DC-DC-HV-Aufwärtswandler - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Schritt 1: Bedienung und Elektronik Einführung

Wie funktioniert ein Boost-Konverter? Grundprinzip: Ein Aufwärtswandler arbeitet in zwei Stufen, EIN und AUS. Im EIN-Zustand leitet der Halbleiterschalter und es baut sich Strom in der Induktivität auf, wodurch ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, dieses Feld speichert Energie. Im AUS-Zustand leitet der Halbleiterschalter nicht und das elektromagnetische Feld bricht zusammen. Wenn das Feld zusammenbricht, kann die darin gespeicherte Energie nicht durch den Halbleiterschalter entweichen, so dass sie mit einer viel höheren Spannung durch die Diode und in die Last/den Kondensator gelangt. Dies geschieht mehrere tausend Mal pro Sekunde über die Impulse des NE555 Timer Chips und das Ergebnis ist die Möglichkeit, einen Hochspannungskondensator aus einer Niederspannungsquelle aufzuladen. Nachfolgend finden Sie einige Hilfestellungen für diejenigen unter Ihnen, die sich mit Elektronik nicht gut auskennen. R-Widerstand VR-variabler Widerstand (auch Potentiometer genannt) B-Batterie V-Spannungsquelle C-Kondensator D-Diode L-Induktivität U / IC-integrierte Schaltung Q-Transistor / IGBT M-MOSFET GND- Masse (Negativer Anschluss von Akku für tragbare Anwendungen) Nachfolgend werden einige Diagramme und Tabellen gezeigt, um Ihnen weiter zu helfen.

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Schritt 2: Protoboard Boost Converter 500V

Dieser Aufwärtswandler ist für diejenigen mit mäßiger Elektronikerfahrung.

Wenn Sie über die Ressourcen verfügen, empfehle ich, die Leiterplattenversion dieses Geräts zu erstellen, da sie einfacher, kleiner und weniger wahrscheinlich ausfällt. Fühlen Sie sich jedoch frei, die Protoboard-Version zu erstellen, wenn der Platz kein Problem ist.

Diese Schaltung nimmt mindestens 1,75 "x 1,5" x 1" auf und kann von 8,4 V bis 31,2 V betrieben werden. Eingang und Ausgang von maximal 500 V (für die Schaltung). Ich empfehle mindestens einen 12-V-Batterieeingang.

GEFAHR HOCHSPANNUNG Dieses Gerät kann lebensgefährliche Spannungen abgeben und die aufgeladenen Kondensatoren können tödliche Ladungen stundenlang speichern. Bitte tragen Sie während des Betriebs Elektrikerhandschuhe und eine Schutzbrille und treffen Sie alle Sicherheitsvorkehrungen

Spezifikationen:

Projektkosten: - 17 USD + Versand Mouser - 5 USD + Versand Coilcraft PCV-2-394-05L (Folgen Sie dem Link und geben Sie die Teilenummer ein, um zu kaufen) - Durchschnittliche Gesamtkosten mit Versand - 35 USD -

Abmessungen: 1,75" x 1,5" x 1" Eingangsspannung: 8,4 V bis 31,2 V Ausgangsspannungsbereich: 100 V bis 500 V Ausgangsleistung:

- 12-V-Eingang 36 W maximal +-20% geladene 290-J-Kondensatorbank in 8 s - 24 V-Eingang 92 W maximal +-20% geladene 1468-J-Kondensatorbank in 16 s

Ausgangsleistung gemessen mit 1-2 12V 34Ah Blei-Säure-Batterien für eine praktisch konstante Spannungsquelle

Die größte Einschränkung, wie viel Strom aus Ihren Batterien entnommen werden kann, sind die Akkupacks ESR

---Für beste Ergebnisse werden Batterien mit hoher Stromstärke oder Batterien für Power-RC-Geräte verwendet ---NiCd ist am besten (mit Ausnahme von Li-Poly) Für die folgenden Batterien kann eine geschätzte maximale Leistung gezogen werden ESR = Equivalent Series Resistance = Innenwiderstand

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

Warnung - Wenn Sie zu viel Strom aus Ihren Batterien ziehen, kann dies die Kapazität und Lebensdauer verringern und zu einer Überhitzung Ihrer Batterie führen. Überwachen Sie die Temperatur Ihrer Batterien.

Hinweis: Die Protoboard-Löcher nehmen nicht die MOSFET- und Dioden-Pins auf, das Bohren eines 1/32-Lochs löst dies, obwohl Sie die Anschlüsse möglicherweise an benachbarte Pads löten müssen.

Schritt 3: Protoboard Boost Converter 500V Teile

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Elektrisches Lot (Kolophoniumkern 0,032" bevorzugt)
• Antistatik-Armband
• Elektrikerhandschuhe
• Schutzbrille

Materialien:- Protoboard (Der Link ist das Protoboard, das ich verwendet habe, Protoboard-Sets) Von Mouser gekaufte Teile: U2- Spannungsregler -Batterieeingang Teilenummer-8.4V bis 12V LF60CV-12V bis 13.2V LD1086V90-13.2V bis 16.8V LM7809ACT- 16,8 V bis 26,4 V LM7812ACT-26,4 V bis 31,2 V LM317 Beliebiger TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Siehe Datenblatt --- Testen Sie, dass der Ausgang 15 V für LM317 beträgt ---Für C1, C2, C3, und CT verwenden eine Nennspannung entsprechend: Batteriespannung………. Kondensator-Nennspannung=16V Cap=25V Cap=50V Cap-- C2-Typ je nach verwendetem Regler: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-- C1 and C3 sind Keramikscheiben oder MLCC bedrahtet 5%-20% oder -20% bis +80% ---- CT ist Keramikscheiben oder MLCC bedrahtet 1%-10% ---- Alle Widerstände außer Rdiv1 sind 1/10W oder höher ---2 8-DIP-Buchsen-C1- 0,33uF (330nF) oder mehr-C2- 10uF-C3- 0,01uF (10nF)-CB1- Jede Kondensatorbank, die Sie aufladen möchten-CT- 0,022uF (22nF) -LEDPWR- Zeigt an, dass Strom angelegt ist-LEDREG- Zeigt an, dass die gewünschte Spannung R. ist eached-LEDGATE- Zeigt an, dass NE555 Spannung an den MOSFET liefert-R1, R2, R3 - 1kOhm (=12V) 1%-5%-RA- 15kOhm (2% oder besser)-RB- 10kOhm (2% oder besser)- Rdiv1- 1MOhm (2% oder besser, 1/4W oder mehr)-Rdiv2-Regler verwendeter Wert (2% oder besser)LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- Bewertet für Eingangsspannung und 5-6A-U1 und U1. 1 (Gleicher Chip) - LM393AN-U3- SE555P-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multiturn wird genauer sein)-M1- FCA47N60(F)-D1- RURG3060 (Verwenden Sie den RURG30120, wenn dies Ihr erstes elektronisches Projekt ist)Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Folgen Sie dem Link und geben Sie die Teilenummer ein, um zu kaufen)PIN-NUMMERN SIND AUF DEM SCHALTPLAN KLICKEN SIE AUF DAS "i" OBEN AUF DEM SCHALTPLAN FÜR EINE GRÖSSERE HERUNTERLADBAREN ANSICHT

Schritt 4: PCB Boost Converter 500V

Wenn Sie über die Ressourcen verfügen, empfehle ich dringend, diesen Boost-Konverter für gedruckte Schaltungen anstelle des Protoboard-Konverters herzustellen. Die Herstellung einer benutzerdefinierten Leiterplatte wird kompakter und sieht viel besser aus. Diese Schaltung nimmt nur 1 5/8 "x 1 1/4" x 1" auf und kann von 8,4 V bis 31,2 V betrieben werden und maximal 500 V sicher ausgeben. Ich empfehle dringend, mindestens eine 12 V-Batterie zu verwenden, wenn Sie maximale Leistung anstreben Die Größe dieser Version kann auch auf 1 5/8" x 1 1/4" x 3/8" reduziert werden, wenn der Induktor von Ihrem Stromkreis entfernt platziert wird, wie dies bei den meisten Coilguns der Fall ist. Im Bild unten gezeigt. $ 5 + Versand Coilcraft PCV-2-394-05L (Folgen Sie dem Link und geben Sie die Teilenummer ein, um zu kaufen) ->= $ 15 + Versand MPJA - Durchschnittliche Gesamtkosten mit Versand -- < $ 50-- Eingangsspannung: 8,4 V bis 31,2 V Ausgangsspannungsbereich: 100 V bis 500 V Ausgangsleistung: - TEST 1-12 V Eingang 48 W max +-20% geladene 290J Kondensatorbank in 6s - TEST 2 - 12V Eingang 45W max +-20% geladene 1160J Kondensatorbank in 26s - 24V Eingang TBD-Ausgangsleistung gemessen mit 1-2 12V 34Ah Blei-Säure-Batterien für eine praktisch konstante Spannungsquelle Jeder Test wurde 5 Mal durchgeführt, von denen der beste gezeigt wird. Die Haupteinschränkung, wie viel Strom aus Ihren Batterien entnommen werden kann, ist der ESR-Akkupacks---Für beste Ergebnisse werden Batterien mit hoher Stromstärke oder Batterien für Power-RC-Geräte verwendet---NiCd sind die besten (mit Ausnahme von Li- poly) Für die folgenden Batterien kann eine geschätzte maximale Leistung entnommen werden ESR = Äquivalenter Serienwiderstand = Innenwiderstand Alkaline kann verwendet werden, aber ich empfehle dringend wiederaufladbare Hochstrombatterien. Niedrigere Spannungen können verwendet werden, erwarten Sie jedoch eine niedrigere Ausgangsleistung. 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 Ihre Batterien können ihre Kapazität und Lebensdauer verringern und dazu führen, dass Ihre Batterien überhitzen. Überwachen Sie Ihre Batterietemperatur beim Testen.

Schritt 5: PCB Boost Converter 500V Teile

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Elektrisches Lot (Kolophoniumkern 0,032" bevorzugt)
• Antistatik-Armband
• Elektrikerhandschuhe
• Schutzbrille
• Jeder auslaufsichere Mehrfachverschluss-Verschluss aus Kunststoff oder Glasbehälter (Beispiel)

Materialien: MPJA oder Amazon:

• FERRIC CHLORID (besorgen Sie sich eine größere Packung, wenn Sie vorhaben, mehr Leiterplatten herzustellen)
• je 2 RESIST PEN oder Industrial Sharpie
• COPPER CLAD BOARD (Wählen Sie 3 x 5, 4 x 6 oder 6 x 9 für dieses Projekt)

Bei Mouser gekaufte Teile: Verwenden Sie für C1, C2, C3 und CT eine Nennspannung entsprechend: Batteriespannung………. Kondensator-Nennspannung=16V Cap=25V Cap=50V CapU2- Spannungsregler – DPAK (TO-252) Batterieeingang Teilenummer – 8,4 V bis 12 V LF60ABDT – 12 V bis 13,2 V LF90ABDT – 13,2 V bis 16,8 V MC7809E – 16,8 V bis 26,4 V MC7812E – 26,4 V bis 31,2 V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)-- C2-Typ je nach verwendetem Regler: --LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1, C3, C4 und C5 sind MLCC SMD/SMT 5%-20% oder -20% bis +80% ---- CT is MLCC SMD/SMT 1%-10% ---- Alle Widerstände außer Rdiv1 sind 1/10W oder mehr -4 Ziffer nach Wert ist Größe (dh 0805 oder 1210)-C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0,22uF (220nF) 0805-C4- 0,01uF (10nF) 0805-C5- 0,01uF (10nF) 0805-CB1- Jede Kondensatorbank, die Sie aufladen möchten-CT- 0,022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Zeigt Strom an wird angelegt 1206-LEDREG- Zeigt an, dass die gewünschte Spannung erreicht ist 1206-LEDGATE- Zeigt an, dass NE555 Spannung an das e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm (=12V) 1%-5% 0805-RA- 15kOhm (2% oder besser) 0805-RB- 10kOhm (2% oder besser) 0805-Rdiv1-1MOhm (2%) oder besser, 1/4W oder mehr) 1206-Rdiv2- 0805Regulator Used Value (2% oder besser)LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22.3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Ausgelegt für mehr als die Eingangsspannung bei 5-6A-U1 und U1.1(Gleiches.) Chip) - LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- 10kOhm Potentiometer (Multiturn wird genauer sein)-M1- FCA47N60(F)-D1- RURG3060 (Bitte verwenden Sie den RURG30120, wenn dies einer von Ihnen ist erste elektronische Projekte)Coilcraft:-L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Folgen Sie dem Link und geben Sie die Teilenummer ein, um zu kaufen)PIN-NUMMERN SIND AUF DEM SCHALTPLAN KLICKEN SIE AUF DAS "i" OBEN AUF DEM SCHALTPLAN FÜR EIN GRÖSSERES FÄHIGE ANSICHT HERUNTERLADEN

Schritt 6: PCB Boost Converter 500V Konstruktion

Der erste Schritt bei der Leiterplattenkonstruktion besteht darin, Ihre Leiterplatte mit DipTrace zu entwerfen (klicken Sie auf den Link und laden Sie die DipTrace 2-Freeware herunter). Sie können auch das in den Bildern unten gezeigte Leiterplattenlayout verwenden. Der nächste Schritt besteht darin, das Design auf die Leiterplatte zu übertragen. Sie können dies auf zwei Arten tun: Mit einem Laserdrucker (schnell, einfach, und wenn Sie einen zum Ausleihen finden, empfehle ich ihn) und Handverfolgung (Sehr zeitaufwendig) - LASERDRUCKER - TINTENSTRAHLDRUCKER FUNKTIONIEREN NICHT DIESEN LINK ZUM LERNEN WIE MAN EINE PCB-PLATTE HERSTELLTWerkzeuge:

• Kupferplattiert
• Permanentmarker in Industriequalität oder Resist (Industrial Grade Sharpie kann bei Lowes gefunden werden)
• Bügeleisen / Bügelbrett
• Ätzmittel (Eisenchlorid)
• Jeder auslaufsichere Mehrfachverschluss-Verschluss aus Kunststoff oder Glasbehälter (Beispiel)

Wenn Sie einen Laserdrucker haben, besorgen Sie sich einfach einen Katalog, ein Telefonbuch oder Zeitungspapier. Dies ist die Art von billigem Papier, die sehr leicht ist und vor allem im Wasser auseinanderfällt. Testen Sie ein Stück Papier in Wasser, um sicherzugehen. Sie müssen das Papier auf ein normales Druckerblatt kleben (siehe Abbildung unten). Sie müssen es nur oben auf das Blatt kleben. Stellen Sie sicher, dass es so flach wie möglich auf dem Druckerblatt liegt, damit es, wenn es ist Durch den Drucker wird es nicht zerknittert. Laden Sie die folgende Datei herunter (Boost Converter, SMT2) (Sie müssen die DipTrace 2-Freeware herunterladen). Öffnen Sie die Datei und klicken Sie unter DATEI auf Seitenansicht. Stellen Sie sicher, dass die Objektauswahl wie im Bild gezeigt ist und das Spiegelkästchen aktiviert ist. Klicken Sie auf Drucken, wählen Sie im Druckfenster Eigenschaften. Wählen Sie im Eigenschaftenfenster die Registerkarte Grafik und wählen Sie im dunklen Quadrat die Option DUNKEL. Führen Sie das Papier mit dem darauf geklebten billigen Papier in den Drucker ein und klicken Sie auf Drucken. Ihr Papier sollte wie im 5. Bild aussehen. Verwenden Sie dies, um Ihre Leiterplatte zu dimensionieren und Ihre Kupferplattierung mit einer Dremel- oder Tischsäge zu schneiden, schneiden Sie langsam. Schalten Sie Ihr Bügeleisen ein und stellen Sie es auf die höchste Stufe (normalerweise Baumwolle), warten Sie, bis es aufgeheizt ist … Während Sie warten, reinigen Sie Ihr kupferplattiertes Stück gründlich mit heißem Wasser und Seife, trocknen Sie es gründlich ab. Wenn Ihr Bügeleisen endlich erhitzt ist, legen Sie Ihre Kupferverkleidung mit der Kupferseite nach oben auf ein Bügelbrett. Schneiden Sie das LASER-gedruckte Layout so zu, dass es die Größe des kupferplattierten Stücks hat. Legen Sie das Stück Papier mit der Tonerseite nach unten und legen Sie das Bügeleisen flach auf das Papier und die Kupferplattierung. Drücken Sie mit mäßiger Kraft nach unten und warten Sie einige Minuten. Die Kupferplattierung und das Papier sollten nun zusammengeklebt werden. Legen Sie das Stück, es wird HEISS, in einen Behälter mit warmem Seifenwasser und warten Sie fünf Minuten. Nachdem Sie gewartet haben, nehmen Sie das Stück und halten Sie es unter warmes Wasser und reiben Sie vorsichtig die Oberseite des Papiers, bis nur noch der Toner übrig ist. Berühren Sie das Layout mit Ihrem Permanentmarker. GEHEN SIE ZUM NÄCHSTEN SCHRITT - HANDVERFOLGUNG - Kupferplattiert - Ätzmittel - Industrial Grade oder Resist Permanent Marker (Industrial Grade Kann bei Lowes gefunden werden, schwer zu finden Sie können fragen, wo es ist, wenn Sie es woanders finden, lassen Sie es mich wissen Ich kann es posten) - PlastikbehälterDrucken Sie das 6. Bild im großen Maßstab aus, verwenden Sie Ihre Teile als Referenz und zeichnen Sie die Spuren so gut Sie können mit Ihrem Permanentmarker. Dies wird mühsam sein, also seien Sie bereit, mehrere halbe Stunden damit zu verbringen, selbst einfache Spuren zu erstellen. Scheint einfacher zu sein, ist es nicht. ZUM NÄCHSTEN SCHRITT

Schritt 7: Letzte Probleme

Unten sehen Sie ein Bild, wie Sie mehrere Banken aufladen, damit die anderen nicht entladen werden, wenn eine entladen wird.