مبدل تقویت DC-DC HV: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

مرحله 1: معرفی عملیات و الکترونیک

مبدل تقویتی چگونه کار می کند؟ اصل اساسی: مبدل تقویت کننده در دو مرحله ON و OFF کار می کند. در مرحله روشن سوئیچ نیمه رسانا در حال هدایت است و جریان در سلف ایجاد می شود و یک میدان الکترومغناطیسی تولید می کند ، این میدان انرژی را ذخیره می کند. در مرحله خاموش کلید نیمه رسانا هدایت نمی شود و میدان الکترومغناطیسی فرو می ریزد. هنگامی که میدان متلاشی می شود ، انرژی ذخیره شده در آن نمی تواند از طریق کلید نیمه رسانا خارج شود ، بنابراین از دیود عبور می کند و با ولتاژ بسیار بالاتر وارد بار/خازن می شود. این اتفاق چندین هزار بار در ثانیه از طریق پالس های تراشه تایمر NE555 رخ می دهد و نتیجه این است که می توان یک خازن ولتاژ بالا را از منبع ولتاژ پایین شارژ کرد. در زیر برخی از کمک هایی برای شما که به خوبی لوازم الکترونیکی نمی دانید آورده شده است. R-Resistor VR-Variable Resistor (همچنین پتانسیومتر نیز نامیده می شود) B-Battery V-Voltage C-capacit D-Diode L-Inductor U / IC-Integrated Circuit Q-Transistor / IGBT M-MOSFET GND- Ground (Terminal negative of باتری برای برنامه های قابل حمل) برخی از نمودارها و نمودارها در زیر برای کمک بیشتر به شما نشان داده شده است.

_ برای پروژه های بیشتر از وب سایت من دیدن کنید: سیستم های تجربی آینده

مرحله 2: Protoboard Boost Converter 500V

این مبدل تقویت کننده برای کسانی است که تجربه وسایل الکترونیکی متوسطی دارند.

اگر منابع لازم را دارید ، توصیه می کنم نسخه مدار چاپی این دستگاه را تهیه کنید زیرا ساده تر ، کوچکتر و احتمال خرابی آن کمتر است. با این حال ، اگر فضای موردی وجود ندارد ، می توانید نسخه اولیه را تهیه کنید.

این مدار حداقل 1.75 "x 1.5" x 1 "طول می کشد و می تواند از 8.4V تا 31.2V ورودی و خروجی حداکثر 500V را به طور ایمن (برای مدار) کار کند. حداقل ورودی باتری 12 ولت را توصیه می کنم.

ولتاژ بالا خطرناک این دستگاه می تواند ولتاژهای کشنده را خاموش کند و خازن هایی که شارژ می کنید می تواند ساعت ها بارهای کشنده را ذخیره کند ، لطفاً در حین کار از دستکش برق و عینک ایمنی استفاده کنید و تمام اقدامات احتیاطی را انجام دهید.

مشخصات فنی:

هزینه پروژه: -17 دلار + محموله حمل -5 دلار + حمل و نقل Coilcraft PCV -2-394-05L (پیوند را دنبال کنید و شماره قسمت را برای خرید وارد کنید) -میانگین کل هزینه حمل و نقل -35 دلار -

ابعاد: 1.75 "x 1.5" x 1 "ولتاژ ورودی: 8.4V تا 31.2V محدوده ولتاژ خروجی: 100V تا 500V قدرت خروجی:

- ورودی 12 ولت حداکثر 36 وات +-20 درصد شارژ بانک خازن 290J در 8 ثانیه- ورودی 24 ولت 92 وات حداکثر +-20 درصد شارژ بانک خازن 1468J در 16 ثانیه

توان خروجی با 1-2 باتری سرب 12 ولت 34Ah برای منبع ولتاژ تقریبا ثابت اندازه گیری شده است

محدودیت عمده در میزان مصرف برق از باتری های شما Battery Packs ESR است

--- برای بهترین نتایج ، از باتری های دارای جریان بالا یا باتری هایی که برای دستگاه های RC قدرت استفاده می شوند استفاده می شود --- NiCd بهترین است (به استثنای Li-poly) برای باتری های زیر حداکثر توان تخمینی می تواند ESR = مقاومت سری معادل = مقاومت داخلی

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

هشدار-با مصرف بیش از حد جریان از باتری های خود ، ممکن است ظرفیت ، عمر آن کاهش یابد و باتری شما بیش از حد گرم شود ، دمای باتری های خود را کنترل کنید.

توجه: سوراخ های Protoboard پین های MOSFET و Diode را در خود جای نمی دهند ، حفر سوراخ 1/32 این مشکل را حل می کند ، اگرچه ممکن است مجبور شوید سیم ها را به لنت های مجاور لحیم کنید.

مرحله 3: قطعات Protoboard Boost Converter 500V

ابزارها:

• آهن لحیم کاری
• لحیم کننده برقی (رزین هسته 0.032 "ترجیح داده می شود)
• مچ بند آنتی استاتیک
• دستکش برق
• عینک ایمنی

مواد:-Protoboard (پیوند protoboard است که من از آن استفاده کردم ، مجموعه های Protoboard) قطعات خریداری شده از موس: U2- تنظیم کننده ولتاژ -عدد ورودی باتری شماره 8.4V تا 12V LF60CV-12V تا 13.2V LD1086V90-13.2V تا 16.8V LM7809ACT- 16.8V تا 26.4V LM7812ACT-26.4V تا 31.2V LM317 هر TO-220 (R1 = 500 اهم R2 = 5.5 کیلو اهم) به برگه اطلاعات مراجعه کنید --- آزمایش کنید که خروجی 15V برای LM317 است-- برای C1 ، C2 ، C3 ، و CT از درجه بندی ولتاژ مطابق این استفاده می کنند: ولتاژ باتری ………. ولتاژ خازن = 16V Cap = 25V Cap = 50V Cap-- نوع C2 با توجه به تنظیم کننده مورد استفاده: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-- C3 دیسک سرامیکی یا MLCC سرب 5٪ -20٪ ، یا -20٪ تا +80٪ ---- CT دیسک سرامیکی است یا MLCC سرب 1٪ -10٪ ---- همه مقاومتها به جز Rdiv1 1/10W است یا بیشتر --- 2 سوکت 8-DIP-C1- 0.33uF (330nF) یا بیشتر-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF) -CB1- هر بانک خازنی که مایل به شارژ هستید-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- نشان می دهد که قدرت اعمال شده است-LEDREG- نشان می دهد ولتاژ مطلوب R است eached-LEDGATE- نشان می دهد NE555 منبع ولتاژ MOSFET-R1 ، R2 ، R3-1kOhm (= 12V) 1٪ -5٪ -RA-15kOhm (2٪ یا بهتر) -RB- 10kOhm (2٪ یا بهتر) است- Rdiv1- 1MOhm (2 or یا بهتر ، 1/4W یا بیشتر) -Rdiv2- مقدار مورد استفاده تنظیم کننده (2 or یا بهتر) LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- و UA1 و R5-U1 و 5-6A-U1 و ولتاژ 1-6 و RW1- و RW1- و U-1 و R-1 و R-1-1 1 (همان تراشه)- پتانسیومتر LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm (چند دور دقیق تر خواهد بود) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (اگر این اولین پروژه الکترونیکی شما است) از RURG30120 استفاده کنید) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (برای خرید پیوند را وارد کرده و شماره قسمت را وارد کنید) اعداد پین روی طرحواره هستند "i" را در بالای طرحواره برای نمای بزرگتر دانلود کنید.

مرحله 4: PCB Boost Converter 500V

اگر منابعی دارید ، من قویاً پیشنهاد می کنم که این مبدل مدار چاپی Boost Board Boost را به جای نمونه اولیه تهیه کنید. ساخت PCB سفارشی جمع و جورتر و ظاهر بسیار بهتری خواهد داشت. این مدار فقط 1 5/8 "x 1 1/4" x 1 "را اشغال می کند و می تواند از 8.4V تا 31.2V کار کند و حداکثر 500V را با خیال راحت کار کند. اگر هدف شما حداکثر قدرت است ، اکیداً توصیه می کنم از حداقل یک باتری 12V استفاده کنید. اگر سلف به دور از مدار شما قرار گیرد ، همانطور که در اکثر تفنگ های کویل برای متقاعد کردن است ، اندازه این نسخه را می توان به 1 5/8 "x 1 1/4" x 3/8 "1 کاهش داد. در تصویر زیر نشان داده شده است. ولتاژ بالا خطرناک این دستگاه می تواند ولتاژهای کشنده را خاموش کند و خازن هایی که شارژ می کنید می توانند ساعت ها بارهای کشنده را ذخیره کنند ، در حین کار از دستکش برق و عینک ایمنی استفاده کنید و تمام اقدامات احتیاطی را انجام دهید 5 دلار + حمل و نقل Coilcraft PCV-2-394-05L (پیوند را دنبال کنید و شماره قسمت را برای خرید وارد کنید)-> = 15 دلار + حمل MPJA-میانگین کل هزینه حمل-<50 دلار-ولتاژ ورودی: 8.4 ولت تا 31.2 V محدوده ولتاژ خروجی: 100V تا 500V قدرت خروجی: - TEST 1-12V ورودی 48W max +-20٪ شارژ 290J خازن بانک در 6s - تست 2 - 12V ورودی 45W max +-20٪ شارژ 1160J بانک خازن در 26s - 24V ورودی توان خروجی TBD با 1-2 باتری سربی 12 ولت 34Ah برای منبع ولتاژ تقریبا ثابت اندازه گیری شد. هر آزمایش 5 بار انجام شد که بهترین آنها نشان داده شده است. محدودیت عمده در مورد میزان توان مصرفی باتری های شما Battery Packs ESR است --- برای بهترین نتایج ، از باتری های دارای جریان بالا یا باتری هایی که برای دستگاه های قدرت RC استفاده می شوند استفاده می شود-NiCd بهترین است (به استثنای Li- poly) برای باتری های زیر می توان حداکثر توان تخمینی را کشید ESR = مقاومت سری معادل = مقاومت داخلی می توان از قلیایی استفاده کرد ، اما من اکیداً توصیه می کنم باتری های قابل شارژ با جریان بالا را شارژ کنید. ممکن است از ولتاژهای پایین استفاده شود ، اما انتظار خروجی برق کمتر را داشته باشید. 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 هشدار-کشیدن جریان زیاد از باتری های شما ممکن است ظرفیت ، عمر مفید را کاهش داده و باعث گرم شدن بیش از حد باتری ها شوند ، هنگام آزمایش دمای باتری خود را کنترل کنید.

مرحله 5: قطعات PCV Boost Converter 500V

ابزارها:

• آهن لحیم کاری
• لحیم کننده برقی (رزین هسته 0.032 "ترجیح داده می شود)
• مچ بند آنتی استاتیک
• دستکش برق
• عینک ایمنی
• هرگونه ظروف پلاستیکی یا شیشه ای چند قفل مهر و موم ضد نشت (مثال)

مواد: MPJA یا آمازون:

• FERRIC CHLORIDE (اگر قصد دارید تخته های مدار بیشتری بسازید ، یک بسته بزرگتر بگیرید)
• 2 هر کدام از RESIST PEN یا Industrial Sharpie
• تخته COPPER CLAD (برای این پروژه 3 5 5 ، 4 6 6 یا 6 9 9 انتخاب کنید)

قطعات خریداری شده از موس: برای C1 ، C2 ، C3 و CT از درجه بندی ولتاژ مطابق این استفاده کنید: ولتاژ باتری ………. ولتاژ نام خازن = 16V Cap = 25V Cap = 50V CapU2- تنظیم کننده ولتاژ- DPAK (TO-252) شماره باتری ورودی شماره 8.4V تا 12V LF60ABDT-12V تا 13.2V LF90ABDT-13.2V تا 16.8V MC7809E-16.8V تا 26.4V MC7812E-26.4V تا 31.2V LM317M (R1 = 500 اهم R2 = 5.5 کیلو اهم)- نوع C2 با توجه به تنظیم کننده مورد استفاده: --LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1، C3، C4، and C5 MLCC SMD/SMT 5٪ -20٪ ، یا -20٪ تا +80٪ ---- CT است MLCC SMD/SMT 1٪ -10٪ ---- همه مقاومتها به جز Rdiv1 1/10W یا بیشتر است-4 رقم بعد از مقدار اندازه (یعنی 0805 یا 1210) -C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- هر بانک خازنی که مایل به شارژ هستید-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- قدرت را نشان می دهد اعمال می شود 1206-LEDREG- نشان می دهد که ولتاژ مورد نظر رسیده است 1206-LEDGATE- نشان می دهد NE555 منبع ولتاژ را به e MOSFET 1206-R1، R2، R3-1kOhm (= 12V) 1٪ -5٪ 0805-RA- 15kOhm (2٪ یا بهتر) 0805-RB-10kOhm (2٪ یا بهتر) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2٪ یا بهتر ، 1/4W یا بیشتر) 1206-Rdiv2- 0805 تنظیم کننده مقدار مورد استفاده (2 or یا بهتر) LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- برای بزرگتر از ولتاژ تراشه)-LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm پتانسیومتر (چند دور دقیق تر خواهد بود) -M1- FCA47N60 (F) -D1- RURG3060 (اگر این یکی از شماست از RURG30120 استفاده کنید اولین پروژه های الکترونیکی) Coilcraft: -L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (برای خرید پیوند را وارد کرده و شماره قسمت را وارد کنید) اعداد پین روی طرحواره ای "i" در بالای طرحواره برای بزرگتر قرار دارند. نمای قابل بارگیری را بارگیری کنید

مرحله 6: ساخت PCB Boost Converter 500V Construction

اولین قدم در ساخت PCB طراحی برد PCB شما با استفاده از DipTrace است (روی پیوند کلیک کنید و برنامه رایگان DipTrace 2 را بارگیری کنید) همچنین می توانید از طرح PCB که در تصاویر زیر نشان داده شده استفاده کنید. مرحله بعدی این است که طراحی را روی PCB قرار دهید ، شما می توانید این کار را به دو صورت انجام دهید: استفاده از چاپگر لیزری (سریع ، آسان ، و اگر می توانید قرض بگیرید ، توصیه می کنم) و ردیابی دستی (بسیار زمان مصرف) - چاپگرهای جت پرینتر لیزری از این لینک استفاده نمی کنند تا یاد بگیرند نحوه ساخت تخته PCB ابزارها:

• روکش مس
• درجه صنعتی یا نشانگر دائمی مقاومت کنید (Sharpie درجه صنعتی را می توانید در Lowes پیدا کنید)
• اتو / میز اتو
• Etchant (کلرید فریک)
• هرگونه ظروف پلاستیکی یا شیشه ای چند قفل مهر و موم ضد نشت (مثال)

در صورت داشتن چاپگر لیزری ، کافی است کاتالوگ ، دفترچه تلفن یا کاغذ روزنامه تهیه کنید. این نوع کاغذ ارزان قیمت است که بسیار سبک است و از همه مهمتر در آب تجزیه می شود ، یک تکه کاغذ را در آب آزمایش کنید تا مطمئن شوید. شما باید کاغذ را به یک ورق تغذیه معمولی چاپگر بچسبانید (در تصویر زیر نشان داده شده است) فقط باید آن را در بالای صفحه بچسبانید ، مطمئن شوید که تا آنجا که ممکن است بر روی صفحه چاپگر صاف باشد تا زمانی که از طریق چاپگر مچاله نمی شود. فایل زیر را بارگیری کنید (تقویت کننده مبدل ، SMT2) (باید نرم افزار رایگان DipTrace 2 را بارگیری کنید). فایل را باز کرده و روی Print Preview Under FILE کلیک کنید. اطمینان حاصل کنید که Objects Selections همانطور که در تصویر نشان داده شده است و Mirror Box تیک خورده باشد. روی چاپ کلیک کنید ، در پنجره چاپ ، Properties را انتخاب کنید. در پنجره Properties برگه گرافیکی و در Darkness Square DARK را انتخاب کنید. کاغذ را با کاغذ ارزان قیمت چسبانده شده روی چاپگر قرار دهید و روی چاپ کلیک کنید. کاغذ شما باید مانند تصویر پنجم باشد. از این دستگاه برای اندازه گیری PCB خود استفاده کنید و Copper Clad خود را با اره برقی یا رومیزی برش دهید ، به آرامی برش دهید. اتو را روشن کرده و روی بالاترین حالت قرار دهید (معمولاً پنبه) ، منتظر بمانید تا گرم شود … در حالی که منتظر هستید قطعه مسی خود را با آب داغ و صابون کاملاً تمیز کنید ، قطعه خود را کاملاً خشک کنید. هنگامی که آهن شما بالاخره گرم می شود ، مس خود را روی یک میز اتو قرار دهید و قسمت مسی آن رو به بالا باشد. طرح چاپی LASER را به اندازه قطعه روکش مس برش دهید. تکه تونر کاغذ را به سمت پایین قرار دهید و آهن را صاف روی کاغذ و روکش مس قرار دهید. با نیروی متوسط فشار دهید و چند دقیقه صبر کنید. روکش مس و کاغذ اکنون باید به هم چسبیده باشند. قطعه را داغ کنید در یک ظرف آب گرم و صابون قرار دهید و پنج دقیقه صبر کنید. پس از انتظار ، قطعه را برداشته و زیر آب گرم بریزید و بالای کاغذ را به آرامی بمالید تا تنها تونر باقی مانده باشد. Layout را با نشانگر دائمی خود لمس کنید. رفتن به مرحله بعد- ردیابی دستی- مس روکش دار- حکاکی- درجه صنعتی یا نشانگر دائمی مقاومت کنید من می توانم آن را ارسال کنم)- ظرف پلاستیکی تصویر 6 را در مقیاس بزرگ چاپ کنید ، از قطعات خود به عنوان مرجع استفاده کنید و تا جایی که می توانید آثار را با نشانگر دائمی خود ترسیم کنید. این کار خسته کننده خواهد بود بنابراین آماده باشید که نیم ساعت را صرف انجام کارهای حتی ساده کنید. ساده تر به نظر می رسد ، اینطور نیست. برو به مرحله بعد

مرحله 7: مسائل نهایی

در زیر تصویری از نحوه شارژ چند بانک به گونه ای است که در صورت تخلیه یکی دیگر از بانک ها اینگونه عمل نمی کند.