhm (2% eller bedre)- Rdiv1- 1MOhm (2% eller bedre, 1/4W eller mer) -Rdiv2- Regulator Used Value (2% eller bedre) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- Nominell for inngangsspenning og 5-6A. 1 (Same Chip)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm potensiometer (Multi-turn vil være mer presis) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Bruk RURG30120 hvis dette er ditt første elektroniske prosjekt) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Følg lenken og skriv inn delenummeret for å kjøpe) PIN-NUMMER ER PÅ SKEMATISK KLIKK PÅ "i" ØVERST PÅ SKJEMATIKEN FOR EN STØRRE NEDLADELIG VISNING

Trinn 4: PCB Boost Converter 500V

Hvis du har ressursene, foreslår jeg på det sterkeste at du lager denne kretskortforsterkeren i stedet for protoboardet. Å lage en tilpasset PCB vil være mer kompakt og ha et mye bedre utseende. Denne kretsen tar bare 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "og kan fungere fra 8,4V til 31,2V og levere maksimalt 500V trygt. Jeg anbefaler på det sterkeste å bruke minst et 12V batteri hvis målet ditt er maksimal effekt. Denne versjonens størrelse kan også reduseres til 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 "hvis induktoren er plassert vekk fra kretsen din, slik den er i de fleste spolepistoler for å overbevise. FARE HØY SPENNING Denne enheten kan sette ut dødelige spenninger og kondensatorene du lader kan lagre dødelige ladninger i flere timer, bruk elektrikerhansker og vernebriller mens du bruker og ta alle sikkerhetstiltak Spesifikasjoner: Prosjektkostnad: - $ 20 + Fraktmouser - $ 5 + Shipping Coilcraft PCV-2-394-05L (Følg lenken og skriv inn delenummeret du vil kjøpe)-> = $ 15 + Shipping MPJA-Gjennomsnittlig total kostnad med frakt-<$ 50-- Inngangsspenning: 8,4V til 31,2 V Utgangsspenningsområde: 100V til 500V Utgangseffekt: - TEST 1-12V Inngang 48W maks +-20% Ladet 290J kondensatorbank på 6s - TEST 2 - 12V inngang 45W maks +-20% ladet 1160J kondensatorbank på 26s - 24V inngang TBD-utgangseffekt målt med 1-2 12V 34Ah blybatterier for en praktisk talt konstant spenningskilde Hver test ble utført 5 ganger, den beste er vist. Den største begrensningen for hvor mye strøm som kan trekkes fra batteriene er batteripakkene ESR --- For best resultat brukes batterier med høy strøm eller batterier beregnet på Power RC-enheter --- NiCd er de beste (med unntak av Li- poly) For de følgende batteriene kan en estimert maksimal effekt trekkes ESR = ekvivalent seriemotstand = intern motstand Alkaline kan brukes, men jeg anbefaler oppladbare batterier med høy strøm. Lavere spenninger Kan brukes, men forvent en lavere effekt. 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 Advarsel-Tegning for mye strøm fra batteriene kan redusere kapasiteten, levetiden og føre til at batteriene overopphetes, overvåke batteriets temperatur når du tester.

Trinn 5: PCB Boost Converter 500V -deler

Verktøy:

• Loddejern
• Elektrisk loddetinn (Rosin Core 0,032 "foretrukket)
• Antistatisk håndleddsrem
• Elektrikerhansker
• Sikkerhetsbriller
• Enhver lekkasjebestandig flerlåsforsegling av plast eller glassbeholder (eksempel)

Materialer: MPJA eller Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (få en større pakke hvis du planlegger å lage flere kretskort)
• 2 hver av RESIST PEN eller Industrial Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (Velg et 3 x 5, 4 x 6 eller 6 x 9 for dette prosjektet)

Deler kjøpt fra Mouser: For C1, C2, C3 og CT bruker du en spenningsvurdering i henhold til dette: Batterispenning ………. Kondensator Nominell spenning = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Spenningsregulator- DPAK (TO-252) Batteriinngang delenummer-8,4V til 12V LF60ABDT-12V til 13,2V LF90ABDT-13,2V til 16,8V MC7809E-16,8V til 26,4V MC7812E-26,4V til 31,2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)- C2 Type i henhold til brukt regulator:-LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-C1, C3, C4 og C5 er MLCC SMD/SMT 5% -20%, eller -20% til +80% ---- CT er MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Alle motstandene bortsett fra Rdiv1 er 1/10W eller større-4 siffer etter verdien er størrelse (dvs. 0805 eller 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- Enhver kondensatorbank du ønsker å lade-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Indikerer strøm er anvendt 1206-LEDREG- Indikerer ønsket spenning er nådd 1206-LEDGATE- Indikerer at NE555 gir spenning til e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% eller bedre) 0805-RB- 10kOhm (2% eller bedre) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% eller bedre, 1/4W eller større) 1206-Rdiv2- 0805Regulator Used Value (2% eller bedre) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Nominell for større enn inngangsspenning ved 5-6A Chip)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm potensiometer (multi-turn vil være mer presis) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Bruk RURG30120 hvis dette er en av dine første elektroniske prosjekter) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Følg lenken og skriv inn delenummeret for å kjøpe) PIN-NUMMER ER PÅ SKEMATISK KLIKK "I" ØVERST PÅ SKJEMAET FOR EN STØRRE LAST NED VISNING

Trinn 6: PCB Boost Converter 500V konstruksjon

Det første trinnet i PCB -konstruksjonen er å designe PCB -kortet ved hjelp av DipTrace (klikk på lenken og last ned DipTrace 2 freeware) Du kan også bruke PCB -oppsettet som vises på bildene nedenfor. Neste trinn er å få designet på PCB, du kan gjøre dette på to måter: Bruke en laserskriver (raskt, enkelt, og hvis du finner en å låne anbefaler jeg det) og Håndsporing (VELDIG TIDKONSUM) - LASERPRINTER -INK JET -SKRIVERE VIRKER IKKE DENNE LENKEN FOR Å LÆRE HVORDAN LAGE EN PCB -TABLE Verktøy:

• Kobber kledd
• Industrial Grade eller Resist Permanent Marker (Industrial Grade Sharpie finnes på Lowes)
• Strykejern / strykebrett
• Etchant (Ferric Chloride)
• Enhver lekkasjebestandig flerlåsforsegling av plast eller glassbeholder (eksempel)

Hvis du tilfeldigvis har en laserskriver, får du bare en katalog, telefonbok eller avispapir. Dette er den typen billig papir som er veldig lett og viktigst av alt faller fra hverandre i vann, test et stykke papir i vann for å være sikker. Du må tape papiret på et vanlig skrivermatingsark (vist på bildet nedenfor) Du trenger bare å tape det på toppen av arket, sørg for at det er så flatt som mulig til skriverarket, slik at når det er mate gjennom skriveren det ikke krøller. Last ned filen nedenfor (Boost Converter, SMT2) (Du må laste ned DipTrace 2 freeware). Åpne filen og klikk på Forhåndsvis utskrift under FIL. Sørg for at objektvalgene er som vist på bildet, og at speilboksen er merket av. Klikk på Skriv ut, velg Egenskaper i Utskriftsvinduet. Velg Egenskaper -vinduet i vinduet Egenskaper, og i Mørkets firkant velger du MØRK. Mat papiret med det billige papiret tapet på det i skriveren, og klikk på Skriv ut. Papiret ditt skal se ut som på det femte bildet. Bruk denne til å størrelse PCB og kutte kobberkledd med en Dremel eller bordsag, kutt sakte. Slå på strykejernet og sett det på den høyeste innstillingen (vanligvis bomull). Vent til det blir varmt … Mens du venter, rengjør det kobberdekkede stykket grundig med varmt vann og såpe, tørk stykket grundig. Når jernet ditt endelig er oppvarmet, legger du kobberet på et strykebrett med kobbersiden opp. Klipp LASER -utskrevet layout slik at den er på størrelse med det kobberkledde stykket. Legg papiret med tonersiden ned og legg strykejernet flatt ned på papiret og kobberkledd. Trykk ned med moderat kraft og vent noen minutter. Kobberkledd og papir skal nå henge sammen. Legg stykket, det blir VARMT, i en beholder med varmt såpevann og vent i fem minutter. Etter å ha ventet, ta stykket og kjør det under varmt vann og gni forsiktig på toppen av papiret til alt som gjenstår er toneren. Trykk på oppsettet med din permanente markør. GÅ TIL NESTE STEG- HÅNDSPORING- Kobberkledd- Etchant- Industrial Grade eller Resist Permanent Marker (Industrial Grade Finnes på Lowes, vanskelig å finne du kan ha spurt hvor det er, hvis du finner det et annet sted, gi meg beskjed så Jeg kan legge det ut)- Plastbeholder Skriv ut det sjette bildet i stor skala, bruk delene dine som referanser og tegn sporene med din permanente markør så godt du kan. Dette vil være kjedelig, så vær forberedt på å bruke flere halve timer på å gjøre selv enkle spor. Virker enklere, ikke det. GÅ TIL NESTE STEG

Trinn 7: Avsluttende problemer

Nedenfor er et bilde av hvordan du kan belaste flere banker, slik at hvis en utskriver de andre ikke.