DC-DC HV Boost Converter: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Trin 1: Betjening og elektronikintro

Hvordan fungerer en boost -konverter? Grundprincip: En boost -konverter fungerer i to trin, ON og OFF. I ON-fasen leder den halvledende switch og der opbygges strøm i induktoren, der producerer et elektromagnetisk felt, dette felt lagrer energi. I OFF-fasen leder den halvledende switch ikke, og det elektromagnetiske felt falder sammen. Når feltet kollapser, kan den energi, der er lagret i det, ikke undslippe gennem den halvledende switch, så den går gennem dioden og ind i belastningen/kondensatoren ved en meget højere spænding. Dette sker flere tusinde gange i sekundet via impulserne fra NE555 Timer Chip, og resultatet er at kunne oplade en højspændingskondensator fra en lavspændingskilde. Nedenfor er lidt hjælp til dem af jer, der ikke kender elektronik godt. R-modstand VR-variabel modstand (også kaldet et potentiometer) B-batteri V-spændingskilde C-kondensator D-diode L-induktor U / IC-integreret kredsløb Q-transistor / IGBT M-MOSFET GND- Jord (negativ terminal på Batteri til bærbare applikationer) Nogle diagrammer og diagrammer er vist nedenfor for at hjælpe dig videre.

_BESØG MIT WEBSITE FOR FLERE PROJEKTER: FREMTIDIGE EKSPERIMENTALE SYSTEMER

Trin 2: Protoboard Boost Converter 500V

Denne boost -konverter er til dem med moderat elektronikoplevelse.

Hvis du har ressourcerne, anbefaler jeg at lave printkortversionen af denne enhed, fordi den er enklere, mindre og mindre tilbøjelig til at mislykkes. Du er dog velkommen til at lave protoboard -versionen, hvis pladsen ikke er et problem.

Dette kredsløb fylder mindst 1,75 "x 1,5" x 1 "og kan fungere fra 8,4V til 31,2V Input og output maksimalt 500V sikkert (til kredsløbet). Jeg anbefaler mindst en 12V batteriindgang.

FARE HØJ SPÆNDNING Denne enhed kan slukke dødelige spændinger, og de kondensatorer, du oplader, kan gemme dødelige ladninger i timevis. Brug elektrikerhandsker og sikkerhedsbriller under brug og tag alle sikkerhedsforanstaltninger

Specifikationer:

Projektomkostninger: -$ 17 + Shipping Mouser -$ 5 + Shipping Coilcraft PCV -2-394-05L (Følg linket og indtast det varenummer, du vil købe) -Gennemsnitlige samlede omkostninger med forsendelse -$ 35 -

Dimensioner: 1,75 "x 1,5" x 1 "Indgangsspænding: 8,4V til 31,2V Udgangsspændingsområde: 100V til 500V Udgangseffekt:

- 12V input 36W maksimum +-20% opladet 290J kondensatorbank om 8 sekunder- 24V input 92W maksimum +-20% opladet 1468J kondensatorbank om 16 sekunder

Udgangseffekt målt med 1-2 12V 34Ah blybatterier til en praktisk talt konstant spændingskilde

Den største begrænsning for, hvor meget strøm der kan trækkes fra dine batterier, er Battery Packs ESR

--- For de bedste resultater bruges højstrømsmærkede batterier eller batterier beregnet til Power RC-enheder --- NiCd er de bedste (med undtagelse af Li-poly) For de følgende batterier kan en estimeret maksimal effekt trækkes ESR = Equivalent Series Resistance = Intern modstand

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

Advarsel-Træk for meget strøm fra dine batterier kan reducere kapaciteten, levetiden og få dit batteri til at blive for varmt, overvåge dine batteriers temperatur.

Bemærk: Protoboard -hullerne kan ikke rumme MOSFET- og diodeboltene, ved at bore et 1/32 hul løser dette, selvom du muligvis skal lodde ledningerne til tilstødende puder.

Trin 3: Protoboard Boost Converter 500V -dele

Værktøjer:

• Loddekolbe
• Elektrisk loddemetal (rosinkerne 0,032 "foretrukket)
• Antistatisk håndledsrem
• Elektrikerhandsker
• Sikkerhedsbriller

Materialer:-Protoboard (Linket er det protoboard, jeg brugte, Protoboard Sets) Dele købt fra Mouser: U2- Spændingsregulator -Batteriindgangsnummer -8.4V til 12V LF60CV-12V til 13.2V LD1086V90-13.2V til 16.8V LM7809ACT- 16,8V til 26,4V LM7812ACT-26,4V til 31,2V LM317 Enhver TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Se datablad --- Test, at output er 15V for LM317 --- For C1, C2, C3, og CT anvender en spændingsvurdering i henhold til dette: Batterispænding ………. Kondensator Nominel spænding = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-- C2 Type ifølge regulator brugt: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-C1 og C3 er keramisk skive eller MLCC-bly 5% -20% eller -20% til +80% ---- CT er keramisk skive eller MLCC-blyet 1% -10% ---- Alle modstande undtagen Rdiv1 er 1/10W eller større --- 2 8-DIP-stik-C1- 0.33uF (330nF) eller More-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- Enhver kondensatorbank, du ønsker at oplade-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- Angiver, at strøm er anvendt-LEDREG- Angiver, at ønsket spænding er R eached-LEDGATE- Angiver, at NE555 giver spænding til MOSFET-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% -RA- 15kOhm (2% eller bedre) -RB- 10kOhm (2% eller bedre)- Rdiv1- 1MOhm (2% eller bedre, 1/4W eller større) -Rdiv2- Regulator brugt værdi (2% eller bedre) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- Nominel for indgangsspænding og 5-6A. 1 (Same Chip)- LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multi-turn vil være mere præcis) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Brug RURG30120, hvis dette er dit første elektroniske projekt) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Følg linket og indtast varenummeret for at købe) PIN-NUMMER ER PÅ DET SKEMATISKE KLIK "I" OVER I SKEMATIK FOR EN STØRRE NEDLADELIG VISNING

Trin 4: PCB Boost Converter 500V

Hvis du har ressourcerne, foreslår jeg på det kraftigste, at du laver denne Print Boost -konverter i stedet for protoboardet. At lave et brugerdefineret printkort vil være mere kompakt og have et meget bedre udseende. Dette kredsløb fylder kun 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "og kan fungere fra 8,4V til 31,2V og levere maksimalt 500V sikkert. Jeg anbefaler stærkt at bruge mindst et 12V batteri, hvis målet er maksimal effekt. Denne versions størrelse kan også reduceres til 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 ", hvis induktoren er placeret væk fra dit kredsløb, som det er i de fleste spolepistoler for at overbevise. Vist på billedet herunder. FARE HØJ SPÆNDING Denne enhed kan slukke dødelige spændinger, og de kondensatorer, du oplader, kan gemme dødelige ladninger i timevis, Brug elektrikerhandsker og sikkerhedsbriller under drift og tage alle sikkerhedsforanstaltninger Specifikationer: Projektomkostninger: - $ 20 + Forsendelsesmouser - $ 5 + Shipping Coilcraft PCV-2-394-05L (Følg linket og indtast varenummeret, du vil købe)-> = $ 15 + Shipping MPJA-Gennemsnitlige samlede omkostninger med forsendelse-<$ 50-Indgangsspænding: 8,4V til 31,2 V Udgangsspændingsområde: 100V til 500V Udgangseffekt: - TEST 1-12V Input 48W max +-20% Opladet 290J kondensatorbank i 6s - TEST 2 - 12V input 45W max +-20% opladet 1160J kondensatorbank i 26s - 24V input TBD-udgangseffekt målt med 1-2 12V 34Ah blybatterier til en næsten konstant spændingskilde Hver test blev udført 5 gange, hvoraf den bedste er vist. Den største begrænsning for, hvor meget strøm der kan trækkes fra dine batterier, er batteripakkernes ESR --- For de bedste resultater bruges batterier med høj strøm eller batterier beregnet til Power RC-enheder --- NiCd er de bedste (med undtagelse af Li- poly) For de følgende batterier kan der anslås en estimeret maksimal effekt ESR = modsvarende seriemodstand = intern modstand Alkaline kan bruges, men jeg anbefaler stærkt genopladelige batterier med høj strøm. Lavere spændinger Kan bruges, men forvent en lavere 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 Advarsel-Tegning for meget strøm fra dine batterier kan reducere kapaciteten, levetiden og få dine batterier til at blive for varme, overvåge batteriets temperatur, når du tester.

Trin 5: PCB Boost Converter 500V -dele

Værktøjer:

• Loddekolbe
• Elektrisk loddemetal (rosinkerne 0,032 "foretrukket)
• Antistatisk håndledsrem
• Elektrikerhandsker
• Sikkerhedsbriller
• Enhver lækagesikker flerlåsforsegling af plast eller glasbeholder (eksempel)

Materialer: MPJA eller Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (få en større pakke, hvis du planlægger at lave flere printkort)
• 2 hver af RESIST PEN eller Industrial Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (Vælg en 3 x 5, 4 x 6 eller 6 x 9 til dette projekt)

Dele købt fra Mouser: Brug for C1, C2, C3 og CT en spændingsværdi i henhold til dette: Batterispænding ………. Kondensator nominel spænding = 16V hætte = 25V hætte = 50V kappe U2- spændingsregulator- DPAK (TO-252) Batteriindgang Delenummer-8,4V til 12V LF60ABDT-12V til 13,2V LF90ABDT-13,2V til 16,8V MC7809E-16,8V til 26,4V MC7812E-26,4V til 31,2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)- C2 Type i henhold til brugt regulator:-LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-C1, C3, C4 og C5 er MLCC SMD/SMT 5% -20% eller -20% til +80% ---- CT er MLCC SMD/SMT 1% -10% ---- Alle modstande undtagen Rdiv1 er 1/10W eller større --4 cifret tal efter værdi er størrelse (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- Enhver kondensatorbank, du ønsker at oplade-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Indikerer strøm er anvendt 1206-LEDREG- Angiver, at ønsket spænding er nået 1206-LEDGATE- Angiver, at NE555 får spænding til th e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (= 12V) 1% -5% 0805-RA- 15kOhm (2% eller bedre) 0805-RB- 10kOhm (2% eller bedre) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% eller bedre, 1/4W eller større) 1206-Rdiv2- 0805Regulator brugt værdi (2% eller bedre) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Nominel for større end indgangsspænding ved 5-6A Chip)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multi-turn vil være mere præcis) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (Brug RURG30120, hvis dette er en af dine første elektroniske projekter) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Følg linket og indtast varenummeret for at købe) PIN-NUMMER ER PÅ DET SKEMATISKE KLIK "I" ØVERST PÅ SKEMATIKEN FOR EN STØRRE DOWNLOAD KABELVISNING

Trin 6: PCB Boost Converter 500V Konstruktion

Det første trin i PCB -konstruktion er at designe dit printkort ved hjælp af DipTrace (klik på linket og download DipTrace 2 freeware) Du kan også bruge PCB -layoutet vist på billederne herunder. Næste trin er at få designet på PCB, du kan gøre dette på to måder: Brug af en laserprinter (Hurtig, let, og hvis du kan finde en at låne, anbefaler jeg det) og Håndsporing (MEGET TIDSFORBRUG) - LASER PRINTER -INK JET PRINTERS VIL IKKE ARBEJDE DETTE LINK TIL AT LÆRE Sådan laver du et printkort Værktøjer:

• Kobber beklædt
• Industrial Grade eller Resist Permanent Marker (Industrial Grade Sharpie kan findes på Lowes)
• Strygejern / strygebræt
• Etchant (Ferric Chloride)
• Enhver lækagesikker flerlåsforsegling af plast eller glasbeholder (eksempel)

Hvis du tilfældigvis har en laserprinter, skal du bare få et katalog, en telefonbog eller et avispapir. Dette er den type billigt papir, der er meget let og vigtigst af alt falder fra hinanden i vand, test et stykke papir i vand for at være sikker. Du skal tape papiret på et almindeligt printerindføringsark (vist på billedet herunder) Du behøver kun at tape det øverst på arket, sørg for at det er så fladt som muligt til printerarket, så når det er føres gennem printeren, den krøller ikke. Download filen herunder (Boost Converter, SMT2) (Du skal downloade DipTrace 2 freeware). Åbn filen, og klik på Udskriv forhåndsvisning under FIL. Sørg for, at valg af objekter er som vist på billedet, og spejlboksen er markeret. Klik på Udskriv, vælg Egenskaber i vinduet Udskriv. I vinduet Egenskaber skal du vælge fanen grafik og i mørket firkant vælge DARK. Indfør papiret med det billige papir tapet på det i printeren, og klik på Udskriv. Dit papir skal se ud som på det 5. billede. Brug denne til at størrelse dit printkort og skære din kobberbeklædning med en Dremel eller bordsav, skær langsomt. Tænd for dit strygejern, og sæt det på den højeste indstilling (normalt bomuld). Vent på, at det bliver varmt … Mens du venter, rengør dit kobberbeklædte stykke grundigt med varmt vand og sæbe, tør dit stykke grundigt. Når dit jern endelig opvarmes, placeres dit kobber beklædt på et strygebræt med kobbersiden opad. Skær det LASER -trykte layout, så det er på størrelse med det kobberbeklædte stykke. Læg papiret med tonersiden nedad, og læg jernet fladt ned på papiret og kobberbeklædningen. Skub ned med moderat kraft og vent et par minutter. Kobberbeklædningen og papiret skal nu hænge sammen. Læg stykket, det bliver VARMT, i en beholder med varmt sæbevand og vent fem minutter. Efter at have ventet, tager du stykket og kører det under varmt vand og gnider forsigtigt toppen af papiret, indtil der kun er toner tilbage. Tryk på layoutet med din permanente markør. GÅ TIL NÆSTE TRIN- HÅNDSPORING- Kobberbeklædning- Ætsemiddel- Industriel kvalitet eller Modstå permanent markør (Industriel kvalitet kan findes hos Lowes, svært at finde du måske har spurgt, hvor det er, hvis du finder det et andet sted lad mig vide det så Jeg kan poste det)- Plastbeholder Udskriv det 6. billede i stor skala, brug dine dele som referencer og tegn sporene med din permanente markør så godt du kan. Dette vil være kedeligt, så vær forberedt på at bruge flere halve timer på at lave selv enkle spor. Virker enklere, ikke. GÅ TIL NÆSTE TRIN

Trin 7: Afsluttende spørgsmål

Nedenfor er et billede af, hvordan du opkræver flere banker, så hvis en udskriver de andre ikke.