مبدل DC-DC 200 وات 12 ولت به 220 ولت: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

سلام به همگی:)

به این دستورالعمل خوش آمدید که در آن به شما نشان خواهم داد که چگونه این مبدل 12 ولت به 220 ولت DC-DC را با بازخورد برای تثبیت ولتاژ خروجی و حفاظت کم از باتری/ زیر ولتاژ ، بدون استفاده از میکروکنترلر ، ایجاد کردم. حتی اگر خروجی DC ولتاژ بالا (و نه AC) باشد ، ما می توانیم لامپ های LED ، شارژرهای تلفن و سایر دستگاه های مبتنی بر SMPS را از این دستگاه اجرا کنیم. این مبدل نمی تواند بارهای القایی یا ترانسفورماتور مانند موتور AC یا فن را اجرا کند.

برای این پروژه من از IC کنترل محبوب SG3525 PWM برای افزایش ولتاژ DC و ارائه بازخورد لازم برای کنترل ولتاژ خروجی استفاده خواهم کرد. این پروژه از اجزای بسیار ساده ای استفاده می کند و برخی از آنها از منابع تغذیه رایانه قدیمی نجات یافته اند. اجازه دهید ساختمان بگیریم!

تدارکات

1. ترانسفورماتور فریت EI-33 با بوبین (می توانید این را از فروشگاه لوازم الکترونیکی محلی خود خریداری کرده یا آن را از PSU کامپیوتر نجات دهید)
2. ماسفت IRF3205 - 2
3. 7809 تنظیم کننده ولتاژ -1
4. IC کنترل کننده SG3525 PWM
5. OP07/ IC741/ یا هر IC تقویت کننده عملیاتی دیگر
6. خازن: 0.1uF (104)- 3
7. خازن: 0.001uF (102)- 1
8. خازن: خازن سرامیکی غیر قطبی 3.3uF 400V
9. خازن: خازن الکترولیتی قطبی 3.3uF 400V (می توانید از مقدار بیشتری از ظرفیت استفاده کنید)
10. خازن: الکترولیتی 47uF
11. خازن: الکترولیتی 470uF
12. مقاومت: مقاومت 10K-7
13. مقاومت: 470K
14. مقاومت: 560K
15. مقاومت: 22 اهم - 2
16. مقاومت متغیر/ از پیش تعیین شده: 10K -2 ، 50K - 1
17. دیودهای بازیابی سریع UF4007 - 4
18. سوکت IC 16 پین
19. سوکت IC 8 پین
20. پایانه های پیچ: 2
21. هیت سینک برای نصب MOSFET و تنظیم کننده ولتاژ (از کامپیوتر قدیمی PSU)
22. Perfboard یا Veroboard
23. اتصال سیم ها
24. کیت لحیم کاری

مرحله 1: جمع آوری اجزای مورد نیاز

اکثر قطعات مورد نیاز برای ساخت این پروژه از یک منبع تغذیه کامپیوتر غیر کاربردی گرفته شده است. ترانسفورماتور و دیودهای یکسو کننده سریع را از این منبع تغذیه به همراه خازن های ولتاژ بالا و هیت سینک برای MOSFETS به راحتی خواهید یافت

مرحله 2: ساخت ترانسفورماتور طبق مشخصات ما

مهمترین قسمت برای درست ولتاژ خروجی ، اطمینان از نسبت صحیح سیم پیچ ترانسفورماتور طرفهای اولیه و ثانویه و همچنین اطمینان از اینکه سیمها می توانند مقدار مورد نیاز جریان را حمل کنند. من برای این منظور از هسته EI-33 به همراه بابین استفاده کرده ام. این همان ترانسفورماتوری است که در SMPS دریافت می کنید. همچنین ممکن است یک هسته EE-35 نیز پیدا کنید.

اکنون هدف ما افزایش ولتاژ ورودی 12 ولت به حدود 250-300 ولت است و برای این کار از 3+3 دور در اولیه با ضربه زدن به مرکز و حدود 75 دور در طرف ثانویه استفاده کرده ام. از آنجایی که قسمت اولیه ترانسفورماتور جریان بیشتری را نسبت به طرف ثانویه تحمل می کند ، من از 4 سیم مسی عایق شده برای ایجاد یک گروه و سپس پیچاندن آن در اطراف بوبین استفاده کرده ام. این سیم 24 AWG است که از یک فروشگاه سخت افزار محلی تهیه کردم. دلیل گرفتن 4 سیم با هم برای ساختن یک سیم ، کاهش اثرات جریان گردابی و ایجاد حامل جریان بهتر است. سیم پیچ اولیه شامل 3 دور هر کدام با ضربه مرکزی است.

سیم پیچ ثانویه شامل حدود 75 دور سیم مسی عایق 23 AWG است.

هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه با استفاده از نوار عایق پیچیده شده در اطراف بوبین با یکدیگر عایق بندی می شوند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه ساخت ترانسفورماتور ، لطفاً به ویدیوی انتهای این دستورالعمل مراجعه کنید.

مرحله 3: مرحله نوسان ساز

SG3525 برای تولید پالس های ساعت متناوب مورد استفاده قرار می گیرد که به عنوان جایگزین MOSFETS که جریان را در سیم پیچ های اولیه ترانسفورماتور فشار می دهد و می کشد و همچنین برای کنترل بازخورد برای تثبیت ولتاژ خروجی مورد استفاده قرار می گیرد. فرکانس سوئیچ را می توان با استفاده از مقاومت زمان بندی و خازن تنظیم کرد. برای کاربرد ما ، فرکانس سوئیچینگ 50 کیلوهرتز را خواهیم داشت که توسط خازن 1nF روی پین 5 و مقاومت 10K به همراه یک مقاومت متغیر در پین 6 تنظیم شده است. مقاومت متغیر به تنظیم فرکانس کمک می کند.

برای به دست آوردن جزئیات بیشتر در مورد عملکرد SG3525 IC ، در اینجا پیوندی به برگه اطلاعات IC وجود دارد:

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

مرحله 4: مرحله سوئیچینگ

خروجی پالس 50Khz از کنترلر PWM برای جایگزینی MOSFET ها استفاده می شود. من یک مقاومت محدود 22 اهم کوچک را به ترمینال دروازه MOSFET به همراه یک مقاومت کششی 10K برای تخلیه خازن گیت اضافه کرده ام. همچنین می توان SG3525 را طوری پیکربندی کرد که زمان تعویض MOSFET کمی افزایش یابد تا مطمئن شویم که هیچ وقت همزمان روشن نمی شوند. این کار با افزودن یک مقاومت 33 اهم بین پایه های 5 و 7 IC انجام می شود. ضربه زدن مرکزی ترانسفورماتور به منبع مثبت وصل می شود در حالی که دو انتهای دیگر با استفاده از MOSFET که مسیر را به زمین متصل می کند ، تغییر می کند.

مرحله 5: مرحله خروجی و بازخورد

خروجی ترانسفورماتور سیگنال DC پالسی ولتاژ بالا است که باید اصلاح و صاف شود. این کار با پیاده سازی یک پل کامل با استفاده از دیودهای بازیابی سریع UF4007 انجام می شود. سپس بانکهای خازنی 3.3uF هر یک (سرپوش قطبی و غیر قطبی) خروجی DC پایداری را عاری از هرگونه امواج ایجاد می کنند. باید مطمئن شوید که ولتاژ قفل ها به اندازه کافی بالا است که ولتاژ تولید شده را تحمل و ذخیره کند.

برای پیاده سازی بازخوردی که من از یک شبکه تقسیم ولتاژ مقاومت 560 کیلو اهم و مقاومت متغیر 50K استفاده کردم ، خروجی پتانسیومتر به ورودی تقویت کننده خطا SG3525 می رود و بنابراین با تنظیم پتانسیومتر می توانیم خروجی ولتاژ مورد نظر خود را بدست آوریم.

مرحله 6: پیاده سازی تحت حفاظت ولتاژ

حفاظت از ولتاژ زیر با استفاده از تقویت کننده عملیاتی در حالت مقایسه انجام می شود که ولتاژ منبع ورودی را با یک مرجع ثابت تولید شده توسط پین Vref SG3525 مقایسه می کند. آستانه با استفاده از پتانسیومتر 10K قابل تنظیم است. به محض اینکه ولتاژ از مقدار تعیین شده کمتر شد ، ویژگی خاموش شدن کنترلر PWM فعال می شود و ولتاژ خروجی تولید نمی شود.

مرحله 7: نمودار مدار

این نمودار کلی مدار پروژه با تمام مفاهیم ذکر شده قبلی است.

خوب ، به اندازه کافی از نظر تئوریک ، حالا اجازه دهید دستمان را کثیف کنیم!

مرحله 8: آزمایش مدار روی Breadboard

قبل از لحیم کاری تمام اجزای روی ورود ، اطمینان از عملکرد مدار ما و عملکرد صحیح مکانیزم بازخورد ضروری است.

هشدار: در برخورد با ولتاژهای بالا مراقب باشید یا می تواند ضربه ای کشنده به شما وارد کند. همیشه ایمنی را در نظر داشته باشید و مطمئن شوید که هنوز هیچ قطعه ای را لمس نکرده اید تا زمانی که برق هنوز روشن است. خازن های الکترولیتی می توانند مدت زمان زیادی شارژ را نگه دارند ، بنابراین مطمئن شوید که کاملاً تخلیه شده است.

پس از مشاهده موفقیت آمیز ولتاژ خروجی ، قطع ولتاژ پایین را اجرا کردم و خوب کار می کند.

مرحله 9: تصمیم گیری در مورد قرار دادن اجزاء

اکنون قبل از شروع فرآیند لحیم کاری ، مهم است که موقعیت اجزا را به گونه ای تنظیم کنیم که مجبور باشیم از حداقل سیم استفاده کنیم و اجزای مربوطه به هم نزدیک شوند تا بتوان آنها را به راحتی با استفاده از آثار لحیم به هم متصل کرد.

مرحله 10: ادامه فرآیند لحیم کاری

در این مرحله می توانید ببینید من همه اجزای برنامه سوئیچینگ را قرار داده ام. من مطمئن شدم که آثار MOSFET ها ضخیم هستند تا بتوانند جریانهای بیشتری را حمل کنند. همچنین سعی کنید خازن فیلتر را تا حد ممکن به IC نزدیک کنید.

مرحله 11: لحیم کردن ترانسفورماتور و سیستم بازخورد

اکنون زمان تعمیر ترانسفورماتور و تعمیر قطعات برای اصلاح و بازخورد است. قابل ذکر است که هنگام لحیم کاری باید دقت شود که طرف فشار قوی و ولتاژ پایین دارای جداسازی خوبی بوده و از هرگونه شورت باید اجتناب شود. ولتاژ بالا و پایین باید زمینه مشترکی داشته باشند تا بازخورد به درستی کار کند.

مرحله 12: اتمام ماژول

بعد از حدود 2 ساعت لحیم کاری و اطمینان از صحت اتصال مدارم بدون شورت ، ماژول بالاخره کامل شد!

سپس فرکانس ، ولتاژ خروجی و قطع ولتاژ پایین را با استفاده از سه پتانسیومتر تنظیم کردم.

مدار همانطور که انتظار می رود کار می کند و ولتاژ خروجی بسیار پایداری می دهد.

من با موفقیت توانستم شارژر تلفن و لپ تاپ خود را با این دستگاه اجرا کنم زیرا آنها دستگاه های مبتنی بر SMPS هستند. شما به راحتی می توانید لامپ های LED کوچک و متوسط و شارژرها را با این دستگاه روشن کنید. بازدهی نیز کاملاً قابل قبول است و بین 80 تا 85 درصد متغیر است. قابل توجه ترین ویژگی این است که بدون بار ، مصرف فعلی فقط به لطف بازخورد و کنترل ، فقط حدود 80-90 میلی آمپر است!

امیدوارم از این آموزش خوشتان آمده باشد. اطمینان حاصل کنید که این را با دوستان خود به اشتراک بگذارید و نظرات و شبهات خود را در قسمت نظرات زیر ارسال کنید.

لطفاً ویدیو را برای کل مراحل ساخت و کار ماژول تماشا کنید. اگر از محتوا خوشتان آمد مشترک شوید:)

در مورد بعدی شما را می بینم!