DC-DC HV Boost Converter: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ნაბიჯი 1: ექსპლუატაცია და ელექტრონიკის დანერგვა

როგორ მუშაობს Boost Converter? ძირითადი პრინციპი: გამაძლიერებელი გადამყვანი მუშაობს ორ ეტაპად, ON და OFF. ჩართვის ეტაპზე ნახევარგამტარული გადამრთველი მიმდინარეობს და დენი გროვდება ინდუქტორში, რომელიც წარმოქმნის ელექტრომაგნიტურ ველს, ეს ველი ინახავს ენერგიას. OFF ეტაპზე ნახევარგამტარული გადამრთველი არ ატარებს და ელექტრომაგნიტური ველი იშლება. როდესაც ველი იშლება, მასში შენახული ენერგია ვერ გაივლის ნახევარგამტარული გადამრთველიდან, ასე რომ ის გადის დიოდში და გადადის დატვირთვაში/კონდენსატორში გაცილებით მაღალი ძაბვის დროს. ეს ხდება წამში რამოდენიმე ათასჯერ NE555 ტაიმერის ჩიპის იმპულსების მეშვეობით და შედეგი არის დაბალი ძაბვის წყაროდან მაღალი ძაბვის კონდენსატორის დატენვა. ქვემოთ მოცემულია რამდენიმე დახმარება მათთვის, ვინც არ იცის ელექტრონიკა. R-Resistor VR-Variable Resistor (ასევე მოუწოდა Potentiometer) B-Battery V-Voltage Source C-capacitor D-Diode L-Inductor U / IC-Integrated Circuit Q-Transistor / IGBT M-MOSFET GND- Ground (negative terminal of ბატარეა პორტატული პროგრამებისთვის) ზოგიერთი დიაგრამა და სქემა ნაჩვენებია ქვემოთ, რათა დაგეხმაროთ შემდგომში.

_ ეწვიეთ ჩემს ვებ გვერდს სხვა პროექტებისთვის: მომავალი ექსპერიმენტული სისტემები

ნაბიჯი 2: Protoboard Boost Converter 500V

ეს გამაძლიერებელი გადამყვანი განკუთვნილია ელექტრონიკის ზომიერი გამოცდილების მქონე ადამიანებისთვის.

თუ თქვენ გაქვთ რესურსი, გირჩევთ ამ მოწყობილობის დაბეჭდილი მიკროსქემის ვერსიის დამზადებას, რადგან ის უფრო მარტივი, პატარა და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ჩავარდება. თუმცა, თავისუფლად გააკეთეთ პროტობორდის ვერსია, თუ სივრცე არ არის პრობლემა.

ეს წრე იკავებს მინიმუმ 1.75 "x 1.5" x 1 "და შეუძლია იმუშაოს 8.4V– დან 31.2V– მდე შეყვანის და გამომავალი მაქსიმუმ 500V უსაფრთხოდ (წრედისთვის). მე გირჩევთ მინიმუმ 12 ვ ბატარეის შეყვანას.

საფრთხის შემცველი მაღალი ძაბვა ამ მოწყობილობას შეუძლია სასიკვდილო ძაბვის ჩაქრობა, ხოლო თქვენ მიერ დამუხტული კონდენსატორებს შეუძლიათ საათობით შეინახონ სასიკვდილო მუხტი, მუშაობისას ატარეთ ელექტრო ხელთათმანები და უსაფრთხოების სათვალეები და მიიღეთ უსაფრთხოების ყველა ზომა.

სპეციფიკაციები:

პროექტის ღირებულება: -$ 17 + გადაზიდვის მუსერი -$ 5 + გადაზიდვის Coilcraft PCV -2-394-05L (მიჰყევით ბმულს და ჩაწერეთ ნაწილის ნომერი შესაძენად) -საშუალო მთლიანი ღირებულება გადაზიდვისას -$ 35 -

ზომები: 1.75 "x 1.5" x 1 "შეყვანის ძაბვა: 8.4V დან 31.2V გამომავალი ძაბვის დიაპაზონი: 100V 500V გამომავალი სიმძლავრე:

- 12V შეყვანის 36W მაქსიმალური +-20% დამუხტული 290J კონდენსატორის ბანკი 8 წამში- 24V შეყვანა 92W მაქსიმალური +-20% დამუხტული 1468J კონდენსატორის ბანკი 16 წმ-ში

გამომავალი სიმძლავრე იზომება 1-2 12V 34Ah ტყვიის მჟავა ბატარეებით პრაქტიკულად მუდმივი ძაბვის წყაროსთვის

ძირითადი შეზღუდვა იმისა, თუ რამდენი ენერგია შეიძლება ამოიღოთ თქვენი ბატარეებიდან არის Battery Packages ESR

--- საუკეთესო შედეგისთვის გამოიყენება მაღალი დენის რეიტინგული ბატარეები ან ბატარეები, რომლებიც განკუთვნილია სიმძლავრის RC მოწყობილობებისთვის = შიდა წინააღმდეგობა

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

გაფრთხილება-თქვენი ბატარეებიდან ძალიან ბევრი დენის ამოღებამ შეიძლება შეამციროს იქ სიმძლავრე, სიცოცხლე და გამოიწვიოს თქვენი ბატარეის გათბობა, აკონტროლეთ ბატარეების ტემპერატურა.

შენიშვნა: პროტობორდის ხვრელები არ იტევს MOSFET და დიოდის ქინძისთავებს, 1/32 ხვრელის გაბურღვა წყვეტს ამას, თუმცა შეიძლება მოგიწიოთ მიმდებარე ბალიშების მიერთება.

ნაბიჯი 3: Protoboard Boost Converter 500V ნაწილები

ინსტრუმენტები:

• გასაყიდი რკინა
• ელექტრო ჯოხი (სასურველია როზინის ბირთვი 0.032 ")
• მაჯის საწინააღმდეგო სტატიკური სამაჯური
• ელექტრიკოსის ხელთათმანები
• Დამცავი სათვალეები

მასალები:-Protoboard (ლინკი არის პროტობორდი, რომელიც მე გამოვიყენე, Protoboard კომპლექტი) ნაწილები ნაყიდი მაუსერიდან: U2- ძაბვის მარეგულირებელი-ბატარეის შეყვანის ნაწილი ნომერი -8,4V 12V LF60CV-12V 13,2V LD1086V90-13.2V 16,8V LM7809ACT- 16.8V დან 26.4V LM7812ACT-26.4V დან 31.2V LM317 ნებისმიერი TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5.5 k Ohm) იხილეთ მონაცემთა ფურცელი --- შეამოწმეთ, რომ გამოსავალი არის 15V LM317–--C1, C2, C3 და CT იყენებენ ძაბვის რეიტინგს ამის მიხედვით: ბატარეის ძაბვა ………. კონდენსატორის რეიტინგული ძაბვა = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-- C2 ტიპი მარეგულირებლის მიხედვით გამოიყენება: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT კერამიკული C3 არის კერამიკული დისკი ან MLCC ტყვია 5% -20%, ან -20% -დან +80% ---- CT არის კერამიკული დისკი ან MLCC ტყვია 1% -10% ---- ყველა რეზისტორი გარდა Rdiv1 არის 1/10W ან მეტი --- 2 8-DIP სოკეტი-C1- 0.33uF (330nF) ან მეტი-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- ნებისმიერი კონდენსატორის ბანკი, რომლის დატენვაც გსურთ-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- მიუთითებს ენერგიის გამოყენებაზე-LEDREG- მიუთითებს სასურველ ძაბვას R eached-LEDGATE- მიუთითებს NE555 არის ძაბვის წყარო MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% ან უკეთესი) -RB- 10kOhm (2% ან უკეთესი)- Rdiv1- 1MOhm (2% ან უკეთესი, 1/4W ან მეტი) -Rdiv2- მარეგულირებელი გამოყენებული მნიშვნელობა (2% ან უკეთესი) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- 5-6W და UA1 და R1 1 (იგივე ჩიპი)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm Potentiometer (მრავალბრუნავი იქნება უფრო ზუსტი) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (გამოიყენეთ RURG30120 თუ ეს თქვენი პირველი ელექტრონული პროექტია) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (მიჰყევით ბმულს და შესყიდვისათვის ჩაწერეთ ნაწილის ნომერი) PIN ნომრები არის სქემატური დაწკაპუნებით "i" სქემის თავზე უფრო დიდი გადმოსაწერი მიზნით

ნაბიჯი 4: PCB Boost Converter 500V

თუ თქვენ გაქვთ რესურსი, მე მკაცრად გირჩევთ, რომ გააკეთოთ ეს დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფის გამაძლიერებელი, პროტობორდის ნაცვლად. პერსონალური PCB- ის დამზადება უფრო კომპაქტური იქნება და ბევრად უკეთესი გარეგნობა ექნება. ეს წრე იკავებს მხოლოდ 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 " - ს და შეუძლია იმუშაოს 8.4V– დან 31.2V– მდე და გამოსავალი მაქსიმუმ 500V უსაფრთხოდ. მე მკაცრად გირჩევთ გამოიყენოთ მინიმუმ 12V ბატარეა, თუ თქვენი მიზანია მაქსიმალური სიმძლავრე ამ ვერსიის ზომა ასევე შეიძლება შემცირდეს 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 " - მდე, თუ ინდუქტორი მოთავსებულია თქვენი წრედან მოშორებით, როგორც ეს დასამტკიცებლად არის უმეტეს ჭურჭელში. ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე. საშიში მაღალი ძაბვა ამ მოწყობილობას შეუძლია გამოაყენოს სასიკვდილო ძაბვები და თქვენს მიერ დამუხტული კონდენსატორებს შეუძლიათ საათობით შეინახონ სასიკვდილო ხარჯები, ატარონ ელექტრიკოსის ხელთათმანები და უსაფრთხოების სათვალეები და მიიღონ უსაფრთხოების ყველა ზომა ზომები: პროექტის ღირებულება: - $ 20 + გადაზიდვის მუსერი - $ 5 + გადაზიდვის Coilcraft PCV-2-394-05L (მიჰყევით ბმულს და ჩაწერეთ ნაწილის ნომერი შესაძენად)-> = $ 15 + გადაზიდვის MPJA-საშუალო მთლიანი ღირებულება გადაზიდვისას-<50 $-შეყვანის ძაბვა: 8.4V 31.2 V გამომავალი ძაბვის დიაპაზონი: 100V 500V გამომავალი სიმძლავრე: - ტესტი 1-12V შეყვანის 48W max +-20% დამუხტული 290J კონდენსატორის ბანკი 6 სთ - ტესტი 2 - 12V შეყვანის 45W max +-20% დამუხტული 1160J კონდენსატორის ბანკი 26 წმ - 24V შეყვანა TBD გამომავალი სიმძლავრე იზომება 1-2 12V 34Ah ტყვიის მჟავა ბატარეებით პრაქტიკულად მუდმივი ძაბვის წყაროსთვის თითოეული ტესტი გაკეთდა 5-ჯერ, რომელთაგან საუკეთესო ნაჩვენებია. ბატარეების პაკეტები ESR--საუკეთესო შედეგის მისაღწევად, გამოიყენება მაღალი დონის ბატარეები ან ბატარეები, რომლებიც განკუთვნილია Power RC მოწყობილობებისთვის-NiCd არის საუკეთესო (გარდა Li- პოლი) შემდეგი ბატარეებისთვის სავარაუდო მაქსიმალური სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს ESR = ეკვივალენტური სერიის წინააღმდეგობა = შიდა წინააღმდეგობა ტუტე შეიძლება გამოყენებულ იქნას, მაგრამ მე მკაცრად გირჩევთ დატენვის მაღალი დენის რეიტინგული ბატარეები. ქვედა ძაბვები შეიძლება გამოყენებულ იქნას, მაგრამ ველით უფრო დაბალი ენერგიის გამომუშავებას. 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 გაფრთხილება-ზედმეტი დენის გამოყვანა თქვენს ბატარეებს შეუძლიათ შეამცირონ იქ სიმძლავრე, სიცოცხლე და გამოიწვიოს თქვენი ბატარეების გადახურება, აკონტროლეთ ბატარეის ტემპერატურა ტესტირების დროს.

ნაბიჯი 5: PCB Boost Converter 500V ნაწილები

ინსტრუმენტები:

• გასაყიდი რკინა
• ელექტრო ჯოხი (სასურველია როზინის ბირთვი 0.032 ")
• მაჯის საწინააღმდეგო სტატიკური სამაჯური
• ელექტრიკოსის ხელთათმანები
• Დამცავი სათვალეები
• ნებისმიერი გაჟონვის მტკიცებულება მრავალჯერადი საკეტი პლასტიკური ან მინის კონტეინერი (მაგალითი)

მასალები: MPJA ან Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (მიიღეთ უფრო დიდი პაკეტი, თუ გეგმავთ მეტი მიკროსქემის დაფის დამზადებას)
• 2 თითოეული RESIST PEN ან სამრეწველო Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (შეარჩიეთ 3 x 5, 4 x 6 ან 6 x 9 ამ პროექტისათვის)

ნაწილები ნაყიდი მაუსერიდან: C1, C2, C3 და CT გამოიყენეთ ძაბვის მაჩვენებელი ამის მიხედვით: ბატარეის ძაბვა ………. კონდენსატორის რეიტინგული ძაბვა = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- ძაბვის მარეგულირებელი- DPAK (TO-252) ბატარეის შეყვანის ნაწილი ნომერი-8.4V 12V LF60ABDT-12V 13.2V LF90ABDT-13.2V 16.8V MC7809E-16.8V 26.4V MC7812E-26.4V 31.2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5.5 k Ohm)- C2 ტიპი მარეგულირებლის მიხედვით გამოიყენება: --LF60ABDT ელექტროლიტური LF90ABDT ელექტროლიტური MC7809E კერამიკული MC7812E კერამიკული LM317M ელექტროლიტური-C1, C3, C4 და C5 არის MLCC SMD/SMT 5% -20%, ან -20% -დან +80% ---- CT არის MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- ყველა რეზისტენტული გარდა Rdiv1 არის 1/10W ან მეტი-4 ციფრი რიცხვი ღირებულების შემდეგ არის ზომა (ანუ 0805 ან 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- ნებისმიერი კონდენსატორის ბანკი, რომლის დატენვაც გსურთ-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- მიუთითებს სიმძლავრეზე გამოიყენება 1206-LEDREG- მიუთითებს სასურველ ძაბვაზე მიღწეულია 1206-LEDGATE- მიუთითებს NE555 არის ძაბვის წყარო e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% ან უკეთესი) 0805-RB- 10kOhm (2% ან უკეთესი) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% ან უკეთესი, 1/4W ან მეტი) 1206-Rdiv2- 0805 რეგულატორი გამოყენებულ ღირებულებას (2% ან უკეთესი) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- ძაბვის დიაპაზონში ჩიპი)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm პოტენომეტრი (მრავალ შემობრუნება უფრო ზუსტი იქნება) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (გთხოვთ გამოიყენოთ RURG30120, თუ ეს არის თქვენი პირველი ელექტრონული პროექტები. ჩამოტვირთეთ ABLE VIEW

ნაბიჯი 6: PCB Boost Converter 500V კონსტრუქცია

PCB- ის მშენებლობის პირველი ნაბიჯი არის თქვენი PCB დაფის დაპროექტება DipTrace– ის გამოყენებით (დააწკაპუნეთ ბმულზე და ჩამოტვირთეთ უფასო პროგრამა DipTrace 2) ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ქვემოთ მოყვანილ სურათებში ნაჩვენები PCB განლაგება. შემდეგი ნაბიჯი არის დიზაინის მიღება PCB– ზე, თქვენ შეგიძლიათ ამის გაკეთება ორი გზით: ლაზერული პრინტერის გამოყენება (სწრაფი, მარტივი, და თუ შეგიძლიათ სესხის აღება გირჩევთ) და ხელის მოკვლევა (ძალიან დიდი დრო) - ლაზერული პრინტერი –ინკ ჯეტ პრინტერები არ იმუშავებენ ამ ბმულის შესასწავლად როგორ გავაკეთოთ PCB დაფა ინსტრუმენტები:

• სპილენძით მოპირკეთებული
• სამრეწველო ხარისხი ან წინააღმდეგობის გაწევა მუდმივი მარკერი (სამრეწველო კლასის Sharpie გვხვდება Lowes)
• უთო / საუთაო დაფა
• Etchant (რკინის ქლორიდი)
• ნებისმიერი გაჟონვის მტკიცებულება მრავალჯერადი საკეტი პლასტიკური ან მინის კონტეინერი (მაგალითი)

თუ თქვენ გაქვთ ლაზერული პრინტერი, უბრალოდ მიიღეთ კატალოგი, ტელეფონის წიგნი ან გაზეთის ქაღალდი. ეს არის იაფი ქაღალდის ტიპი, რომელიც ძალიან მსუბუქია და რაც მთავარია წყალში იშლება, შეამოწმეთ ქაღალდის ნაჭერი წყალში, რომ დარწმუნდეთ. თქვენ დაგჭირდებათ ქაღალდის დამაგრება რეგულარული პრინტერის შესანახ ფურცელზე (ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე) თქვენ მხოლოდ ფურცლის ზედა ნაწილზე უნდა დააკოპიროთ, დარწმუნდით, რომ ის მაქსიმალურად ბრტყელია პრინტერის ფურცელზე ისე, რომ როდესაც არის იკვებება პრინტერის საშუალებით ის არ იკუმშება. ჩამოტვირთეთ ქვემოთ მოცემული ფაილი (Boost Converter, SMT2) (თქვენ უნდა გადმოწეროთ უფასოდ DipTrace 2). გახსენით ფაილი და დააწკაპუნეთ ბეჭდვის გადახედვა ფაილში. დარწმუნდით, რომ ობიექტების შერჩევა არის როგორც სურათზეა ნაჩვენები და სარკის ყუთი მონიშნულია. დააჭირეთ ბეჭდვას, ბეჭდვის ფანჯარაში აირჩიეთ თვისებები. თვისებების ფანჯარაში აირჩიეთ გრაფიკული ჩანართი და სიბნელის კვადრატში აირჩიეთ DARK. მიაწოდეთ ქაღალდი იაფი ქაღალდით, რომელიც მასზეა ჩასმული პრინტერში და დააჭირეთ ბეჭდვას. თქვენი ქაღალდი უნდა გამოიყურებოდეს მე -5 სურათზე. გამოიყენეთ ეს თქვენი PCB- ის გასაზომად და გაჭერით სპილენძი დაფარული დრემელით ან მაგიდის ხერხით, ნელა გაჭერით. ჩართეთ რკინა და დადგით მის უმაღლეს დონეზე (ჩვეულებრივ ბამბა), დაელოდეთ სანამ გაცხელდება … ლოდინისას კარგად გაწმინდეთ სპილენძის ნაჭერი ცხელი წყლით და საპნით, კარგად გაიმშრალეთ. როდესაც თქვენი რკინა საბოლოოდ გაცხელდება, მოათავსეთ სპილენძი საუთაო დაფაზე, სპილენძის გვერდით ზემოთ. გაჭერით ლაზერული ნაბეჭდი განლაგება ისე, რომ ის იყოს სპილენძის მოპირკეთებული ნაწილის ზომა. მოათავსეთ ქაღალდის ტონერის ნაჭერი ქვემოთ და განათავსეთ რკინა ბრტყელ ქვემოთ ქაღალდზე და სპილენძით მოპირკეთებული. დადექით ზომიერი ძალით და დაელოდეთ რამდენიმე წუთს. სპილენძი და ქაღალდი ახლა ერთმანეთთან უნდა იყოს გამყარებული. მოათავსეთ ნაჭერი, ეს იქნება ცხელი, თბილი საპნიანი წყლის კონტეინერში და დაელოდეთ ხუთ წუთს. ლოდინის შემდეგ აიღეთ ნაჭერი და გაუშვით თბილი წყლის ქვეშ და ნაზად შეიზილეთ ქაღალდის ზედა ნაწილი, სანამ ტონიკი არ დარჩება. შეეხეთ განლაგებას თქვენი მუდმივი მარკერით. გადადით მომდევნო საფეხურზე- ხელის მოკვლევა- სპილენძით მოპირკეთებული- სამრეწველო კლასი ან წინააღმდეგობა გაუწიეთ მუდმივ მარკერს (სამრეწველო კლასი შეიძლება მოიძებნოს ლოუესში, ძნელი საპოვნელად, შეიძლება გკითხოთ სად არის, თუ სადმე სხვაგან იპოვით, შემატყობინეთ შემიძლია გამოვაქვეყნო)- პლასტმასის კონტეინერი ამობეჭდეთ მე -6 სურათი ფართომასშტაბიანი, გამოიყენეთ თქვენი ნაწილები, როგორც ცნობები და დახატეთ კვალი თქვენი მუდმივი მარკერით რაც შეიძლება საუკეთესოდ. ეს დამღლელი იქნება, ასე რომ მოემზადეთ დახარჯოთ რამდენიმე ნახევარი საათი თუნდაც უბრალო კვალის გასაკეთებლად. როგორც ჩანს, უფრო მარტივი, არა, ეს არ არის. გადადით შემდეგ საფეხურზე

ნაბიჯი 7: საბოლოო საკითხები

ქვემოთ მოცემულია სურათი, თუ როგორ უნდა გადაიხადოთ მრავალჯერადი ბანკი ისე, რომ თუ რომელიმე მათგანი განთავისუფლდება, დანარჩენები არა.