DC-DC HV Boost-converter - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Stap 1: Bediening en elektronica Intro

Hoe werkt een boost-converter? Basisprincipe: Een boost-converter werkt in twee fasen, AAN en UIT. In de AAN-fase is de halfgeleidende schakelaar geleidend en wordt er stroom opgebouwd in de spoel die een elektromagnetisch veld produceert, dit veld slaat energie op. In de UIT-fase geleidt de halfgeleidende schakelaar niet en stort het elektromagnetische veld in. Wanneer het veld instort, kan de erin opgeslagen energie niet ontsnappen via de halfgeleidende schakelaar, dus gaat het door de diode en in de belasting/condensator met een veel hogere spanning. Dit gebeurt enkele duizenden keren per seconde via de pulsen van de NE555 Timer Chip en het resultaat is dat je een hoogspanningscondensator kunt opladen vanuit een laagspanningsbron. Hieronder vindt u een hulpmiddel voor degenen onder u die elektronica niet goed kennen. R-weerstand VR-variabele weerstand (ook wel potentiometer genoemd) B-batterij V-spanningsbron C-condensator D-diode L-inductor U / IC-geïntegreerd circuit Q-transistor / IGBT M-MOSFET GND- aarde (negatieve aansluiting van Batterij voor draagbare toepassingen) Hieronder worden enkele diagrammen en grafieken weergegeven om u verder te helpen.

_ BEZOEK MIJN WEBSITE VOOR MEER PROJECTEN: TOEKOMSTIGE EXPERIMENTELE SYSTEMEN

Stap 2: Protoboard Boost Converter 500V

Deze boost-converter is voor mensen met een gemiddelde elektronica-ervaring.

Als je de middelen hebt, raad ik aan om de printplaatversie van dit apparaat te maken, omdat het eenvoudiger, kleiner en minder snel defect is. Voel je echter vrij om de protoboard-versie te maken als ruimte geen probleem is.

Deze schakeling neemt minimaal 1,75" x 1,5" x 1" in beslag en kan veilig werken van 8,4V tot 31,2V In- en uitgang van maximaal 500V (voor het circuit). Ik raad ten minste een 12V batterij-ingang aan.

GEVAAR HOOG VOLTAGE Dit apparaat kan dodelijke spanningen afgeven en de condensatoren die u oplaadt, kunnen urenlang dodelijke ladingen opslaan. Draag alstublieft elektricienhandschoenen en een veiligheidsbril tijdens het gebruik en neem alle veiligheidsmaatregelen in acht

Specificaties:

Projectkosten: - $ 17 + verzending Mouser - $ 5 + verzending Coilcraft PCV-2-394-05L (Volg de link en typ het onderdeelnummer om te kopen) - Gemiddelde totale kosten met verzending -- $ 35 --

Afmetingen: 1,75" x 1,5" x 1" Ingangsspanning: 8,4V tot 31,2V Uitgangsspanningsbereik: 100V tot 500V Uitgangsvermogen:

- 12V ingang 36W maximaal +-20% opgeladen 290J condensatorbank in 8s - 24V ingang 92W maximaal +-20% opgeladen 1468J condensatorbank in 16s

Uitgangsvermogen gemeten met 1-2 12V 34Ah loodaccu's voor een vrijwel constante spanningsbron

De belangrijkste beperking van hoeveel stroom uit uw batterijen kan worden gehaald, zijn de batterijpakketten ESR

---Voor de beste resultaten gebruikte batterijen met een hoge stroomsterkte of batterijen bedoeld voor Power RC-apparaten --- NiCd zijn de beste (met uitzondering van Li-poly) Voor de volgende batterijen kan een geschat maximaal vermogen worden gebruikt ESR = Equivalent Series Resistance = Interne Weerstand

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

Waarschuwing: als u te veel stroom van uw batterijen trekt, kan dit de capaciteit en levensduur verminderen en kan uw batterij oververhit raken. Houd de temperatuur van uw batterijen in de gaten.

Opmerking: de Protoboard-gaten zijn niet geschikt voor de MOSFET- en Diode-pinnen, het boren van een 1/32 gat lost dit op, hoewel het mogelijk is dat u de draden aan aangrenzende pads moet solderen.

Stap 3: Protoboard Boost Converter 500V onderdelen

Gereedschap:

• Soldeerbout
• Elektrisch soldeer (bij voorkeur harskern 0,032")
• Antistatische polsband
• Elektricien Handschoenen
• Veiligheidsbril

Materialen: - Protoboard (de link is het protoboard dat ik heb gebruikt, Protoboard-sets) Onderdelen gekocht van Mouser: U2- Spanningsregelaar - Onderdeelnummer batterij-ingang - 8,4V tot 12V LF60CV-12V tot 13,2V LD1086V90-13.2V tot 16,8V LM7809ACT- 16,8 V tot 26,4 V LM7812ACT-26.4 V tot 31,2 V LM317 Elke TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Zie gegevensblad --- Test of de uitgang 15 V is voor LM317 --- Voor C1, C2, C3, en CT gebruiken een nominale spanning volgens deze: Batterijspanning………. Nominale spanning condensator=16V Dop=25V Dop=50V Dop-- Type C2 volgens gebruikte regelaar: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-- C1 en C3 zijn keramische schijf of MLCC loodhoudend 5%-20%, of -20% tot +80% ---- CT is keramische schijf of MLCC loodhoudend 1%-10% ---- Alle weerstanden behalve Rdiv1 is 1/10W of hoger ---2 8-DIP Sockets-C1- 0.33uF (330nF) of meer-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF)-CB1- Elke condensatorbank die u wilt opladen-CT-0.022uF (22nF) -LEDPWR- Geeft aan dat stroom is toegepast-LEDREG- Geeft aan dat de gewenste spanning R. is elke LEDGATE- Geeft aan dat de NE555 spanning levert aan de MOSFET-R1, R2, R3 - 1kOhm(=12V) 1%-5%-RA- 15kOhm (2% of beter)-RB- 10kOhm (2% of beter)- Rdiv1- 1MOhm (2% of beter, 1/4W of meer)-Rdiv2- Gebruikte waarde regelaar (2% of beter)LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22,3kOhmLM317 28kOhm-SW1- Nominaal voor ingangsspanning en 5-6A-U1 en U1. 1 (Dezelfde Chip) - LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multi-turn zal nauwkeuriger zijn) -M1- FCA47N60(F)-D1- RURG3060 (Gebruik de RURG30120 als dit uw eerste elektronische project is) Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Volg de link en typ het onderdeelnummer dat u wilt kopen) PIN-NUMMERS ZIJN OP HET SCHEMATISCHE KLIK OP DE "i" BOVENAAN HET SCHEMA VOOR EEN GROTER DOWNLOADBAAR WEERGAVE

Stap 4: PCB Boost Converter 500V

Als je over de middelen beschikt, raad ik je ten zeerste aan om deze Boost-converter voor printplaten te maken in plaats van de protoboard-converter. Het maken van een custom print is compacter en ziet er veel beter uit. Dit circuit neemt slechts 1 5/8" x 1 1/4" x 1" in beslag en kan werken van 8,4V tot 31,2V en een maximale output van 500V veilig. Ik raad ten zeerste aan om ten minste een 12V-batterij te gebruiken als je doel maximaal vermogen is De grootte van deze versie kan ook worden verkleind tot 1 5/8" x 1 1/4" x 3/8" als de inductor uit de buurt van uw circuit wordt geplaatst, zoals bij de meeste coilguns om te overtuigen. Gevaarlijk hoogspanning Dit apparaat kan dodelijke spanningen afgeven en de condensatoren die u oplaadt, kunnen dodelijke ladingen urenlang opslaan. Draag elektricienhandschoenen en een veiligheidsbril tijdens het gebruik en neem alle veiligheidsmaatregelen. Specificaties: Projectkosten: - $ 20 + verzending Mouser - $5 + Verzending Coilcraft PCV-2-394-05L (Volg de link en typ het onderdeelnummer in om te kopen) ->=$15 + Verzending MPJA - Gemiddelde totale kosten met verzending -- <$50-- Ingangsspanning: 8,4V tot 31,2 V-uitgangsspanningsbereik: 100V tot 500V Uitgangsvermogen: - TEST 1-12V ingang 48W max +-20% opgeladen 290J condensatorbank in 6s - TEST 2 - 12V ingang 45W max +-20% opgeladen 1160J condensatorbank in 26s - 24V ingang TBD Uitgangsvermogen gemeten met 1-2 12V 34Ah loodaccu's voor een vrijwel constante spanningsbron Elke test werd 5 keer uitgevoerd, waarvan de beste wordt getoond. De belangrijkste beperking van hoeveel stroom uit uw batterijen kan worden gehaald, zijn de batterijpakketten ESR --- Voor de beste resultaten gebruikte batterijen met een hoge stroomsterkte of batterijen bedoeld voor Power RC-apparaten --- NiCd zijn de beste (met uitzondering van Li- poly) Voor de volgende batterijen kan een geschat maximaal vermogen worden gebruikt. ESR = Equivalente serieweerstand = interne weerstand Alkaline kan worden gebruikt, maar ik raad ten zeerste oplaadbare batterijen met een hoge stroomsterkte aan. Lagere spanningen kunnen worden gebruikt, maar verwacht een lager uitgangsvermogen. 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 Waarschuwing - Te veel stroom trekken van uw batterijen kunnen hun capaciteit en levensduur verminderen en ervoor zorgen dat uw batterijen oververhit raken, controleer uw batterijtemperatuur tijdens het testen.

Stap 5: PCB Boost Converter 500V onderdelen

Gereedschap:

• Soldeerbout
• Elektrisch soldeer (bij voorkeur harskern 0,032")
• Antistatische polsband
• Elektricien Handschoenen
• Veiligheidsbril
• Elke lekvrije meervoudige afdichting van kunststof of glazen container (voorbeeld)

Materialen: MPJA of Amazon:

• FERRIC CHLORIDE (krijg een groter pakket als u van plan bent meer printplaten te maken)
• 2 elk van RESIST PEN of Industrial Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (Kies een 3 x 5, 4 x 6 of 6 x 9 voor dit project)

Onderdelen gekocht van Mouser: Gebruik voor C1, C2, C3 en CT een nominale spanning volgens deze: Batterijspanning………. Nominale spanning condensator=16V Cap=25V Cap=50V CapU2- Spanningsregelaar - DPAK (TO-252) Batterij-ingang Onderdeelnummer-8,4V tot 12V LF60ABDT-12V tot 13,2V LF90ABDT-13.2V tot 16,8V MC7809E-16.8V tot 26,4V MC7812E-26.4V tot 31,2V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)-- Type C2 volgens gebruikte regelaar: --LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1, C3, C4 en C5 zijn MLCC SMD/SMT 5%-20%, of -20% tot +80% ---- CT is MLCC SMD/SMT 1%-10% ---- Alle weerstanden behalve Rdiv1 is 1/10W of hoger --4 cijfernummer na waarde is grootte (dwz 0805 of 1210)-C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- Elke condensatorbank die u wilt opladen-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Geeft vermogen aan wordt toegepast 1206-LEDREG- Geeft aan dat de gewenste spanning is bereikt 1206-LEDGATE- Geeft aan dat de NE555 spanning levert aan de e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm(=12V) 1%-5% 0805-RA- 15kOhm (2% of beter) 0805-RB- 10kOhm (2% of beter) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% of beter, 1/4W of meer) 1206-Rdiv2- 0805 Gebruikte waarde regelaar (2% of beter)LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22,3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Geschikt voor meer dan ingangsspanning bij 5-6A-U1 en U1.1 (zelfde Chip) - LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multi-turn zal nauwkeuriger zijn) -M1- FCA47N60(F)-D1- RURG3060 (gebruik de RURG30120 als dit een van uw eerste elektronische projecten) Coilcraft:-L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Volg de link en typ het onderdeelnummer in om te kopen) PIN-NUMMERS ZIJN OP HET SCHEMATISCHE KLIK OP DE "i" BOVENAAN HET SCHEMA VOOR EEN GROTERE DOWNLOAD BESCHIKBARE WEERGAVE

Stap 6: PCB Boost Converter 500V constructie

De eerste stap in de PCB-constructie is om uw PCB-bord te ontwerpen met DipTrace (klik op de link en download de DipTrace 2-freeware). U kunt ook de PCB-lay-out gebruiken die wordt weergegeven in de onderstaande afbeeldingen. De volgende stap is om het ontwerp op de PCB te krijgen, u kunt dit op twee manieren doen: een laserprinter gebruiken (snel, gemakkelijk, en als u er een kunt lenen, raad ik het aan) en handtracering (ZEER TIJDVERBRUIK) - LASERPRINTER - INKTJETPRINTERS ZULLEN NIET WERKEN GEBRUIK DEZE LINK OM TE LEREN HOE MAAK JE EEN PCB BOARDTools:

• Koper Bekleed
• Industrial Grade of Resist Permanent Marker (Industrial Grade Sharpie is te vinden op Lowes)
• Strijkijzer / strijkplank
• Etsmiddel (IJzerchloride)
• Elke lekvrije meervoudige afdichting van kunststof of glazen container (voorbeeld)

Als je toevallig een laserprinter hebt, koop dan gewoon een catalogus, telefoonboek of krantenpapier. Dit is het soort goedkoop papier dat erg licht is en vooral uit elkaar valt in water, test een stuk papier in water om zeker te zijn. U moet het papier op een normaal invoervel van de printer plakken (weergegeven in onderstaande afbeelding) U hoeft het alleen aan de bovenkant van het vel te plakken, zorg ervoor dat het zo plat mogelijk op het printervel is door de printer wordt gevoerd, kreukt het niet. Download het onderstaande bestand (Boost Converter, SMT2) (u moet de DipTrace 2-freeware downloaden). Open het bestand en klik op Afdrukvoorbeeld onder BESTAND. Zorg ervoor dat de Objecten Selecties zijn zoals weergegeven in de Afbeelding en dat het Spiegelvak is aangevinkt. Klik op Afdrukken, selecteer Eigenschappen in het afdrukvenster. Selecteer in het venster Eigenschappen het tabblad afbeeldingen en selecteer in het Darkness Square DARK. Voer het papier met het goedkope papier erop geplakt in de printer en klik op Afdrukken. Uw papier zou eruit moeten zien als in de 5e afbeelding. Gebruik dit om uw PCB op maat te maken en uw Copper Clad af te snijden met een Dremel of tafelzaag, snijd langzaam. Zet uw strijkijzer aan en zet het op de hoogste stand (meestal katoen). Wacht tot het is opgewarmd… Terwijl u wacht, maakt u uw met koper beklede stuk grondig schoon met warm water en zeep en droogt u uw stuk grondig af. Wanneer je strijkijzer eindelijk is opgewarmd, plaats je je koperen bekleding op een strijkplank met de koperen kant naar boven. Snijd de met LASER bedrukte lay-out zo dat deze de grootte heeft van het met koper beklede stuk. Leg het stuk papier met de tonerzijde naar beneden en plaats het strijkijzer plat op het papier en de koperen bekleding. Duw met matige kracht naar beneden en wacht een paar minuten. De koperen bekleding en het papier moeten nu aan elkaar worden geplakt. Plaats het stuk, het zal HEET zijn, in een bak met warm zeepsop en wacht vijf minuten. Neem na het wachten het Piece en laat het onder warm water lopen en wrijf zachtjes over de bovenkant van het papier totdat er alleen nog toner over is. Werk de lay-out bij met uw permanent marker. GA NAAR DE VOLGENDE STAP- HAND TRACING -- Copper Clad- Etchant- Industrial Grade of Resist Permanent Marker (industriële kwaliteit is te vinden op Lowes, moeilijk te vinden, misschien moet u vragen waar het is, als u het ergens anders vindt, laat het me dan weten Ik kan het plaatsen)- Plastic containerDruk de 6e foto op grote schaal uit, gebruik je onderdelen als referentie en teken de sporen zo goed mogelijk met je permanente marker. Dit zal vervelend zijn, dus wees bereid om meerdere half uur te besteden aan het doen van zelfs eenvoudige sporen. Lijkt eenvoudiger he, dat is het niet. GA NAAR VOLGENDE STAP

Stap 7: Laatste problemen

Hieronder ziet u een afbeelding van hoe u meerdere banken kunt opladen, zodat als de ene wordt ontladen, de andere dat niet doen.