200Watt 12V til 220V DC-DC-omformer: 13 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Hej allesammen:)

Velkommen til denne instruktive, hvor jeg vil vise dig, hvordan jeg lavede denne 12 volt til 220 volt DC-DC converter med feedback for at stabilisere udgangsspænding og lavt batteri/ underspændingsbeskyttelse uden at bruge nogen mikrokontroller. Selvom output er højspændings DC (og ikke AC), kan vi køre LED -lamper, telefonopladere og andre SMPS -baserede enheder fra denne enhed. Denne konverter kan ikke køre nogen induktiv eller transformatorbaseret belastning som vekselstrømsmotor eller blæser.

Til dette projekt vil jeg bruge den populære SG3525 PWM -kontrol IC til at øge jævnstrømmen og give den nødvendige feedback til at styre udgangsspændingen. Dette projekt bruger meget enkle komponenter, og nogle af dem er bjærget fra gamle computer strømforsyninger. Lad os bygge!

Forbrugsvarer

1. EI-33 ferrit-transformer med spole (du kan købe dette fra din lokale elektronikbutik eller redde det fra en computer-PSU)
2. IRF3205 MOSFET'er - 2
3. 7809 spændingsregulator -1
4. SG3525 PWM -controller IC
5. OP07/ IC741/ eller enhver anden operationsforstærker IC
6. Kondensator: 0.1uF (104)- 3
7. Kondensator: 0,001uF (102)- 1
8. Kondensator: 3,3uF 400V ikke-polær keramisk kondensator
9. Kondensator: 3.3uF 400V polær elektrolytisk kondensator (du kan bruge en højere kapacitansværdi)
10. Kondensator: 47uF elektrolytisk
11. Kondensator: 470uF elektrolytisk
12. Modstand: 10K modstande-7
13. Modstand: 470K
14. Modstand: 560K
15. Modstand: 22 ohm - 2
16. Variabel modstand/ forudindstilling: 10K -2, 50K - 1
17. UF4007 hurtige genoprettelsesdioder - 4
18. 16 -benet IC -stik
19. 8 -polet IC -stik
20. Skrueterminaler: 2
21. Kølelegeme til montering af MOSFET og spændingsregulator (fra gammel computer -PSU)
22. Perfboard eller Veroboard
23. Tilslutning af ledninger
24. Loddesæt

Trin 1: Indsamling af de påkrævede komponenter

De fleste dele, der er nødvendige for at lave dette projekt, er taget fra en ikke -funktionel computernet strømforsyning. Du finder nemt transformeren og de hurtige ensretterdioder fra en sådan strømforsyning sammen med højspændingskondensatorer og køleplade til MOSFETS

Trin 2: Lav transformatoren i henhold til vores specifikation

Den vigtigste del af at få den rigtige udgangsspænding er ved at sikre det korrekte transformatorviklingsforhold mellem primære og sekundære sider og også at sikre, at ledningerne kan bære den nødvendige mængde strøm. Jeg har brugt en EI-33-kerne sammen med spolen til dette formål. Det er den samme transformer, som du får inde i en SMPS. Du finder muligvis også en EE-35-kerne.

Nu er vores mål at øge indgangsspændingen på 12 volt til omkring 250-300 volt, og til dette har jeg brugt 3+3 omdrejninger i primæren med midttappning og omkring 75 omdrejninger i den sekundære side. Da transformatorens primære side vil klare større strøm end sekundærsiden, har jeg brugt 4 isolerede kobbertråde sammen til at lave en gruppe og derefter viklet den rundt om spolen. Det er en 24 AWG ledning, som jeg fik fra en lokal isenkræmmer. Grunden til at tage 4 ledninger sammen for at lave en enkelt ledning er at reducere virkningerne af hvirvelstrømme og lave en bedre strømbærer. den primære vikling består af 3 omdrejninger hver med midterboring.

Den sekundære vikling består af cirka 75 omdrejninger af enkelt 23 AWG isoleret kobbertråd.

Både den primære og sekundære vikling er isoleret med hinanden ved hjælp af isolerende tape viklet omkring spolen.

For detaljer om, hvordan jeg præcist lavede transformatoren, henvises til videoen i slutningen af denne instruktive.

Trin 3: Oscillator -stadiet

SG3525 bruges til at generere alternative klokkepulser, der alternativt drives til MOSFETS, der skubber og trækker strøm gennem transformatorens primære spoler og også til at levere feedback -kontrol til stabilisering af udgangsspændingen. Skiftefrekvensen kan indstilles ved hjælp af timingmodstande og kondensatorer. Til vores anvendelse vil vi have en skiftefrekvens på 50Khz, som indstilles af en kondensator på 1nF på pin 5 og 10K modstand sammen med en variabel modstand på pin 6. Den variable modstand hjælper med at finjustere frekvensen.

For at få flere detaljer om SG3525 IC's funktion, er her et link til databladet for IC:

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

Trin 4: Skiftefasen

50Khz -pulsudgangen fra PWM -controlleren bruges til at drive MOSFET'erne alternativt. Jeg har tilføjet en lille 22 ohm strømbegrænsende modstand til MOSFETs gate -terminal sammen med en 10K pull down -modstand for at aflade gate -kondensatoren. vi kan også konfigurere SG3525 til at tilføje en lille dødtid mellem skiftet af MOSFET for at sikre, at de aldrig er TIL på samme tid. Dette gøres ved at tilføje en 33 ohm modstand mellem ben 5 og 7 på IC. Transformatorens midttap er forbundet til den positive forsyning, mens de to andre ender skiftes ved hjælp af MOSFET'erne, som periodisk forbinder stien til jorden.

Trin 5: Outputfasen og feedback

Transformatorens output er højspændingspulseret DC -signal, der skal rettes og udjævnes. Dette gøres ved at implementere en fuldbro -ensretter ved hjælp af hurtige genoprettelsesdioder UF4007. Derefter giver kondensatorbankerne på 3,3uF hver (polære og upolare hætter) en stabil DC -udgang fri for krusninger. Man skal sikre sig, at spændingsaflæsning af hætterne er høj nok til at tåle og gemme den genererede spænding.

Til implementering af den feedback, jeg gav, brugt et modstandsspændingsdeler -netværk på 560KiloOhms og 50K variabel modstand, går outputen fra potentiomteren til input af fejlforstærkeren på SG3525 og dermed ved at justere potentiometeret kan vi få vores ønskede spændingsoutput.

Trin 6: Implementering under spændingsbeskyttelse

Underspændingsbeskyttelsen udføres ved hjælp af en operationsforstærker i komparator -tilstand, der sammenligner indgangskildespændingen med en fast reference genereret af SG3525 Vref -stiften. Tærsklen er justerbar ved hjælp af et 10K potentiometer. Så snart spændingen falder under den indstillede værdi, aktiveres Shutdown -funktionen på PWM -controlleren, og udgangsspændingen genereres ikke.

Trin 7: Kredsløbsdiagram

Dette er hele kredsløbsdiagrammet for projektet med alle de tidligere nævnte begreber diskuteret.

Okay, nok af teoretisk del, lad os nu gøre vores hænder beskidte!

Trin 8: Test af kredsløbet på brødbræt

Inden lodning af alle komponenter på veroboard er det vigtigt at sikre, at vores kredsløb fungerer, og feedbackmekanismen fungerer korrekt.

ADVARSEL: Vær forsigtig ved håndtering af høje spændinger eller kan give dig et dødeligt stød. Husk altid på sikkerheden, og sørg for, at du ikke rører ved nogen komponent, mens strømmen stadig er tændt. De elektrolytiske kondensatorer kan holde opladningen ganske lang tid, så sørg for, at den er helt afladet.

Efter at have set udgangsspændingen med succes, implementerede jeg lavspændingsafbrydelsen, og det fungerer fint.

Trin 9: Beslutning om placering af komponenter

Nu, før vi begynder at starte lodningsprocessen, er det vigtigt, at vi reparerer komponenternes position på en sådan måde, at vi skal bruge minimale ledninger, og relevante komponenter placeres tæt på hinanden, så de let kan tilsluttes, når de lodder loddespor.

Trin 10: Fortsættelse af lodningsprocessen

I dette trin kan du se, at jeg har placeret alle komponenter til switch -applikationen. Jeg sørgede for, at sporene til MOSFET'erne er tykke for at kunne bære højere strømme. Prøv også at holde filterkondensatoren så tæt på IC som muligt.

Trin 11: Lodning af transformatoren og feedback -systemet

Det er nu tid til at reparere transformeren og reparere komponenterne til rettelse og feedback. Det er bemærkelsesværdigt at nævne, at mens lodning skal udvises, skal højspændings- og lavspændingssiden have god adskillelse, og enhver kortslutning skal undgås. Høj- og lavspændingssiden bør dele en fælles grund, for at feedbacken fungerer korrekt.

Trin 12: Afslutning af modulet

Efter cirka 2 timers lodning og sikring af, at mit kredsløb var korrekt forbundet uden shorts, var modulet endelig færdigt!

Derefter justerede jeg frekvensen, udgangsspændingen og lavspændingsafbrydelsen ved hjælp af de tre potentiometre.

Kredsløbet fungerer som forventet og giver en meget stabil udgangsspænding.

Det er lykkedes mig at køre min telefon og bærbare oplader med dette, da de er SMPS -baserede enheder. Du kan nemt køre små til mellemstore LED -lamper og opladere med denne enhed. Effektiviteten er også ganske acceptabel og spænder fra omkring 80 til 85 procent. Den mest imponerende funktion er, at det aktuelle forbrug uden belastning er på omkring 80-90 milliAmps alt takket være feedback og kontrol!

Jeg håber, at du kan lide denne tutorial. Sørg for at dele dette med dine venner og sende din feedback og tvivl i kommentarfeltet herunder.

Se videoen for hele byggeprocessen og arbejdet med modulet. Overvej at abonnere, hvis du kan lide indholdet:)

Vi ses i den næste!