DC-DC HV Boost-omvandlare: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Steg 1: Drift och elektronikintro

Hur fungerar en boost -omvandlare? Grundläggande princip: En boost -omvandlare fungerar i två steg, ON och OFF. I ON-steget leder den halvledande omkopplaren och ström byggs upp i induktorn som producerar ett elektromagnetiskt fält, detta fält lagrar energi. I OFF-läget leder den halvledande omkopplaren inte och det elektromagnetiska fältet kollapsar. När fältet kollapsar kan energin som lagras i det inte fly genom den halvledande omkopplaren så att den går genom dioden och in i lasten/kondensatorn vid en mycket högre spänning. Detta händer flera tusen gånger per sekund via pulserna från NE555 Timer Chip och resultatet är att kunna ladda en högspänningskondensator från en lågspänningskälla. Nedan finns lite hjälpmedel för er som inte kan elektronik så bra. R-motstånd VR-variabelt motstånd (även kallad en potentiometer) B-batteri V-spänningskälla C-kondensator D-diod L-induktor U / IC-integrerad krets Q-transistor / IGBT M-MOSFET GND- jord (negativ terminal på Batteri för bärbara applikationer) Vissa diagram och diagram visas nedan för att hjälpa dig vidare.

_BESÖK MIN WEBBPLATS FÖR FLER PROJEKT: FRAMTIDA EXPERIMENTALSYSTEM

Steg 2: Protoboard Boost Converter 500V

Denna boost -omvandlare är för dem med måttlig elektronikupplevelse.

Om du har resurserna rekommenderar jag att du gör kretskortversionen av den här enheten eftersom den är enklare, mindre och mindre sannolikt att misslyckas. Men gör gärna protoboard -versionen om utrymme inte är ett problem.

Denna krets tar upp minst 1,75 "x 1,5" x 1 "och kan fungera från 8,4V till 31,2V Ingång och utgång maximalt 500V säkert (för kretsen). Jag rekommenderar minst en 12V batteriingång.

FARA HÖG SPÄNNING Denna enhet kan släcka dödliga spänningar och kondensatorerna du laddar kan lagra dödliga laddningar i timmar, använd elektriska handskar och skyddsglasögon under drift och vidta alla säkerhetsåtgärder

Specifikationer:

Projektkostnad: -$ 17 + Shipping Mouser -$ 5 + Shipping Coilcraft PCV -2-394-05L (Följ länken och skriv in artikelnumret att köpa) -Genomsnittlig total kostnad med frakt -$ 35 -

Mått: 1,75 "x 1,5" x 1 "Ingångsspänning: 8,4V till 31,2V Utgångsspänningsområde: 100V till 500V Utgångseffekt:

- 12V ingång 36W max +-20% laddad 290J kondensatorbank på 8s- 24V ingång 92W max +-20% laddad 1468J kondensatorbank på 16s

Uteffekt mätt med 1-2 12V 34Ah blybatterier för en praktiskt taget konstant spänningskälla

Den största begränsningen för hur mycket ström som kan dras från dina batterier är Battery Packs ESR

--- För bästa resultat används högströmsklassade batterier eller batterier avsedda för Power RC-enheter --- NiCd är de bästa (med undantag för Li-poly) För följande batterier kan en uppskattad maximal effekt dras ESR = Equivalent Series Resistance = Internt motstånd

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

Varning-Dra för mycket ström från dina batterier kan minska kapaciteten, livslängden och orsaka att batteriet överhettas, övervaka dina batteriets temperatur.

Obs: Protoboard -hålen rymmer inte MOSFET- och diodstiften, borrning av ett 1/32 hål löser detta, även om du kan behöva löda ledningarna till intilliggande kuddar.

Steg 3: Protoboard Boost Converter 500V -delar

Verktyg:

• Lödkolv
• Elektrisk lödning (Rosin Core 0,032 "föredras)
• Antistatisk handledsrem
• Elektrikerhandskar
• Säkerhetsglasögon

Material:-Protoboard (länken är protoboardet jag använde, Protoboard Sets) Delar köpta från Mouser: U2- Spänningsregulator -Batteriinmatningsartikelnummer -8.4V till 12V LF60CV-12V till 13.2V LD1086V90-13.2V till 16.8V LM7809ACT- 16,8V till 26,4V LM7812ACT-26,4V till 31,2V LM317 Alla TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Se datablad --- Testa att utgången är 15V för LM317 --- För C1, C2, C3 och CT använder en spänning enligt detta: Batterispänning ………. Kondensatorns märkspänning = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-- C2 Typ enligt regulator används: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-C1 och C3 är keramisk skiva eller MLCC-blyad 5% -20% eller -20% till +80% ---- CT är keramisk skiva eller MLCC-blyad 1% -10% ---- Alla resistorer utom Rdiv1 är 1/10W eller mer --- 2 8-DIP-uttag-C1- 0.33uF (330nF) eller More-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Alla kondensatorbankar som du vill ladda-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- Indikerar att strömmen är påslagen-LEDREG- Indikerar önskad spänning är R eached-LEDGATE- Indikerar att NE555 levererar spänning till MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% eller bättre) -RB- 10kOhm (2% eller bättre)- Rdiv1- 1MOhm (2% eller bättre, 1/4W eller högre) -Rdiv2- Regulator Used Value (2% eller bättre) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- Märkt för ingångsspänning och 5-6A. 1 (Same Chip)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multi-turn blir mer exakt) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Använd RURG30120 om detta är ditt första elektroniska projekt) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Följ länken och skriv in artikelnumret för att köpa) PIN-NUMMER PÅ SKEMATISK KLICKA "I" ÖVERST PÅ SCHEMATIKEN FÖR EN STÖRRE NEDLADNINGSVISNING

Steg 4: PCB Boost Converter 500V

Om du har resurserna föreslår jag starkt att du gör denna kretskort Boost -omvandlare istället för protoboardet. Att göra ett anpassat kretskort blir mer kompakt och har ett mycket bättre utseende. Denna krets tar endast 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "och kan fungera från 8,4V till 31,2V och leverera maximalt 500V säkert. Jag rekommenderar starkt att du använder minst ett 12V batteri om ditt mål är maximal effekt Denna storleksversion kan också reduceras till 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 "om induktorn placeras bort från din krets, som den är i de flesta spolpistoler för att övertyga. FARA HÖG SPÄNNING Den här enheten kan släcka dödliga spänningar och kondensatorerna du laddar kan lagra dödliga laddningar i timmar, använd elektriska handskar och skyddsglasögon under drift och vidta alla säkerhetsåtgärder Specifikationer: Projektkostnad: - $ 20 + Fraktmouser - $ 5 + Shipping Coilcraft PCV-2-394-05L (Följ länken och skriv in artikelnumret för att köpa)-> = $ 15 + Frakt MPJA-Genomsnittlig totalkostnad med frakt-<$ 50-Ingångsspänning: 8,4V till 31,2 V Utgångsspänningsområde: 100V till 500V Utgångseffekt: - TEST 1-12V Ingång 48W max +-20% laddad 290J kondensatorbank på 6s - TEST 2 - 12V ingång 45W max +-20% laddad 1160J kondensatorbank på 26s - 24V ingång TBD-uteffekt mätt med 1-2 12V 34Ah blybatterier för en praktiskt taget konstant spänningskälla Varje test gjordes 5 gånger, det bästa visas. Den största begränsningen för hur mycket ström som kan dras från dina batterier är batteripaketets ESR --- För bästa resultat används högströmmade batterier eller batterier avsedda för Power RC-enheter --- NiCd är de bästa (med undantag för Li- poly) För följande batterier kan en uppskattad maximal effekt dras ESR = Equivalent Series Resistance = Intern Resistance Alkaline kan användas, men jag rekommenderar starkt Laddningsbara högströmsklassade batterier. Lägre spänningar Kan användas, men förvänta dig en lägre 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 Varning-Dra för mycket ström från dina batterier kan minska kapaciteten, livslängden och orsaka att batterierna överhettas, övervaka batteriets temperatur vid testning.

Steg 5: PCB Boost Converter 500V -delar

Verktyg:

• Lödkolv
• Elektrisk lödning (Rosin Core 0,032 "föredras)
• Antistatisk handledsrem
• Elektrikerhandskar
• Säkerhetsglasögon
• Alla läckagesäkra flera låstätningar av plast eller glasbehållare (exempel)

Material: MPJA eller Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (skaffa ett större paket om du planerar att göra fler kretskort)
• 2 var och en av RESIST PEN eller Industrial Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (Välj en 3 x 5, 4 x 6 eller 6 x 9 för detta projekt)

Delar köpta från Mouser: För C1, C2, C3 och CT, använd en spänning enligt följande: Batterispänning ………. Kondensator märkspänning = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Spänningsregulator- DPAK (TO-252) Batteriingång Artikelnummer-8,4V till 12V LF60ABDT-12V till 13,2V LF90ABDT-13,2V till 16,8V MC7809E-16,8V till 26,4V MC7812E-26,4V till 31,2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)- C2 Typ enligt regulator som används:-LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1, C3, C4 och C5 är MLCC SMD/SMT 5% -20%, eller -20% till +80% ---- CT är MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Alla resistorer utom Rdiv1 är 1/10W eller högre-4 siffror efter värde är storlek (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- Vilken kondensatorbank som helst som du vill ladda-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Indikerar effekt är tillämpad 1206-LEDREG- Indikerar önskad spänning nås 1206-LEDGATE- Indikerar att NE555 hämtar spänning till e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% eller bättre) 0805-RB- 10kOhm (2% eller bättre) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% eller bättre, 1/4W eller högre) 1206-Rdiv2- 0805Regulator Used Value (2% eller bättre) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Märkt för större än ingångsspänning vid 5-6A Chip)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multi-turn blir mer exakt) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Använd RURG30120 om detta är en av dina första elektroniska projekt) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Följ länken och skriv in artikelnumret för att köpa) PIN-NUMMER PÅ SKEMA KLICKA "i" ÖVERST PÅ SKEMATIKEN FÖR EN STÖRRE LADDA NER FÖRSIKTIG VISNING

Steg 6: PCB Boost Converter 500V Konstruktion

Det första steget i PCB -konstruktionen är att designa ditt PCB -kort med DipTrace (klicka på länken och ladda ner DipTrace 2 freeware) Du kan också använda PCB -layouten som visas i bilderna nedan. Nästa steg är att få designen på PCB, du kan göra detta på två sätt: Använda en laserskrivare (snabbt, enkelt, och om du kan hitta en att låna rekommenderar jag det) och Hand Tracing (MYCKET TIDSKONSUMENT) - LASERPRINTER -INK JET -SKRIVARE KOMMER INTE ATT LÄNKA DENNA LÄNK HUR man gör en kretskort Verktyg:

• Kopparklädda
• Industrial Grade eller Resist Permanent Marker (Industrial Grade Sharpie finns på Lowes)
• Strykjärn / strykbräda
• Etchant (Ferric Chloride)
• Alla läckagesäkra flera låstätningar av plast eller glasbehållare (exempel)

Om du råkar ha en laserskrivare får du bara lite katalog, telefonbok eller tidningspapper. Detta är den typ av billigt papper som är mycket lätt och viktigast av allt faller sönder i vatten, testa ett papper i vatten för att vara säker. Du måste tejpa papperet till ett vanligt skrivarmatningsark (visas på bilden nedan) Du behöver bara tejpa det på toppen av arket, se till att det är så plant som möjligt mot skrivararket så att när det är matas genom skrivaren, det skrynklas inte. Ladda ner filen nedan (Boost Converter, SMT2) (Du måste ladda ner DipTrace 2 freeware). Öppna filen och klicka på Förhandsgranska utskrift under FIL. Se till att val av objekt är som visas på bilden och att spegelrutan är markerad. Klicka på Skriv ut, välj Egenskaper i utskriftsfönstret. I fönstret Egenskaper väljer du fliken grafik och i mörkretstorget väljer du MÖRK. Mata in papperet med det billiga papperet tejpat på det i skrivaren och klicka på Skriv ut. Ditt papper ska se ut som på den femte bilden. Använd den här för att storlek din PCB och skär din kopparklädda med en Dremel- eller bordssåg, skär långsamt. Slå på strykjärnet och sätt på det på högsta inställningen (vanligtvis bomull). Vänta tills det värms upp … Tvätta noggrant din kopparklädda bit med varmt vatten och tvål medan du väntar. När ditt strykjärn äntligen värms upp placerar du din kopparklädda på en strykbräda med kopparsidan uppåt. Klipp ut den LASER -tryckta layouten så att den är lika stor som den kopparklädda delen. Lägg pappersbiten med tonersidan nedåt och lägg järnet plant nedåt på papperet och kopparklädda. Tryck ner med måttlig kraft och vänta några minuter. Kopparklädda och papper ska nu klibba ihop. Lägg biten, den blir VARM, i en behållare med varmt tvålvatten och vänta fem minuter. Efter att ha väntat, ta stycket och kör det under varmt vatten och gnid försiktigt över papperet tills allt som återstår är tonern. Tryck på layouten med din permanenta markör. GÅ TILL NÄSTA STEG- HANDSPÅRNING- Kopparklädd- Etchant- Industriell kvalitet eller Resist Permanent Marker (Industriell kvalitet kan hittas på Lowes, svårt att hitta du kanske har frågat var det är, om du hittar det någon annanstans låt mig veta så Jag kan lägga upp det)- Plastbehållare Skriv ut den sjätte bilden i stor skala, använd dina delar som referenser och rita spåren med din permanenta markör så gott du kan. Detta kommer att vara tråkigt så var beredd att spendera flera halvtimmar på att göra även enkla spår. Verkar enklare va, det är det inte. GÅ TILL NÄSTA STEG

Steg 7: Slutfrågor

Nedan är en bild av hur du laddar flera banker så att om en laddar ur kommer de andra inte att göra det.