DC-DC HV Boost Converter: 7 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Hakbang 1: Operasyon at Electronics Intro

Paano Gumagana ang Isang Boost Converter? Pangunahing Punong-guro: Ang isang boost converter ay gumagana sa dalawang yugto, ON at OFF. Sa yugto na ON ang Semi-conductive Switch ay isinasagawa at kasalukuyang nagtatayo sa inductor na gumagawa ng isang electromagnetic field, ang patlang na ito ay nag-iimbak ng enerhiya. Sa yugto ng OFF ang Semi-conductive Switch ay hindi nagsasagawa at ang electromagnetic field ay gumuho. Kapag ang patlang ay gumuho ang enerhiya na nakaimbak sa ito ay hindi maaaring makatakas sa pamamagitan ng Semi-conductive Switch kaya dumadaan ito sa diode at sa load / Capacitor sa isang mas mataas na boltahe. Nangyayari ito ng libu-libong beses sa isang segundo sa pamamagitan ng mga pulso mula sa NE555 Timer Chip at ang resulta ay magagawang singilin ang isang mataas na boltahe ng capacitor mula sa isang mapagkukunan ng mababang boltahe. Nasa ibaba ang ilang tulong para sa iyo na hindi alam ng mabuti ang electronics. R-Resistor VR-Variable Resistor (tinatawag ding Potentiometer) B-Battery V-Voltage Source C-Capacitor D-Diode L-Inductor U / IC-Integrated Circuit Q-Transistor / IGBT M-MOSFET GND- Ground (Negatibong terminal ng Baterya para sa Mga Portable na Application) Ang ilang mga Diagram at Chart ay ipinapakita sa ibaba upang matulungan ka pa.

_VISIT ANG AKONG WEBSITE PARA SA Dagdag na mga PROYEKTO: FUTURE EXPERIMENTAL SYSTEMS

Hakbang 2: Protoboard Boost Converter 500V

Ang boost converter na ito ay para sa mga may katamtamang karanasan sa electronics.

Kung mayroon kang mga mapagkukunan inirerekumenda ko ang paggawa ng naka-print na bersyon ng circuit board ng aparatong ito sapagkat ito ay mas simple, maliit, at mas malamang na mabigo. Gayunpaman huwag mag-atubiling gawin ang bersyon ng protoboard kung ang puwang ay hindi isang isyu.

Ang circuit na ito ay tumatagal ng isang minimum na 1.75 "x 1.5" x 1 "at maaaring gumana mula 8.4V hanggang 31.2V Input at output maximum na 500V ligtas (para sa circuit). Inirerekumenda ko ang hindi bababa sa isang 12V input ng baterya.

DANGER HIGH VOLTAGE Ang aparatong ito ay maaaring maglagay ng mga nakamamatay na boltahe at ang mga capacitor na singilin mo ay maaaring mag-imbak ng mga nakakahamak na singil sa loob ng maraming oras, Mangyaring magsuot ng Mga Elektronikong Guwantes at Mga Salamin sa Kaligtasan habang tumatakbo at gawin ang lahat ng pag-iingat sa kaligtasan

Mga pagtutukoy:

Project Cost: - $ 17 + Shipping Mouser - $ 5 + Shipping Coilcraft PCV-2-394-05L (Sundin ang link at i-type ang bahagi ng numero upang bilhin) - Average na Kabuuang Gastos sa Pagpapadala - $ 35 -

Mga Dimensyon: 1.75 "x 1.5" x 1 "Boltahe ng Pag-input: 8.4V hanggang 31.2V Saklaw ng Boltahe ng Output: 100V hanggang 500V Output Power:

- 12V Input 36W maximum + -20% Charged 290J Capacitor Bank in 8s - 24V Input 92W maximum + -20% Charged 1468J Capacitor Bank in 16s

Sinusukat ang Kapangyarihang Output na may 1-2 12V 34Ah Lead Acid Baterya para sa isang Pinagmumulan ng Halos na Patuloy na Boltahe

Ang Pangunahing limitasyon ng kung gaano karaming lakas ang maaaring makuha mula sa iyong mga baterya ay ang Battery Packs ESR

--- Para sa Pinakamahusay na mga resulta na ginamit mataas na kasalukuyang mga na-rate na baterya o Baterya na nilalayon para sa Mga Power RC Device --- Ang NiCd ang pinakamahusay (maliban sa Li-poly) Para sa Mga Sumusunod na Baterya ang isang Tinantyang Maximum Power ay maaaring iguhit ESR = Katumbas na Paglaban ng Serye = Panloob na Paglaban

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

Babala-pagguhit ng masyadong maraming kasalukuyang mula sa iyong mga baterya ay maaaring mabawasan doon kapasidad, buhay, at maging sanhi ng iyong baterya sa sobrang init, Subaybayan ang temperatura ng Iyong Baterya.

Tandaan: Ang mga butas ng Protoboard ay hindi tumatanggap ng mga pin ng MOSFET at Diode, na binubura ito ng isang 1/32 na butas, kahit na maaaring kailanganin mong maghinang ng mga lead sa mga katabing pad.

Hakbang 3: Mga Bahagi ng Protoboard Boost Converter 500V

Mga tool:

• Panghinang
• Electrical Solder (Rosin Core 0.032 "Ginustong)
• Anti-static Wrist Strap
• Mga guwantes na Elektrisyan
• Mga Salamin sa Kaligtasan

Mga Kagamitan: - Protoboard (Ang Link ay ang protoboard na ginamit ko, Protoboard Sets) Mga Bahaging Nabili Mula sa Mouser: U2- Voltage Regulator -Baterya Input Bahagi ng Bilang-8.4V hanggang 12V LF60CV-12V hanggang 13.2V LD1086V90-13.2V hanggang 16.8V LM7809ACT- 16.8V hanggang 26.4V LM7812ACT-26.4V hanggang 31.2V LM317 Anumang TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5.5 k Ohm) Tingnan ang Data sheet --- Subukan Ang Output na 15V para sa LM317 --- Para sa C1, C2, C3, at CT ay gumagamit ng isang rating ng boltahe ayon dito: Boltahe ng Baterya ………. Na-rate na Boltahe ng Cacacitor = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-- C2 Type Ayon sa Regulator na Ginamit: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-- C1 at Ang C3 ay Ceramic Disc o MLCC Leaded 5% -20%, o -20% hanggang + 80% ---- Ang CT ay Ceramic Disc o MLCC Leaded 1% -10% ---- Lahat ng Mga Resistor maliban sa Rdiv1 ay 1 / 10W o mas malaki --- 2 8-DIP Sockets-C1- 0.33uF (330nF) o More-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Anumang Bangko ng Capacitor na Nais Mong Bayaran-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- Isinasaad ang Lakas ay Nalapat-LEDREG- Isinasaad ang Nais na Boltahe na R eached-LEDGATE- Isinasaad ng NE555 ay sourcing boltahe sa MOSFET-R1, R2, R3 - 1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% o mas mahusay) -RB- 10kOhm (2% o mas mahusay) - Rdiv1- 1MOhm (2% o mas mahusay, 1 / 4W o mas mataas) -Rdiv2- Regulator Nagamit na Halaga (2% o Mas Mahusay) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- 5-6 na U-input para sa boltahe at1. 1 (Parehong Chip) - LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm Potentiometer (Mas magiging tumpak ang Multi-turn) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Gamitin ang RURG30120 kung ito ang iyong unang elektronikong proyekto) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Sundin ang link at i-type ang bahagi ng numero upang bumili) Ang mga PIN NUMBER AY NASA SKEMATIKO CLICK ANG "i" SA TOP NG SKEMATIKA PARA SA MAS MALAKING MA-DOWNLOAD NA TINGNAN

Hakbang 4: PCB Boost Converter 500V

Kung mayroon kang mga mapagkukunan masidhi kong iminumungkahi na gawin mo ang converter ng Printer circuit Boost na ito sa halip na ang protoboard. Ang paggawa ng isang pasadyang PCB ay magiging mas siksik at magkakaroon ng mas mahusay na hitsura. Ang circuit na ito ay tatagal lamang ng 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "at maaaring gumana mula 8.4V hanggang 31.2V at output maximum na 500V nang ligtas. Masidhi kong inirerekumenda ang paggamit ng hindi bababa sa isang 12V Baterya kung ang layunin mo ay maximum na lakas Ang Sukat ng Bersyon na ito ay maaari ring mabawasan sa 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 "kung ang Inductor ay inilagay mula sa iyong circuit, dahil sa karamihan sa mga coilguns para kumbinsihin. Ipinapakita sa Larawan sa ibaba. PELIGRONG MATAPOS NA VOLTAGE Ang aparatong ito ay maaaring maglagay ng mga nakamamatay na boltahe at ang mga capacitor na sisingilin ka ay maaaring mag-imbak ng mga nakamamatay na singil sa loob ng maraming oras, Magsuot ng Mga Elektronikong Guwantes at Mga Salamin sa Kaligtasan habang nagpapatakbo at nagsasagawa ng lahat ng pag-iingat sa kaligtasan Mga pagtutukoy: Gastos sa Proyekto: - $ 20 + Shipping Mouser - $ 5 + Shipping Coilcraft PCV-2-394-05L (Sundin ang link at i-type ang bahagi ng numero upang bilhin) -> = $ 15 + Pagpapadala MPJA - Average na Kabuuang Gastos sa Pagpapadala - <$ 50-- Boltahe ng Pag-input: 8.4V hanggang 31.2 Saklaw ng Boltahe ng Output V: 100V hanggang 500V Output Power: - TEST 1-12V Input 48W max + -20% Charged 290J Capacitor Bank in 6s - TEST 2 - 12V Input 45W max + -20% Charged 1160J Capacitor Bank in 26s - 24V Input Sinusukat ang Kapangyarihang Output ng TBD na may 1-2 12V 34Ah Mga Lead Acid Baterya para sa isang Halos na Patuloy na Pinagmulan ng Boltahe Ang bawat pagsubok ay tapos na 5 beses, na ang pinakamahusay dito ay ipinakita. Ang Pangunahing limitasyon ng kung gaano karaming lakas ang maaaring makuha mula sa iyong mga baterya ay ang Battery Packs ESR --- Para sa Pinakamahusay na mga resulta ginamit ang mga kasalukuyang kasalukuyang na-rate na baterya o Mga Baterya na inilaan para sa Mga Power RC Devices --- Ang NiCd ang pinakamahusay (maliban sa Li- poly) Para sa Mga Sumusunod na Baterya ang isang Tinantyang Pinakamataas na Lakas ay maaaring iguhit ESR = Katumbas na Paglaban ng Serye = Panloob na PaglabanAlkaline ay maaaring magamit, ngunit masidhi kong inirerekumenda ang Rechargeable high kasalukuyang na-rate na mga baterya. Maaaring magamit ang Mas Mababang Boltahe, ngunit asahan ang isang Mababang Output ng Lakas. 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 Warning-Drawing too much current from ang iyong mga baterya ay maaaring mabawasan doon ang kapasidad, buhay, at maging sanhi ng labis na pag-init ng iyong baterya, subaybayan ang Temperatura ng iyong baterya kapag sumusubok.

Hakbang 5: Mga Bahagi ng PCB Boost Converter 500V

Mga tool:

• Panghinang
• Electrical Solder (Rosin Core 0.032 "Ginustong)
• Anti-static Wrist Strap
• Mga guwantes na Elektrisyan
• Mga Salamin sa Kaligtasan
• Anumang Leak Proof Maramihang Lock Seal Plastic o Glass Container (Halimbawa)

Mga Kagamitan: MPJA o Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (kumuha ng isang mas malaking Pack kung plano mong gumawa ng higit pang mga circuit board)
• 2 bawat isa sa RESIST PEN o Industrial Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (Pumili ng isang 3 x 5, 4 x 6, o 6 x 9 para sa proyektong ito)

Mga Bahaging Binili Mula sa Mouser: Para sa C1, C2, C3, at CT gumamit ng isang rating ng boltahe ayon dito: Boltahe ng Baterya ………. Na-rate na Boltahe ng Cacacitor = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- Voltage Regulator - DPAK (TO-252) Bilang ng Bahaging Input ng Baterya-8.4V hanggang 12V LF60ABDT-12V hanggang 13.2V LF90ABDT-13.2V hanggang 16.8V MC7809E-16.8V hanggang 26.4V MC7812E-26.4V hanggang 31.2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5.5 k Ohm) - C2 Type Ayon sa Regulator na Ginamit: --LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1, C3, C4, at C5 ay MLCC SMD / SMT 5% -20%, o -20% hanggang + 80% ---- CT ay MLCC SMD / SMT 1% -10% ---- Lahat ng Mga Resistor maliban sa Rdiv1 ay 1 / 10W o mas mataas --4 Digit Number Pagkatapos ng Halaga ay Sukat (ie 0805 o 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- Anumang Bangko ng Capacitor na Nais Mong Bayaran-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Nagpapahiwatig ng Lakas ay Inilapat 1206-LEDREG- Isinasaad ang Nais na Boltahe ay Naabot ang 1206-LEDGATE- Isinasaad ang NE555 ay nagkukuha ng boltahe sa ika e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% o mas mahusay) 0805-RB- 10kOhm (2% o mas mahusay) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% o mas mahusay, 1 / 4W o mas mataas) 1206-Rdiv2- 0805Regulator Nagamit na Halaga (2% o Mas Mahusay) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Na-rate para sa mas malaki kaysa sa inputame sa 5-61-Rated para sa mas malaki kaysa sa inputame sa 5-61-Rated para sa mas malaki kaysa sa inputame sa 5-61-Rated para sa mas malaki kaysa sa inputame sa 5-61-R Chip) - LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm Potentiometer (Mas tumpak ang Multi-turn) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Mangyaring gamitin ang RURG30120 kung ito ay isa sa iyong unang mga elektronikong proyekto) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Sundin ang link at i-type ang part number upang bumili) ANG PIN NUMBERS AY NASA SKEMATIC CLICK ANG "i" SA TOP NG SKEMATIKA PARA SA LARGER MAG-DOWNLOAD NG MAKAYANG TINGNAN

Hakbang 6: Konstruksiyon ng PCB Boost Converter 500V

Ang Unang Hakbang sa konstruksyon ng PCB ay upang idisenyo ang iyong PCB Board gamit ang DipTrace (i-click ang link at i-download ang DipTrace 2 freeware) Maaari mo ring gamitin ang PCB Layout na Ipinapakita sa Mga Larawan sa ibaba. Ang Susunod na Hakbang ay upang makuha ang Disenyo sa PCB, magagawa mo ito sa dalawang paraan: Ang paggamit ng isang Laser Printer (Mabilis, Madali, at kung makakahanap ka ng isang hihiramin inirerekumenda ko ito) at Hand Tracing (VERY TIME CONSUMING) - LASER PRINTER -INK JET PRINTERS AY HINDI GUMAGAWA NG LINK NA ITO UPANG MATUTO PAANO MAKAGAWA NG PCB BOARDTools:

• Copad Clad
• Pang-industriya na Grado o Paglaban sa Permanenteng Marker (Makikita ang Industrial grade Sharpie sa Lowes)
• Iron / Ironing Board
• Etchant (Ferric Chloride)
• Anumang Leak Proof Maramihang Lock Seal Plastic o Glass Container (Halimbawa)

Kung nagkataon na mayroon kang isang Laser Printer makakuha lamang ng ilang katalogo, libro ng telepono, o papel sa pahayagan. Ito ang uri ng murang papel na napakagaan at ang pinakamahalagang bumagsak sa tubig, subukan ang isang piraso ng papel sa tubig upang matiyak. Kakailanganin mong i-tape ang papel sa isang regular na sheet ng feed ng printer (Ipinapakita Sa Larawan Sa ibaba) Kailangan mo lamang i-tape ito sa tuktok ng sheet, tiyakin na ito ay kasing patag hangga't maaari sa sheet ng printer upang kapag ito ay feed sa pamamagitan ng printer hindi ito crumple. I-download ang File sa ibaba (Boost Converter, SMT2) (Kakailanganin mong I-download ang DipTrace 2 freeware). Buksan ang File at i-click ang I-preview ang I-preview sa ilalim ng FILE. Tiyaking ang Mga Pinili ng Mga Bagay ay tulad ng ipinakita sa Larawan at ang Mirror Box ay nasuri. I-click ang I-print, Sa Print Window piliin ang Mga Katangian. Sa window ng Properties piliin ang tab na graphics at Sa Darkness Square piliin ang DARK. Pakanin ang Papel gamit ang murang papel na naka-tape dito sa printer at I-click ang I-print. Ang iyong Papel ay dapat magmukhang sa ika-5 Larawan. Gamitin ito upang sukatin ang iyong PCB at gupitin ang iyong Copper Clad na may Dremel o table saw, dahan-dahang gupitin. I-on ang iyong bakal at ilagay ito sa pinakamataas na setting (karaniwang Cotton), Hintaying uminit ito … Habang naghihintay nang lubusan na linisin ang iyong piraso ng tanso na may mainit na tubig at sabon, lubusan mong matuyo ang iyong piraso. Kapag ang iyong bakal ay sa wakas ay naiinit ilagay ang iyong tanso na nakasuot sa isang ironing board na may nakaharap na bahagi ng tanso. Gupitin ang LASER na naka-print na Layout upang ito ay ang laki ng piraso ng tanso na nakasuot. Ilagay ang piraso ng papel na toner sa gilid at ilagay ang bakal na pababa sa papel at tanso na nakasuot. Itulak nang may katamtamang lakas at maghintay ng ilang minuto. Ang tanso na nakasuot at papel ay dapat na ngayon ay maiipit. Ilagay ang piraso, magiging mainit ito, sa isang lalagyan ng maligamgam na tubig na may sabon at maghintay ng limang minuto. Pagkatapos maghintay kunin ang piraso at patakbuhin ito sa ilalim ng maligamgam na tubig at dahan-dahang kuskusin ang tuktok ng papel hanggang sa ang natitira ay ang toner. Hawakan ang Layout gamit ang iyong permanenteng marker. PUMUNTA SA SUSUNOD NA HAKBANG- HAND TRACING - Copper Clad- Etchant- Industrial grade o Resist Permanent Marker (Industrial grade ay matatagpuan sa Lowes, mahirap hanapin maaari mong tanungin kung nasaan ito, kung nakita mo ito sa ibang lugar ipaalam sa akin Maaari ko itong mai-post) - Plastic Container I-print ang ika-6 na larawan ng malalaking sukat, gamitin ang iyong mga bahagi bilang mga sanggunian at iguhit ang mga bakas sa iyong permanenteng marker hangga't maaari. Ito ay magiging nakakapagod kaya maging handa na gumastos ng maraming kalahating oras sa paggawa ng kahit simpleng mga bakas. Mukhang Mas simple huh, Hindi ito. SA SUSUNOD NA HAKBANG

Hakbang 7: Pangwakas na Mga Isyu

Nasa ibaba ang isang larawan kung paano singilin ang maraming bangko upang kung ang isa ay palabasin ang iba ay hindi.