200 Watt 12V naar 220V DC-DC Converter - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dag iedereen:)

Welkom bij deze instructable, waar ik je zal laten zien hoe ik deze 12 volt naar 220 volt DC-DC-omzetter heb gemaakt met feedback om de uitgangsspanning en lage batterij- / onderspanningsbeveiliging te stabiliseren, zonder een microcontroller te gebruiken. Ook al is de output hoogspanning DC (en niet AC), we kunnen LED-lampen, telefoonopladers en andere op SMPS gebaseerde apparaten van dit apparaat gebruiken. Deze omvormer kan geen inductieve of op transformator gebaseerde belasting, zoals een AC-motor of ventilator, aan.

Voor dit project zal ik de populaire SG3525 PWM-besturings-IC gebruiken om de gelijkspanning te verhogen en de nodige feedback te geven om de uitgangsspanning te regelen. Dit project maakt gebruik van zeer eenvoudige componenten en sommige zijn geborgen uit oude computervoedingen. Laten we gaan bouwen!

Benodigdheden

1. EI-33 ferriettransformator met spoel (u kunt dit kopen bij uw plaatselijke elektronicawinkel of het redden van een computer-PSU)
2. IRF3205 MOSFET's - 2"
3. 7809 spanningsregelaar -1
4. SG3525 PWM-controller IC
5. OP07/ IC741/ of een andere operationele versterker IC
6. Condensator: 0.1uF (104) - 3
7. Condensator: 0.001uF (102) - 1
8. Condensator: 3.3uF 400V niet-polaire keramische condensator
9. Condensator: 3.3uF 400V polaire elektrolytische condensator (u kunt een hogere capaciteit gebruiken)
10. Condensator: 47uF elektrolytisch
11. Condensator: 470uF elektrolytisch
12. Weerstand: 10K weerstanden-7
13. Weerstand: 470K
14. Weerstand: 560K
15. Weerstand: 22 Ohm - 2
16. Variabele weerstand/vooraf ingesteld: 10K -2, 50K - 1
17. UF4007 snel herstel diodes - 4
18. 16-pins IC-aansluiting
19. 8-pins IC-aansluiting
20. Schroefklemmen: 2
21. Koellichaam voor montage MOSFET en spanningsregelaar (van oude computer PSU)
22. Perfboard of Veroboard
23. Draden aansluiten
24. Soldeer kit

Stap 1: Verzamelen van de benodigde componenten

De meeste onderdelen die nodig zijn om dit project te maken, zijn afkomstig van een niet-functionele computervoedingseenheid. U zult gemakkelijk de transformator en de snelle gelijkrichtdiodes van een dergelijke voeding vinden, samen met hoogspanningscondensatoren en koellichaam voor de MOSFETS

Stap 2: De transformator maken volgens onze specificatie

Het belangrijkste onderdeel om de uitgangsspanning goed te krijgen, is door te zorgen voor de juiste transformatorwikkelverhouding van primaire en secundaire zijden en er ook voor te zorgen dat de draden de vereiste hoeveelheid stroom kunnen dragen. Ik heb voor dit doel een EI-33-kern samen met een spoel gebruikt. Het is dezelfde transformator die je in een SMPS krijgt. Mogelijk vindt u ook een EE-35-kern.

Nu is ons doel om de ingangsspanning van 12 volt op te voeren tot ongeveer 250-300 volt en hiervoor heb ik 3 + 3 windingen gebruikt in de primaire kant met middenaftakking en ongeveer 75 windingen in de secundaire kant. Omdat de primaire kant van de transformator een grotere stroom aankan dan de secundaire kant, heb ik 4 geïsoleerde koperdraden samen gebruikt om een groep te maken en deze vervolgens om de spoel te wikkelen. Het is een 24 AWG-draad die ik van een plaatselijke ijzerhandel heb gekregen. De reden om 4 draden samen te nemen om een enkele draad te maken, is om de effecten van wervelstromen te verminderen en een betere stroomdrager te maken. de primaire wikkeling bestaat uit 3 windingen elk met middenaftakking.

De secundaire wikkeling bestaat uit ongeveer 75 windingen van enkel 23 AWG geïsoleerd koperdraad.

Zowel de primaire als de secundaire wikkeling zijn met elkaar geïsoleerd met isolatietape die om de spoel is gewikkeld.

Raadpleeg de video aan het einde van deze instructable voor meer informatie over hoe ik de transformator precies heb gemaakt.

Stap 3: De oscillatorfase

De SG3525 wordt gebruikt om alternatieve klokpulsen te genereren die worden gebruikt om als alternatief de MOSFETS aan te drijven die stroom door de primaire spoelen van de transformator duwen en trekken en ook voor feedbackregeling om de uitgangsspanning te stabiliseren. De schakelfrequentie kan worden ingesteld met behulp van timingweerstanden en condensatoren. Voor onze toepassing hebben we een schakelfrequentie van 50 Khz die wordt ingesteld door een condensator van 1 nF op pin 5 en 10K weerstand, samen met een variabele weerstand op pin 6. De variabele weerstand helpt om de frequentie fijn af te stemmen.

Voor meer details over de werking van de SG3525 IC, is hier een link naar de datasheet van de IC:

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

Stap 4: De schakelfase

De 50 Khz-pulsuitgang van de PWM-controller wordt gebruikt om de MOSFET's alternatief aan te sturen. Ik heb een kleine stroombegrenzingsweerstand van 22 ohm toegevoegd aan de gate-aansluiting van de MOSFET, samen met een 10K pull-down-weerstand om de gate-condensator te ontladen. we kunnen de SG3525 ook configureren om een kleine dode tijd toe te voegen tussen het schakelen van de MOSFET om ervoor te zorgen dat ze nooit tegelijkertijd AAN zijn. Dit wordt gedaan door een weerstand van 33 ohm toe te voegen tussen pin 5 en 7 van het IC. De middenaftakking van de transformator is verbonden met de positieve voeding, terwijl de andere twee uiteinden worden geschakeld met behulp van de MOSFET's die het pad periodiek met aarde verbinden.

Stap 5: De uitgangsfase en feedback

De uitgang van de transformator is een hoogspanningsgepulseerd gelijkstroomsignaal dat moet worden gecorrigeerd en afgevlakt. Dit wordt gedaan door een volledige bruggelijkrichter te implementeren met behulp van snelhersteldiodes UF4007. Dan zorgen de condensatorbanken van elk 3,3uF (polaire en niet-polaire kapjes) voor een stabiele DC-uitgang zonder rimpels. Men moet ervoor zorgen dat de spanningsaflezing van de doppen hoog genoeg is om de gegenereerde spanning te verdragen en op te slaan.

Voor het implementeren van de feedback die ik gaf, gebruikte ik een weerstandsspanningsdelernetwerk van 560KiloOhm en 50K variabele weerstand, de uitgang van de potentiomter gaat naar de ingang van de foutversterker van SG3525 en dus door de potentiometer aan te passen, kunnen we onze gewenste spanningsuitgang krijgen.

Stap 6: Onderspanningsbeveiliging implementeren

De onderspanningsbeveiliging wordt uitgevoerd met behulp van een operationele versterker in comparatormodus die de ingangsbronspanning vergelijkt met een vaste referentie die wordt gegenereerd door de SG3525 Vref-pin. De drempel is instelbaar met een 10K potentiometer. Zodra de spanning onder de ingestelde waarde komt, wordt de Shutdown-functie van de PWM-controller geactiveerd en wordt de uitgangsspanning niet gegenereerd.

Stap 7: Schakelschema

Dit is het volledige schakelschema van het project met alle eerder genoemde concepten besproken.

Oké, genoeg van het theoretische gedeelte, laten we nu onze handen vuil maken!

Stap 8: het circuit testen op breadboard

Voordat alle componenten op veroboard worden gesoldeerd, is het essentieel om ervoor te zorgen dat ons circuit werkt en dat het feedbackmechanisme goed werkt.

WAARSCHUWING: wees voorzichtig bij het hanteren van hoge spanningen, anders kunt u een dodelijke schok krijgen. Houd altijd de veiligheid in gedachten en zorg ervoor dat u geen enkel onderdeel aanraakt terwijl de stroom nog aan staat. De elektrolytische condensatoren kunnen de lading geruime tijd vasthouden, dus zorg ervoor dat deze volledig ontladen is.

Na het succesvol observeren van de uitgangsspanning, heb ik de laagspanningsuitschakeling geïmplementeerd en het werkt prima.

Stap 9: De plaatsing van componenten bepalen

Voordat we beginnen met het soldeerproces, is het belangrijk dat we de positie van componenten zo vastleggen dat we minimale draden hoeven te gebruiken en dat relevante componenten dicht bij elkaar worden geplaatst zodat ze gemakkelijk kunnen worden aangesloten op basis van soldeersporen.

Stap 10: Voortzetting van het soldeerproces

In deze stap kun je zien dat ik alle componenten voor de schakelapplicatie heb geplaatst. ik heb ervoor gezorgd dat de sporen naar de MOSFET's dik zijn om hogere stromen te kunnen dragen. Probeer ook de filtercondensator zo dicht mogelijk bij het IC te houden.

Stap 11: De transformator en het feedbacksysteem solderen

Het is nu tijd om de transformator te repareren en de componenten te repareren voor rectificatie en feedback. Het is opmerkelijk om te vermelden dat tijdens het solderen erop moet worden gelet dat de hoogspannings- en laagspanningszijde goed gescheiden zijn en eventuele kortsluitingen moeten worden vermeden. De hoog- en laagspanningszijde moeten een gemeenschappelijke basis delen om ervoor te zorgen dat de feedback goed werkt.

Stap 12: Afwerking van de module

Na ongeveer 2 uur solderen en ervoor zorgen dat mijn circuit correct is aangesloten zonder kortsluiting, was de module eindelijk compleet!

Vervolgens heb ik de frequentie, de uitgangsspanning en de laagspanningsuitschakeling aangepast met behulp van de drie potentiometers.

De schakeling werkt zoals verwacht en geeft een zeer stabiele uitgangsspanning.

Het is me met succes gelukt om mijn telefoon- en laptopoplader hiermee te gebruiken, omdat het op SMPS gebaseerde apparaten zijn. U kunt met dit apparaat eenvoudig kleine tot middelgrote LED-lampen en opladers gebruiken. Ook het rendement is redelijk acceptabel, variërend van zo'n 80 tot 85 procent. Het meest indrukwekkende kenmerk is dat het stroomverbruik bij nullast slechts ongeveer 80-90 milli Ampère is, allemaal dankzij feedback en controle!

Ik hoop dat je deze tutorial leuk vindt. Zorg ervoor dat je dit met je vrienden deelt en plaats je feedback en twijfels in het commentaargedeelte hieronder.

Bekijk de video voor het hele bouwproces en de werking van de module. Overweeg om je te abonneren als je de inhoud leuk vindt:)

Ik zie je bij de volgende!