200Watt 12V till 220V DC-DC-omvandlare: 13 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Hej alla:)

Välkommen till denna instruerbara där jag kommer att visa dig hur jag gjorde denna 12 volt till 220 volt DC-DC-omvandlare med feedback för att stabilisera utspänning och lågt batteri/ underspänningsskydd, utan att använda någon mikrokontroller. Även om utgången är högspännings DC (och inte AC) kan vi köra LED -lampor, telefonladdare och andra SMPS -baserade enheter från denna enhet. Denna omvandlare kan inte köra någon induktiv eller transformatorbaserad belastning som växelströmsmotor eller fläkt.

För detta projekt kommer jag att använda den populära SG3525 PWM -styrningen IC för att öka DC -spänningen och ge nödvändig feedback för att styra utspänningen. Detta projekt använder mycket enkla komponenter och några av dem bärgas från gamla datorns strömförsörjningar. Låt oss bygga!

Tillbehör

1. EI-33 ferritransformator med spole (du kan köpa detta från din lokala elektronikbutik eller rädda det från en datorns nätaggregat)
2. IRF3205 MOSFET - 2
3. 7809 spänningsregulator -1
4. SG3525 PWM -styrenhet IC
5. OP07/ IC741/ eller någon annan operationsförstärkare IC
6. Kondensator: 0.1uF (104)- 3
7. Kondensator: 0,001uF (102)- 1
8. Kondensator: 3.3uF 400V opolär keramisk kondensator
9. Kondensator: 3.3uF 400V polär elektrolytkondensator (du kan använda ett högre kapacitansvärde)
10. Kondensator: 47uF elektrolytisk
11. Kondensator: 470uF elektrolytisk
12. Motstånd: 10K motstånd-7
13. Motstånd: 470K
14. Motstånd: 560K
15. Motstånd: 22 ohm - 2
16. Variabel motstånd/ förinställning: 10K -2, 50K - 1
17. UF4007 snabbåterställningsdioder - 4
18. 16 -stifts IC -uttag
19. 8 -stifts IC -uttag
20. Skruvplintar: 2
21. Kylfläns för montering av MOSFET och spänningsregulator (från gammal datorns nätaggregat)
22. Perfboard eller Veroboard
23. Anslutning av ledningar
24. Lödkit

Steg 1: Samla de nödvändiga komponenterna

De flesta delar som behövs för att göra detta projekt har hämtats från en icke -fungerande datormatare. Du hittar enkelt transformatorn och de snabba likriktardioderna från sådan strömförsörjning tillsammans med högspänningskondensatorer och kylfläns för MOSFETS

Steg 2: Gör transformatorn enligt vår specifikation

Den viktigaste delen av att få rätt utgångsspänning är genom att säkerställa korrekt transformatorlindningsförhållande mellan primära och sekundära sidor och också se till att ledningarna kan bära den nödvändiga strömmen. Jag har använt en EI-33-kärna tillsammans med spolen för detta ändamål. Det är samma transformator som du får inuti en SMPS. Du kan också hitta en EE-35-kärna också.

Nu är vårt mål att öka ingångsspänningen på 12 volt till cirka 250-300 volt och för detta har jag använt 3+3 varv i primären med mittknackning och cirka 75 varv i sekundärsidan. Eftersom transformatorns primära sida kommer att hantera större ström än sekundärsidan har jag använt fyra isolerade koppartrådar tillsammans för att skapa en grupp och sedan lindad den runt spolen. Det är en 24 AWG -tråd som jag fick från en lokal järnaffär. Anledningen till att ta ihop fyra ledningar för att göra en enda tråd är att minska effekterna av virvelströmmar och göra en bättre strömbärare. den primära lindningen består av 3 varv vardera med mittknackning.

Den sekundära lindningen består av cirka 75 varv av enstaka 23 AWG isolerad koppartråd.

Både primär- och sekundärlindningen isoleras med varandra med hjälp av isoleringstejp som lindas runt spolen.

För detaljer om hur jag exakt gjorde transformatorn, se videon i slutet av denna instruerbara.

Steg 3: Oscillator -scenen

SG3525 används för att generera alternativa klockpulser som används för att alternativt driva MOSFETS som trycker och drar ström genom transformatorns primära spolar och även för att tillhandahålla feedbackkontroll för att stabilisera utspänningen. Kopplingsfrekvensen kan ställas in med hjälp av tidsmotstånd och kondensatorer. För vår applikation kommer vi att ha en omkopplingsfrekvens på 50Khz som ställs in med en kondensator på 1nF på stift 5 och 10K motstånd tillsammans med ett variabelt motstånd vid stift 6. Det variabla motståndet hjälper till att finjustera frekvensen.

För att få mer information om hur SG3525 IC fungerar, här är en länk till databladet för IC:

www.st.com/resource/en/datasheet/sg2525.pd…

Steg 4: Växlingsstadiet

50Khz -pulsutgången från PWM -regulatorn används alternativt för att driva MOSFET: erna. Jag har lagt till ett litet 22 ohm strömbegränsande motstånd till grindterminalen på MOSFET tillsammans med ett 10K neddragningsmotstånd för att urlasta portkondensatorn. Vi kan också konfigurera SG3525 för att lägga till en liten dödtid mellan bytet av MOSFET för att se till att de aldrig är PÅ samtidigt. Detta görs genom att lägga till ett 33 ohm motstånd mellan stiften 5 och 7 på IC. Transformatorns mittknapp är ansluten till den positiva matningen medan de andra två ändarna byts med hjälp av MOSFET: erna som periodiskt förbinder vägen till marken.

Steg 5: Utmatningssteg och feedback

Transformatorns utsignal är högspänningspulserad DC -signal som måste rättas till och jämnas ut. Detta görs genom att implementera en fullständig brygglikriktare med snabbåterställningsdioder UF4007. Då ger kondensatorbankerna 3,3uF vardera (polära och opolära lock) en stabil DC -utgång fri från några krusningar. Man måste se till att lockets spänningsavläsning är tillräckligt hög för att tolerera och lagra den genererade spänningen.

För att implementera den feedback jag gav använde ett motståndsspänningsdelare nätverk på 560KiloOhms och 50K variabelt motstånd, går utmatningen från potentiometern till ingången till felförstärkaren på SG3525 och därmed kan vi genom att justera potentiometern få vår önskade spänningsutgång.

Steg 6: Implementering av spänningsskydd

Underspänningsskyddet görs med en operationsförstärkare i komparatorläge som jämför ingångskällans spänning med en fast referens som genereras av SG3525 Vref -stiftet. Tröskeln är justerbar med en 10K potentiometer. Så snart spänningen faller under det inställda värdet aktiveras avstängningsfunktionen på PWM -regulatorn och utspänningen genereras inte.

Steg 7: Kretsdiagram

Detta är hela kretsschemat för projektet med alla tidigare nämnda koncept diskuterade.

Okej, nog med teoretisk del, låt oss nu smutsiga händerna!

Steg 8: Testa kretsen på brödbräda

Innan du lödar alla komponenter på veroboard är det viktigt att se till att vår krets fungerar och återkopplingsmekanismen fungerar korrekt.

VARNING: var försiktig när du hanterar högspänning eller kan ge dig en dödlig chock. Tänk alltid på säkerheten och se till att du inte rör vid någon komponent medan strömmen fortfarande är på. Elektrolytkondensatorerna kan hålla laddningen ganska länge så se till att den är helt urladdat.

Efter att ha lyckats observera utspänningen implementerade jag lågspänningsavbrottet och det fungerar bra.

Steg 9: Beslut om placering av komponenter

Nu innan vi börjar med lödningsprocessen är det viktigt att vi fixar komponenternas position på ett sådant sätt att vi måste använda minimalt med trådar och relevanta komponenter placeras nära varandra så att de enkelt kan anslutas för att spåra lödspår.

Steg 10: Fortsättning av lödningsprocessen

I det här steget kan du se Jag har placerat alla komponenter för omkopplingsprogrammet. Jag såg till att spåren till MOSFET är tjocka för att kunna bära högre strömmar. Försök också att hålla filterkondensatorn så nära IC som möjligt.

Steg 11: Lödning av transformatorn och återkopplingssystemet

Det är nu dags att fixa transformatorn och fixa komponenterna för rättelse och feedback. Det är anmärkningsvärt att nämna att vid lödning bör man vara noga med att högspännings- och lågspänningssidan har god separation och alla kortslutningar måste undvikas. Hög- och lågspänningssidan bör dela en gemensam grund för att feedbacken ska fungera korrekt.

Steg 12: Avsluta modulen

Efter ca 2 timmars lödning och se till att min krets är korrekt ansluten utan shorts var modulen äntligen klar!

Sedan justerade jag frekvensen, utgångsspänningen och lågspänningsavbrottet med hjälp av de tre potentiometrarna.

Kretsen fungerar precis som förväntat och ger en mycket stabil utspänning.

Jag har lyckats köra min telefon och bärbara laddare med detta eftersom de är SMPS -baserade enheter. Du kan enkelt köra små till medelstora LED -lampor och laddare med denna enhet. Effektiviteten är också ganska acceptabel, allt från cirka 80 till 85 procent. Den mest imponerande egenskapen är att strömförbrukningen vid ingen belastning är ungefär 80-90 milliAmps allt tack vare feedback och kontroll!

Jag hoppas att du gillar den här självstudien. Se till att dela detta med dina vänner och skicka din feedback och tvivel i kommentarsfältet nedan.

Titta på videon för hela byggprocessen och arbetet med modulen. Överväg att prenumerera om du gillar innehållet:)

Vi ses i nästa!