DC-DC visokonaponski pretvarač: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Korak 1: Uvod u rad i elektroniku

Kako radi pretvarač pojačanja? Osnovni princip: Pretvarač pojačanja radi u dvije faze, UKLJUČENO i ISKLJUČENO. U stupnju ON poluvodička sklopka provodi i struja se stvara u induktoru stvarajući elektromagnetsko polje, to polje pohranjuje energiju. U stupnju OFF poluvodička sklopka ne vodi i elektromagnetsko polje se urušava. Kad se polje sruši, energija pohranjena u njemu ne može pobjeći kroz poluvodičku sklopku pa prolazi kroz diodu i ulazi u opterećenje/kondenzator pod mnogo većim naponom. To se događa nekoliko tisuća puta u sekundi putem impulsa iz vremenskog čipa NE555, a rezultat je mogućnost punjenja visokonaponskog kondenzatora iz izvora niskog napona. Ispod je neka pomoć za vas koji ne poznajete dobro elektroniku. R-otpornik VR-promjenjivi otpornik (koji se naziva i potenciometar) B-baterija V-izvor napona C-kondenzator D-dioda L-induktor U / IC integrirani krug Q-tranzistor / IGBT M-MOSFET GND- uzemljenje (negativni priključak Baterija za prijenosne aplikacije) U nastavku su prikazani neki dijagrami i grafikoni koji će vam dodatno pomoći.

_ POSJETITE MOJU STRANICU ZA VIŠE PROJEKATA: BUDUĆI EKSPERIMENTALNI SUSTAVI

Korak 2: Protoboard pojačavač pretvarača 500V

Ovaj pretvarač pojačanja namijenjen je onima s umjerenim iskustvom u elektronici.

Ako imate resurse, preporučujem da napravite verziju ovog uređaja s tiskanom pločom jer je jednostavniji, manji i manja je vjerojatnost da će uspjeti. Međutim, slobodno napravite verziju protoboarda ako prostor nije problem.

Ovaj krug zauzima minimalno 1,75 "x 1,5" x 1 "i može raditi od 8,4V do 31,2V Ulaz i izlaz maksimalno 500V sigurno (za krug). Preporučujem najmanje 12V ulaz baterije.

OPASNOST VISOKI NAPON Ovaj uređaj može ispuštati smrtonosne napone, a kondenzatori koje punite mogu satima skladištiti smrtonosne naboje. Tijekom rada nosite električarske rukavice i zaštitne naočale i poduzmite sve mjere opreza

Tehnički podaci:

Cijena projekta: -17 USD + Mouser za dostavu -5 USD + Isporuka Coilcraft PCV -2-394-05L (Slijedite vezu i upišite broj dijela za kupnju) -Prosječni ukupni trošak s dostavom -35 USD -

Dimenzije: 1,75 "x 1,5" x 1 "Ulazni napon: 8,4V do 31,2V Izlazni napon Raspon: 100V do 500V Izlazna snaga:

- Ulaz od 12 V, maksimalno 36 W +-20% Napunjena kondenzatorska banka od 290 J za 8 s- 24 V ulaz, maksimalno 92 W +-20% Napunjena 1468 J kondenzatorska banka za 16 sekundi

Izlazna snaga mjerena s 1-2 olovne baterije od 12V 34Ah za praktički konstantan izvor napona

Glavno ograničenje količine energije koja se može izvući iz baterija je ESR baterija

--- Za najbolje rezultate upotrijebite visokonaponske baterije ili baterije namijenjene za Power RC uređaje --- NiCd su najbolji (s izuzetkom Li-poly). Za sljedeće baterije može se izvući procijenjena najveća snaga ESR = ekvivalentni serijski otpor = Unutarnji otpor

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

Upozorenje-Previše struje iz baterija može smanjiti njen kapacitet, životni vijek i uzrokovati pregrijavanje baterije. Pratite temperaturu baterija.

Napomena: Rupe Protoboard -a ne prihvaćaju MOSFET i diodne igle, bušenje 1/32 rupe to rješava, iako ćete možda morati lemiti žice na susjedne jastučiće.

Korak 3: dijelovi 500V pretvarača protoboard ploče

Alati:

• Lemilica
• Električno lemilo (preferirano jezgro kolofonija 0,032 ")
• Antistatički remen za ručni zglob
• Električarske rukavice
• Zaštitne naočale

Materijali:-Protoboard (Link je protoboard koji sam koristio, kompleti protoboarda) Dijelovi kupljeni od Mousera: U2-Regulator napona-Broj dijela ulaza baterije-8.4V do 12V LF60CV-12V do 13.2V LD1086V90-13.2V do 16.8V LM7809ACT- 16,8 V do 26,4 V LM7812ACT-26,4 V do 31,2 V LM317 Bilo koji TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Vidi Tehnički list --- Testirajte da je izlaz 15 V za LM317 --- Za C1, C2, C3, i CT koriste nazivnu vrijednost napona prema ovome: Napon baterije ………. Nazivni napon kondenzatora = 16V Kapa = 25V Kapa = 50V Kapa-- Vrsta C2 prema korištenom regulatoru: --LF60CV ElektrolitičkiLD1086V90 ElektrolitičkiLM7809ACT KeramičkiLM7812ACT KeramičkiLM317 Elektrolitički-C1 i C3 su keramički disk ili MLCC olovo 5% -20% ili -20% do +80% ---- CT je keramički disk ili MLCC olovo 1% -10% ---- Svi otpornici osim Rdiv1 su 1/10 W ili više --- 2 8-DIP utičnice-C1- 0.33uF (330nF) ili Više-C2-10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Bilo koja kondenzatorska banka koju želite puniti-CT-0.022uF (22nF) -LEDPWR- Označava da je napajanje primijenjeno-LEDREG- Označava željeni napon R eached-LEDGATE-Označava da NE555 ima izvor napona na MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% ili bolje) -RB- 10kOhm (2% ili bolje)- Rdiv1- 1MOhm (2% ili bolje, 1/4W ili više) -Rdiv2- Korištena vrijednost regulatora (2% ili bolje) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22,3kOhmLM317 28kOhm-U1 i U1 U Ra1 i U1 U Ra1 1 (isti čip)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm potenciometar (više okreta će biti preciznije) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Koristite RURG30120 ako je ovo vaš prvi elektronički projekt) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Slijedite vezu i upišite broj dijela za kupnju) PIN BROJEVI SU NA SEMIJSKOM KLIKNUTU "i" NA VRHU SHEMATIKE ZA VEĆI PREGLED ZA PREUZIMANJE

Korak 4: Pretvarač za pojačavanje PCB -a 500V

Ako imate resurse, toplo vam predlažem da napravite ovaj pretvarač za pojačavanje tiskanih pločica umjesto pretvarača. Izrada prilagođenog PCB -a bit će kompaktnija i imati puno bolji izgled. Ovaj krug zauzima samo 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "i može raditi od 8,4 V do 31,2 V i na izlazu od najviše 500 V. Toplo preporučujem korištenje najmanje 12 V baterije ako vam je cilj maksimalna snaga Veličina ove inačice također se može smanjiti na 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 "ako je induktor postavljen dalje od vašeg kruga, kao što je to slučaj u većini pužnica za uvjerenje. Prikazano na slici ispod. OPASNOST VISOKI NAPON Ovaj uređaj može ispustiti smrtonosne napone, a kondenzatori koje punite mogu satima pohraniti smrtonosne naboje, nositi električarske rukavice i zaštitne naočale tijekom rada i poduzimati sve mjere opreza Specifikacije: Cijena projekta: - 20 USD + Mouser za isporuku - 5 USD + Dostava Coilcraft PCV-2-394-05L (Slijedite vezu i upišite broj dijela za kupnju)-> = 15 USD + Dostava MPJA-Prosječni ukupni troškovi s dostavom-<50 USD-- Ulazni napon: 8,4 V do 31,2 V Izlazni naponski raspon: 100V do 500V Izlazna snaga: - TEST 1-12V ulaz 48W max +-20% Napunjena 290J kondenzatorska banka u 6s - TEST 2 - 12V ulaz 45W max +-20% Napunjena 1160J kondenzatorska banka u 26s - 24V ulaz Izlazna snaga TBD-a mjerena s 1-2 olovne baterije od 12V 34Ah za praktički konstantan izvor napona Svaki je test proveden 5 puta, od kojih je prikazano najbolje. Glavno ograničenje količine energije koja se može izvući iz vaših baterija su baterije ESR --- Za najbolje rezultate upotrijebite visokonaponske baterije ili baterije namijenjene za napajanje RC uređaja --- NiCd su najbolji (s izuzetkom Li- poly) Za sljedeće baterije može se izvući procijenjena najveća snaga ESR = ekvivalentni serijski otpor = unutarnji otporMože se koristiti alkalno, ali toplo preporučujem punjive baterije visoke struje. Mogu se koristiti niži naponi, ali očekujte nižu izlaznu snagu. 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 Upozorenje-Previše struje iz vaše baterije mogu smanjiti kapacitet, životni vijek i uzrokovati pregrijavanje baterija, pratite temperaturu baterije pri testiranju.

Korak 5: Dijelovi pretvarača za pojačavanje PCB -a 500V

Alati:

• Lemilica
• Električno lemilo (preferirano jezgro kolofonija 0,032 ")
• Antistatički remen za ručni zglob
• Električarske rukavice
• Zaštitne naočale
• Bilo koji plastični ili stakleni spremnik sa više bravica koji nepropusno brtvi (primjer)

Materijali: MPJA ili Amazon:

• ŽELJEZNI KLORID (nabavite veće pakiranje ako namjeravate proizvoditi više ploča)
• 2 od RESIST PEN ili Industrial Sharpie
• BAKARNA PLOČA DASKA (Odaberite 3 x 5, 4 x 6 ili 6 x 9 za ovaj projekt)

Dijelovi kupljeni od Mousera: Za C1, C2, C3 i CT upotrijebite nazivnu vrijednost napona u skladu s ovim: Napon baterije ………. Nazivni napon kondenzatora = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Regulator napona- DPAK (TO-252) Broj dijela ulaza baterije-8,4 V do 12 V LF60ABDT-12 V do 13,2 V LF90ABDT-13,2 V do 16,8 V MC7809E-16,8 V do 26,4 V MC7812E-26,4 V do 31,2 V LM317M (R1 = 500 Ohma R2 = 5,5 k Ohm)- Tip C2 prema korištenom regulatoru: --LF60ABDT elektrolitičkiLF90ABDT elektrolitičkiMC7809E keramičkiMC7812E keramičkiLM317M elektrolitički-C1, C3, C4 i C5 su MLCC SMD/SMT 5% -20%, ili -20% do +80% ---- CT je MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Svi otpornici osim Rdiv1 su 1/10 W ili veći-4-znamenkasti broj Nakon što je vrijednost veličina (tj. 0805 ili 1210) -C1-10uF 1210-C2-10uF 1210- C3- 0,22uF (220nF) 0805-C4- 0,01uF (10nF) 0805-C5- 0,01uF (10nF) 0805-CB1- Bilo koja kondenzatorska grupa koju želite puniti-CT- 0,022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Označava snagu se primjenjuje 1206-LEDREG- Označava postizanje željenog napona 1206-LEDGATE- Pokazuje da NE555 napaja napon e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% ili bolje) 0805-RB- 10kOhm (2% ili bolje) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% ili bolje, 1/4W ili više) 1206-Rdiv2- 0805Regulator Korištena vrijednost (2% ili bolje) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22,3kOhmLM317M 28kOhm-SW1-Ulazni napon veći od 5-6 Čip)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10 kOhm potenciometar (više okreta će biti preciznije) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Molimo vas da koristite RURG30120 ako je jedan od vaših prvi elektronički projekti) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Slijedite vezu i upišite broj dijela za kupnju) PIN BROJEVI SU NA SEMENIČKOM KLIKU NA "i" NA VRHU SHEMATIKE ZA VEĆI PREUZMITE MOŽNI PREGLED

Korak 6: Konstrukcija pretvarača za pojačavanje PCB -a 500V

Prvi korak u izgradnji PCB -a je dizajniranje vaše PCB ploče pomoću DipTrace -a (kliknite vezu i preuzmite besplatni softver DipTrace 2) Također možete upotrijebiti izgled PCB -a prikazanog na donjim slikama. Sljedeći korak je prebacivanje dizajna na PCB, to možete učiniti na dva načina: Korištenje laserskog pisača (brzo, jednostavno, a ako ga možete pronaći za posudbu preporučujem ga) i praćenje ruku (VRLO POTROŠNO VRIJEME) - LASERSKI ŠTAMPAČ - MREŽNI ŠTAMPAČI NEĆE RADITI NA OVOM LINKU ZA UČENJE KAKO IZRADITI Pločicu od PCB -a Alati:

• Bakreno odjeven
• Industrijski stupanj ili otporni stalni marker (industrijski stupanj Sharpie može se pronaći na Lowesu)
• Glačalo / daska za glačanje
• Nagrizanje (željezni klorid)
• Bilo koji plastični ili stakleni spremnik s više bravica koji nepropusno brtvi (primjer)

Ako slučajno imate laserski pisač, jednostavno nabavite neki katalog, telefonski imenik ili novinski papir. Ovo je vrsta jeftinog papira koji je vrlo lagan i što je najvažnije raspada se u vodi, isprobajte komad papira u vodi kako biste bili sigurni. Morat ćete zalijepiti papir na običan list za ispis pisača (prikazano na slici ispod) Samo ga trebate zalijepiti vrhom lista pazeći da bude što je moguće ravnije na listu pisača tako da, kad je prolazi kroz pisač ne gužva se. Preuzmite donju datoteku (Boost Converter, SMT2) (Morat ćete preuzeti besplatni softver DipTrace 2). Otvorite datoteku i kliknite Pretpregled ispisa pod DATOTEKA. Provjerite jesu li odabiri objekata prikazani na slici i je li zrcalni okvir označen. Pritisnite Ispis, U prozoru za ispis odaberite Svojstva. U prozoru Svojstva odaberite karticu s grafikom, a U kvadratu tame odaberite TAMNO. Umetnite papir s jeftinim papirom zalijepljenim u pisač i kliknite Ispis. Vaš bi papir trebao izgledati kao na petoj slici. Upotrijebite ovo za mjerenje veličine PCB -a i rezanje bakrene ploče Dremel -om ili stolnom pilom, režite polako. Uključite glačalo i stavite ga na najvišu postavku (obično pamuk). Pričekajte da se zagrije … Dok čekate, temeljito očistite svoj komad od bakra vrućom vodom i sapunom, temeljito osušite komad. Kad se vaše glačalo konačno zagrije, stavite bakar obložen na dasku za glačanje s bakrenom stranom okrenutom prema gore. Izrežite LASER ispisani izgled tako da bude veličine komada obloženog bakrom. Stavite komad papira sa tonerom prema dolje i postavite glačalo ravno na papir i bakar. Gurnite prema dolje umjerenom snagom i pričekajte nekoliko minuta. Bakar obložen papirom sada bi trebao biti zalijepljen. Vrući komad stavite u posudu s toplom vodom sa sapunom i pričekajte pet minuta. Nakon čekanja, uzmite komad i pustite ga pod toplom vodom te nježno trljajte vrh papira dok ne ostane samo toner. Dotaknite izgled svojim trajnim markerom. Idite na SLJEDEĆI KORAK- PRAĆENJE RUKU- Bakreno obloženo- Natapkano- Industrijski stupanj ili odolite trajnom označivaču (Industrijski stupanj možete pronaći u Lowesu, teško ga je pronaći. Možda ćete morati pitati gdje se nalazi, ako ga pronađete negdje drugdje, javite mi Mogu ga objaviti)- Plastični kontejnerOdštampajte 6. sliku velike veličine, koristite svoje dijelove kao reference i nacrtajte tragove svojim trajnim markerom najbolje što možete. Ovo će biti dosadno pa budite spremni potrošiti nekoliko pola sata radeći čak i jednostavne tragove. Čini se jednostavnije, a nije. IDITE NA SLJEDEĆI KORAK

Korak 7: Završna pitanja

Ispod je slika kako naplatiti više banaka, tako da ako se jedna isprazni, druge neće.