DC-DC HV Boost -muunnin: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Vaihe 1: Käyttö ja elektroniikan esittely

Miten Boost -muunnin toimii? Perusperiaate: Boost -muunnin toimii kahdessa vaiheessa, ON ja OFF. ON-vaiheessa puolijohtava kytkin johtaa ja virta muodostuu induktoriin, joka tuottaa sähkömagneettisen kentän, tämä kenttä varastoi energiaa. OFF-vaiheessa puolijohtava kytkin ei johda ja sähkömagneettinen kenttä romahtaa. Kun kenttä romahtaa, siihen varastoitu energia ei voi paeta puolijohtavan kytkimen kautta, joten se kulkee diodin läpi kuormaan/kondensaattoriin paljon korkeammalla jännitteellä. Tämä tapahtuu useita tuhansia kertoja sekunnissa NE555 -ajastinsirun pulssien välityksellä ja tuloksena on mahdollisuus ladata suurjännitekondensaattoria pienjännitelähteestä. Alla on apua niille teistä, jotka eivät tunne elektroniikkaa hyvin. R-vastus VR-muuttuva vastus (tunnetaan myös nimellä potentiometri) Akku kannettavia sovelluksia varten) Alla on joitakin kaavioita ja kaavioita, jotka auttavat sinua edelleen.

_

Vaihe 2: Protoboard Boost Converter 500V

Tämä tehostusmuunnin on tarkoitettu niille, joilla on kohtalainen elektroniikkakokemus.

Jos sinulla on resursseja, suosittelen tekemään painetusta piirilevystä tämän laitteen version, koska se on yksinkertaisempi, pienempi ja epätodennäköisempi epäonnistumaan. Voit kuitenkin tehdä protoboard -version, jos tila ei ole ongelma.

Tämä piiri kestää vähintään 1,75 "x 1,5" x 1 "ja voi toimia 8,4 V - 31,2 V: n tulo- ja lähtöteholtaan enintään 500 V. (piirille). Suosittelen vähintään 12 V: n akkutuloa.

VAARA KORKEA JÄNNITE Tämä laite voi sammuttaa tappavan jännitteen ja lataamasi kondensaattorit voivat tallentaa tappavia latauksia tuntikausia. Käytä sähköasentajia ja suojalaseja käytön aikana ja noudata kaikkia varotoimia

Tekniset tiedot:

Projektikustannukset: -17 dollaria + toimituskulut -5 dollaria + toimituskulut Coilcraft PCV -2-394-05L (seuraa linkkiä ja kirjoita ostettava osanumero) -Keskimääräiset kokonaiskustannukset lähetyksellä -35 dollaria -

Mitat: 1,75 "x 1,5" x 1 "Tulojännite: 8,4 V - 31,2 V Lähtöjännitealue: 100 V - 500 V Lähtöteho:

- 12 V: n tulo enintään 36 W +-20% ladattu 290J kondensaattoripankki 8 sekunnissa- 24 V: n tulo enintään 92 W +-20% ladattu 1468J kondensaattoripankki 16 sekunnissa

Lähtöteho mitattuna 1-2 12 V: n 34 Ah: n lyijyakulla käytännöllisesti katsoen vakio jännitelähteelle

Suurin rajoitus akkujen virrankulutukselle on ESR -akut

--- Parhaan tuloksen saavuttamiseksi käytetään suurvirtaisia paristoja tai Power RC -laitteille tarkoitettuja akkuja --- NiCd ovat parhaita (lukuun ottamatta Li-poly) Seuraaville akuille voidaan arvioida suurin maksimiteho ESR = Equivalent Series Resistance = Sisäinen vastus

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

Varoitus-Paristojen liiallisen virranotto voi heikentää akun kapasiteettia, käyttöikää ja aiheuttaa akun ylikuumenemisen. Tarkkaile akkujen lämpötilaa.

Huomautus: Protoboard -reiät eivät sovi MOSFET- ja dioditappeihin, 1/32 reiän poraaminen ratkaisee tämän, vaikka johdot on ehkä juotettava viereisiin tyynyihin.

Vaihe 3: Protoboard Boost Converter 500V osat

Työkalut:

• Juotin
• Sähköinen juotos (hartsiydin 0,032 "suositeltava)
• Antistaattinen rannehihna
• Sähköasentajan käsineet
• Suojalasit

Materiaalit:-Protoboard (Linkki on käyttämäni protoboard, Protoboard-setit) Mouserista ostetut osat: U2- Jännitesäädin-Akun sisääntulon osanumero-8.4V-12V LF60CV-12V-13.2V LD1086V90-13.2V-16.8V LM7809ACT- 16,8 V-26,4 V LM7812ACT-26,4 V-31,2 V LM317 Mikä tahansa TO-220 (R1 = 500 ohmia R2 = 5,5 k ohmia) Katso tietolomake --- Testaa, että lähtö on 15 V LM317 --- C1, C2, C3 ja CT käyttävät jännitteen luokitusta tämän mukaisesti: Akun jännite ………. Kondensaattorin nimellisjännite = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-C2 Tyyppi Käytetyn säätimen mukaan: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-- C1 ja C3 ovat keraamisia levyjä tai MLCC-johtoja 5% -20% tai -20%- +80% ---- CT on keraamisia levyjä tai MLCC-johtavia 1% -10% ---- Kaikki vastukset paitsi Rdiv1 ovat 1/10W tai enemmän --- 2 8-DIP-liitintä-C1- 0.33uF (330nF) tai enemmän -C2-10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Mikä tahansa kondensaattoripankki, jonka haluat ladata-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- osoittaa, että virta on kytketty-LEDREG- ilmaisee halutun jännitteen R eyed-LEDGATE-Ilmaisee, että NE555 syöttää jännitettä MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% tai parempi) -RB- 10kOhm (2% tai parempi)- Rdiv1- 1MOhm (2% tai parempi, 1/4W tai enemmän) -Rdiv2- Säätimen käytetty arvo (2% tai parempi) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- 1 U1 ja U-nim. 1 (Sama siru)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10 kOhm Potentiometri (Monikierros on tarkempi) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Käytä RURG30120, jos tämä on ensimmäinen sähköinen projektisi) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Seuraa linkkiä ja kirjoita osanumero ostaaksesi) PIN-NUMEROT OVAT SKEMAATTISESSA NAPSAUTTAMALLA SUUREN LATATTAVAN NÄKYMÄN KAAVAN YLÖSSÄ "I"

Vaihe 4: PCB Boost Converter 500V

Jos sinulla on resursseja, suosittelen ehdottomasti, että teet tämän painetun piirilevyn tehostimen protoboard -muuntimen sijaan. Mukautetun piirilevyn tekeminen on kompaktimpaa ja ulkonäöltään paljon parempaa. Tämä piiri kestää vain 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "ja voi toimia 8,4 V: sta 31,2 V: iin ja antaa enintään 500 V: n turvallisuuden. Suosittelen käyttämään vähintään 12 V: n akkua, jos tavoitteena on suurin teho Tämän version kokoa voidaan myös pienentää kokoon 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 ", jos induktori on sijoitettu pois piireistäsi, kuten useimmissa kääntöpistooleissa vakuuttamiseksi. VAARA KORKEA JÄNNITE Tämä laite voi sammuttaa tappavan jännitteen ja lataamasi kondensaattorit voivat tallentaa tappavia latauksia tuntikausia, Käytä sähköasentajia ja suojalaseja käytön aikana ja noudata kaikkia varotoimenpiteitä Tekniset tiedot: Projektikustannukset: - 20 dollaria + Shipping Mouser - $ 5 + Shipping Coilcraft PCV-2-394-05L (seuraa linkkiä ja kirjoita ostettava osanumero)-> = $ 15 + Shipping MPJA-Keskimääräiset kokonaiskustannukset lähetyksellä-<50 $-Tulojännite: 8,4 V-31,2 V Lähtöjännitealue: 100 V - 500 V Lähtöteho: - TESTI 1-12 V Tulo 48 W maks. +-20% ladattu 290J kondensaattoripankki 6 sekunnissa - TESTI 2 - 12 V tulo 45 W maks. +-20% ladattu 1160 J kondensaattoripankki 26 sekunnissa - 24 V tulo TBD-lähtöteho mitattuna 1-2 12 V: n 34 Ah: n lyijyakulla käytännöllisesti katsoen vakiojännitelähteelle Jokainen testi tehtiin 5 kertaa, joista paras on esitetty. Suurin rajoitus akkujen virrankulutukselle on akut ESR --- Parhaan tuloksen saavuttamiseksi käytetyt suurvirtaiset paristot tai Power RC -laitteille tarkoitetut akut-NiCd ovat parhaat (lukuun ottamatta Li- poly) Seuraaville akuille voidaan saada arvioitu maksimiteho ESR = vastaavan sarjan vastus = sisäinen vastus Alkalista voidaan käyttää, mutta suosittelen lämpimästi ladattavia suurvirtaisia akkuja. Alemmat jännitteet Voidaan käyttää, mutta odota pienempää tehoa. 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 Varoitus-piirustus liikaa virtaa akut voivat lyhentää niiden kapasiteettia, käyttöikää ja aiheuttaa akkujen ylikuumenemisen. Tarkkaile akun lämpötilaa testauksen aikana.

Vaihe 5: PCB Boost Converter 500V osat

Työkalut:

• Juotin
• Sähköinen juotos (hartsiydin 0,032 "suositeltava)
• Antistaattinen rannehihna
• Sähköasentajan käsineet
• Suojalasit
• Mikä tahansa vuodonkestävä usean lukon tiiviste muovi- tai lasisäiliö (esimerkki)

Materiaalit: MPJA tai Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (hanki suurempi pakkaus, jos aiot tehdä enemmän piirilevyjä)
• 2 kpl RESIST PEN tai Industrial Sharpie
• KUPARILAUTA (Valitse tälle projektille 3 x 5, 4 x 6 tai 6 x 9)

Mouserista ostetut osat: Käytä C1-, C2-, C3- ja CT-jännitteitä tämän mukaisesti: Akun jännite ………. Kondensaattorin nimellisjännite = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Jännitesäädin- DPAK (TO-252) Akun tulon osanumero-8,4 V-12 V LF60ABDT-12V-13,2 V LF90ABDT-13,2V-16,8 V MC7809E-16,8 V-26,4 V MC7812E-26,4 V-31,2 V LM317M (R1 = 500 ohmia R2 = 5,5 k ohmia)- C2-tyyppi Käytetyn säätimen mukaan: --LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1, C3, C4 ja C5 ovat MLCC SMD/SMT 5% -20% tai -20% to +80% ---- CT is MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Kaikki vastukset lukuun ottamatta Rdiv1: tä ovat 1/10 W tai suurempia-4-numeroinen luku sen jälkeen, kun arvo on Koko (eli 0805 tai 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- Kaikki kondensaattoripankit, joita haluat ladata-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Osoittaa tehoa on käytössä 1206-LEDREG- Osoittaa, että haluttu jännite saavutetaan 1206-LEDGATE- Osoittaa, että NE555 syöttää jännitettä e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% tai parempi) 0805-RB- 10kOhm (2% tai parempi) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2%) tai parempi, 1/4 W tai parempi) 1206-Rdiv2-0805 Säätimen käytetty arvo (2% tai parempi) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Nimellisjännite suurempi kuin UA-1, 1 U Siru)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10 kOhm Potentiometri (monikierros on tarkempi) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Käytä RURG30120, jos tämä on yksi ensimmäiset sähköiset projektit) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Seuraa linkkiä ja kirjoita ostettavaksi osanumero) PIN-NUMEROT OVAT SEMAATTISESSA NAPSAUTTAMALLA SUUREMPI KÄYTÖN KAAVAN YLÄ LATAA KUVANÄKYMÄ

Vaihe 6: PCB Boost Converter 500V rakentaminen

Ensimmäinen vaihe piirilevyrakenteessa on suunnitella piirilevy DipTrace -ohjelmalla (napsauta linkkiä ja lataa ilmainen DipTrace 2 -ohjelmisto) Voit käyttää myös alla olevissa kuvissa esitettyä piirilevyasettelua. Voit tehdä tämän kahdella tavalla: Lasertulostimen käyttäminen (nopea, helppo, ja jos löydät lainattavan, suosittelen sitä) ja kädenjäljitys (ERITTÄIN KULUTTAVA) - LASER -TULOSTIMEN TULOSTIMET EIVÄT TOIMI TÄTÄ LINKKIÄ PCB -LEVYN VALMISTAMINEN Työkalut:

• Kuparipäällystetty
• Teollinen luokka tai vastustuskykyinen pysyvä merkki (teollisuusluokan Sharpie löytyy Lowesista)
• Silitysrauta / -lauta
• Etchant (ferrikloridi)
• Mikä tahansa vuodonkestävä usean lukon tiiviste muovi- tai lasisäiliö (esimerkki)

Jos sinulla on lasertulostin, hanki luettelo, puhelinluettelo tai sanomalehtipaperi. Tämä on halpaa paperityyppiä, joka on erittäin kevyttä ja mikä tärkeintä, hajoaa veteen, kokeile paperinpala vedessä varmistaaksesi. Sinun on teipattava paperi tavalliseen tulostimen syöttöarkkiin (näkyy alla olevassa kuvassa) Teippaa se vain arkin yläreunaan ja varmista, että se on mahdollisimman tasainen tulostusarkille, jotta se syöttää tulostimen läpi, se ei rypisty. Lataa alla oleva tiedosto (Boost Converter, SMT2) (sinun on ladattava ilmainen DipTrace 2). Avaa tiedosto ja napsauta Tiedoston esikatselu -painiketta. Varmista, että objektivalinnat ovat kuvan mukaiset ja että peiliruutu on valittuna. Napsauta Tulosta, valitse Tulostus -ikkunassa Ominaisuudet. Valitse Ominaisuudet -ikkunassa grafiikka -välilehti ja Pimeys -neliössä TUMMA. Syötä paperi halvalla paperilla, joka on teipattu tulostimeen, ja napsauta Tulosta. Paperisi pitäisi näyttää viidennen kuvan mukaiselta. Käytä tätä piirilevyn mitoitukseen ja leikkaa kuparipäällysteinen Dremel- tai pöytäsahalla, leikkaa hitaasti. Kytke silitysrauta päälle ja aseta se korkeimmalle asetukselle (yleensä puuvilla), odota, että se lämpenee… Puhdista kuparipäällysteinen kappale huolellisesti kuumalla vedellä ja saippualla odottaessasi. Kun rauta on vihdoin lämmitetty, aseta kuparipäällyste silityslautaan kuparipuoli ylöspäin. Leikkaa LASER -painettu asettelu niin, että se on kuparipäällysteisen kappaleen kokoinen. Aseta paperi väriainepuoli alaspäin ja aseta silitysrauta tasaisesti alaspäin paperi- ja kuparipinnoitetulle. Paina alas kohtuullisella voimalla ja odota muutama minuutti. Kuparipäällystetty ja paperi on nyt tartuttava yhteen. Aseta pala, se on KUUMA, astiaan, jossa on lämmintä saippuavettä, ja odota viisi minuuttia. Odota odottamisen jälkeen ota pala ja juokse se lämpimän veden alla ja hiero varovasti paperin yläosaa, kunnes jäljellä on vain väriaine. Kosketa asettelua pysyvällä merkillä. SIIRRY SEURAAVAAN VAIHEESEEN- KÄSINJÄRJESTELMÄ- Kuparipäällystetty- Hieroja- Teollisuusluokka tai vastustuskykyinen pysyvä merkki (teollisuusluokka Löytyy Lowesista, vaikea löytää, saatat kysyä, missä se on, jos löydät sen jostain muualta, kerro minulle niin Voin lähettää sen)- Muovisäiliö Tulosta kuudes kuva suuressa mittakaavassa, käytä osiasi viitteinä ja piirrä jäljet pysyvällä merkilläsi parhaalla mahdollisella tavalla. Tämä on työlästä, joten ole valmis käyttämään useita puolituntia yksinkertaistenkin jälkien tekemiseen. Näyttää yksinkertaisemmalta, ei ole. MENE SEURAAVAAN VAIHEESEEN

Vaihe 7: Viimeiset ongelmat

Alla on kuva siitä, kuinka veloittaa useita pankkeja niin, että jos toinen on vastuussa, muut eivät.