Convertisseur DC-DC HV Boost : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Étape 1: Introduction au fonctionnement et à l'électronique

Comment fonctionne un convertisseur Boost ? Principe de base: Un convertisseur boost fonctionne en deux étapes, ON et OFF. Dans la phase ON, le commutateur semi-conducteur est conducteur et le courant s'accumule dans l'inducteur produisant un champ électromagnétique, ce champ stocke de l'énergie. Dans la phase OFF, le commutateur semi-conducteur ne conduit pas et le champ électromagnétique s'effondre. Lorsque le champ s'effondre, l'énergie stockée ne peut pas s'échapper à travers le commutateur semi-conducteur, elle passe donc à travers la diode et dans la charge/le condensateur à une tension beaucoup plus élevée. Cela se produit plusieurs milliers de fois par seconde via les impulsions de la puce de minuterie NE555 et le résultat est de pouvoir charger un condensateur haute tension à partir d'une source basse tension. Vous trouverez ci-dessous une aide pour ceux d'entre vous qui ne connaissent pas bien l'électronique. Résistance R Résistance variable VR (également appelée potentiomètre) Source de tension V de la batterie B Condensateur C Diode D Inductance L U / Circuit intégré IC Transistor Q / IGBT M-MOSFET GND - Terre (borne négative de Batterie pour applications portables) Certains diagrammes et graphiques sont présentés ci-dessous pour vous aider davantage.

_VISITEZ MON SITE WEB POUR PLUS DE PROJETS: FUTURS SYSTÈMES EXPÉRIMENTAUX

Étape 2: Protoboard Boost Converter 500V

Ce convertisseur boost est destiné à ceux qui ont une expérience modérée de l'électronique.

Si vous avez les ressources, je vous recommande de fabriquer la version carte de circuit imprimé de cet appareil car elle est plus simple, plus petite et moins susceptible de tomber en panne. Cependant, n'hésitez pas à faire la version protoboard si l'espace n'est pas un problème.

Ce circuit occupe un minimum de 1,75" x 1,5" x 1" et peut fonctionner de 8,4V à 31,2V Entrée et sortie maximum de 500V en toute sécurité (pour le circuit). Je recommande au moins une entrée de batterie de 12V.

DANGER HAUTE TENSION Cet appareil peut émettre des tensions mortelles et les condensateurs que vous chargez peuvent stocker des charges mortelles pendant des heures. Veuillez porter des gants d'électricien et des lunettes de sécurité pendant le fonctionnement et prendre toutes les précautions de sécurité.

Caractéristiques:

Coût du projet: - 17 $ + expédition Mouser - 5 $ + expédition Coilcraft PCV-2-394-05L (Suivez le lien et saisissez le numéro de pièce pour acheter) - Coût total moyen avec expédition -- 35 $ --

Dimensions: 1,75" x 1,5" x 1" Tension d'entrée: 8,4 V à 31,2 V Plage de tension de sortie: 100 V à 500 V Puissance de sortie:

- Entrée 12V 36W maximum +-20% Banque de condensateurs 290J chargés en 8s - Entrée 24V 92W maximum +-20% Banque de condensateurs 1468J chargés en 16s

Puissance de sortie mesurée avec 1-2 batteries au plomb 12V 34Ah pour une source de tension pratiquement constante

La principale limitation de la quantité d'énergie pouvant être extraite de vos batteries est l'ESR des batteries.

--- Pour de meilleurs résultats, utilisez des batteries à courant élevé ou des batteries destinées aux appareils Power RC --- NiCd sont les meilleurs (à l'exception du Li-poly) Pour les batteries suivantes, une puissance maximale estimée peut être tirée ESR = résistance série équivalente = Résistance interne

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

Avertissement: tirer trop de courant de vos batteries peut réduire leur capacité, leur durée de vie et provoquer une surchauffe de votre batterie, surveillez la température de vos batteries.

Remarque: les trous du Protoboard n'acceptent pas les broches MOSFET et Diode, le perçage d'un trou 1/32 résout ce problème, bien que vous deviez peut-être souder les fils aux pastilles adjacentes.

Étape 3: Pièces du convertisseur Protoboard Boost 500V

Outils:

• Fer à souder
• Soudure électrique (Rosin Core 0,032" de préférence)
• Bracelet antistatique
• Gants d'électricien
• Lunettes de protection

Matériaux:- Protoboard (Le lien est le protoboard que j'ai utilisé, Protoboard Sets) Pièces achetées chez Mouser: U2- Régulateur de tension -Numéro de pièce d'entrée de batterie-8.4V à 12V LF60CV-12V à 13.2V LD1086V90-13.2V à 16.8V LM7809ACT- 16,8 V à 26,4 V LM7812ACT-26,4 V à 31,2 V LM317 Tout TO-220 (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm) Voir la fiche technique --- Tester que la sortie est de 15 V pour LM317 --- Pour C1, C2, C3, et CT utilisent une tension nominale conforme à ceci: Tension de la batterie………. Tension nominale du condensateur=16V Cap=25V Cap=50V Cap-- Type C2 selon le régulateur utilisé: --LF60CV ElectrolyticLD1086V90 ElectrolyticLM7809ACT CeramicLM7812ACT CeramicLM317 Electrolytic-- C1 et C3 est un disque en céramique ou un plomb MLCC 5%-20%, ou -20% à +80% ---- CT est un disque en céramique ou un plomb MLCC 1%-10% ---- Toutes les résistances à l'exception de Rdiv1 sont de 1/10W ou plus ---2 8-DIP Sockets-C1- 0.33uF (330nF) ou plus-C2- 10uF-C3- 0.01uF (10nF)-CB1- Toute banque de condensateurs que vous souhaitez charger-CT- 0.022uF (22nF) -LEDPWR- Indique que l'alimentation est appliquée-LEDREG- Indique que la tension souhaitée est R Eached-LEDGATE- Indique que le NE555 fournit une tension au MOSFET-R1, R2, R3 - 1kOhm(=12V) 1%-5%-RA- 15kOhm (2% ou mieux)-RB- 10kOhm (2% ou mieux)- Rdiv1- 1MOhm (2% ou mieux, 1/4W ou plus)-Rdiv2- Valeur utilisée du régulateur (2% ou mieux)LF60CV 11kOhmLD1086V90 16kOhmLM7809ACT 16kOhmLM7812ACT 22.3kOhmLM317 28kOhm-SW1- Évalué pour la tension d'entrée et 5-6A-U1 et U1. 1 (même puce) - LM393AN-U3- SE555P-VR1- Potentiomètre 10kOhm (le multitour sera plus précis)-M1-FCA47N60(F)-D1- RURG3060 (Utilisez le RURG30120 s'il s'agit de votre premier projet électronique)Coilcraft: L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Suivez le lien et tapez le numéro de pièce pour acheter) LES NUMÉROS DE PIN SONT SUR LE SCHÉMA CLIQUEZ SUR LE " i " EN HAUT DU SCHÉMA POUR UNE PLUS GRANDE VUE TÉLÉCHARGEABLE

Étape 4: Convertisseur PCB Boost 500V

Si vous avez les ressources, je vous suggère fortement de fabriquer ce convertisseur Boost de carte de circuit imprimé au lieu de celui de la carte proto. Faire un PCB personnalisé sera plus compact et aura une bien meilleure apparence. Ce circuit ne prend que 1 5/8" x 1 1/4" x 1" et peut fonctionner de 8,4 V à 31,2 V et produire un maximum de 500 V en toute sécurité. Je recommande fortement d'utiliser au moins une batterie de 12 V si votre objectif est une puissance maximale La taille de cette version peut également être réduite à 1 5/8" x 1 1/4" x 3/8" si l'inducteur est placé loin de votre circuit, comme c'est le cas dans la plupart des pistolets à bobine pour convaincre. Montré dans l'image ci-dessous. DANGER HAUTE TENSION Cet appareil peut émettre des tensions mortelles et les condensateurs que vous chargez peuvent stocker des charges mortelles pendant des heures. Portez des gants d'électricien et des lunettes de sécurité pendant le fonctionnement et prenez toutes les précautions de sécurité. 5 $ + expédition Coilcraft PCV-2-394-05L (Suivez le lien et saisissez le numéro de pièce pour acheter) ->=15 $ + expédition MPJA - Coût total moyen avec expédition -- < 50 $ -- Tension d'entrée: 8,4 V à 31,2 V Plage de tension de sortie: 100V à 500V Puissance de sortie: - TEST 1-12V Entrée 48W max +-20% Batterie de condensateurs 290J chargée en 6s - TEST 2 - Entrée 12V 45W max +-20% Batterie de condensateurs 1160J chargée en 26s - Entrée 24V Puissance de sortie à déterminer mesurée avec 1-2 batteries au plomb 12V 34Ah pour une source de tension pratiquement constante Chaque test a été effectué 5 fois, dont le meilleur est indiqué. La limitation majeure de la quantité d'énergie pouvant être tirée de vos batteries est la batterie ESR --- Pour de meilleurs résultats, utilisez des batteries à courant élevé ou des batteries destinées aux appareils Power RC --- NiCd sont les meilleurs (à l'exception de Li- poly) Pour les batteries suivantes, une puissance maximale estimée peut être utilisée ESR = Résistance série équivalente = Résistance interneAlcaline peut être utilisée, mais je recommande fortement les batteries rechargeables à courant élevé. Des tensions inférieures peuvent être utilisées, mais attendez-vous à une puissance de sortie inférieure. 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 vos batteries peuvent réduire leur capacité, leur durée de vie et provoquer une surchauffe de vos batteries, surveillez la température de votre batterie lors du test.

Étape 5: Pièces de convertisseur 500V pour PCB Boost

Outils:

• Fer à souder
• Soudure électrique (Rosin Core 0,032" de préférence)
• Bracelet antistatique
• Gants d'électricien
• Lunettes de protection
• Tout récipient en plastique ou en verre étanche à plusieurs serrures (exemple)

Matériaux: MPJA ou Amazon:

• CHLORURE DE FER (obtenez un pack plus grand si vous prévoyez de fabriquer plus de circuits imprimés)
• 2 chacun de RESIST PEN ou Industrial Sharpie
• CUIVRE CLAD BOARD (Choisissez un 3 x 5, 4 x 6 ou 6 x 9 pour ce projet)

Pièces achetées auprès de Mouser: Pour C1, C2, C3 et CT, utilisez une tension nominale conforme à celle-ci: Tension de la batterie………. Tension nominale du condensateur = 16 V Cap = 25 V Cap = 50 V CapU2 - Régulateur de tension - DPAK (TO-252) Numéro de pièce d'entrée de la batterie -8,4 V à 12 V LF60ABDT-12 V à 13,2 V LF90ABDT-13,2 V à 16,8 V MC7809E-16,8 V à 26,4 V MC7812E-26,4 V à 31,2 V LM317M (R1 = 500 Ohm R2 = 5,5 k Ohm)-- Type C2 selon le régulateur utilisé: --LF60ABDT ElectrolyticLF90ABDT ElectrolyticMC7809E CeramicMC7812E CeramicLM317M Electrolytic-- C1, C3, C4 et C5 sont MLCC SMD/SMT 5%-20%, ou -20% à +80% ---- CT est MLCC SMD/SMT 1%-10% ---- Toutes les résistances à l'exception de Rdiv1 sont de 1/10 W ou plus --4 chiffres après que la valeur est la taille (c'est-à-dire 0805 ou 1210)-C1-10uF 1210-C2- 10uF 1210- C3- 0.22uF (220nF) 0805-C4- 0.01uF (10nF) 0805-C5- 0.01uF (10nF) 0805-CB1- Toute batterie de condensateurs que vous souhaitez charger-CT- 0.022uF (22nF) 0805-LEDPWR- Indique la puissance est appliqué 1206-LEDREG- Indique que la tension souhaitée est atteinte 1206-LEDGATE- Indique que NE555 fournit la tension au e MOSFET 1206-R1, R2, R3-1kOhm(=12V) 1%-5% 0805-RA-15kOhm (2% ou mieux) 0805-RB- 10kOhm (2% ou mieux) 0805-Rdiv1- 1MOhm (2% ou mieux, 1/4 W ou plus) 1206-Rdiv2-0805Valeur utilisée par le régulateur (2% ou mieux)LF60ABDT 11kOhmLF90ABDT 16kOhmMC7809E 16kOhmMC7812E 22,3kOhmLM317M 28kOhm-SW1- Évalué pour une tension d'entrée supérieure à 5-6A-U1 et U1.1(Idem Puce) - LM393AM SOIC-8-U3- SE555D SOIC-8-VR1- Potentiomètre 10kOhm (le multitour sera plus précis)-M1- FCA47N60(F)-D1- RURG3060 (Veuillez utiliser le RURG30120 s'il s'agit de l'un de vos premiers projets électroniques) Coilcraft:-L1- Coilcraft PCV-2-394-05L (Suivez le lien et tapez le numéro de pièce pour acheter) LES NUMÉROS DE PIN SONT SUR LE SCHÉMA CLIQUEZ SUR LE " i " EN HAUT DU SCHÉMA POUR UN PLUS GRAND TÉLÉCHARGER LA VUE ABLE

Étape 6: Construction du convertisseur de suralimentation PCB 500V

La première étape de la construction de circuits imprimés consiste à concevoir votre carte de circuits imprimés à l'aide de DipTrace (cliquez sur le lien et téléchargez le logiciel gratuit DipTrace 2). vous pouvez le faire de deux manières: à l'aide d'une imprimante laser (rapide, facile, et si vous pouvez en trouver une à emprunter, je le recommande) et le traçage à la main (TRÈS CONSOMMATEUR DE TEMPS) - IMPRIMANTE LASER - LES IMPRIMANTES À JET D'ENCRE NE FONCTIONNERONT PAS UTILISER CE LIEN POUR APPRENDRE COMMENT FAIRE UNE CARTE PCBOutils:

• Gaine de cuivre
• Marqueur permanent de qualité industrielle ou de résistance (le Sharpie de qualité industrielle peut être trouvé à Lowes)
• Fer / Planche à repasser
• Décapant (chlorure ferrique)
• Tout récipient en plastique ou en verre étanche à plusieurs serrures (exemple)

Si vous possédez une imprimante laser, procurez-vous simplement un catalogue, un annuaire téléphonique ou du papier journal. C'est le type de papier bon marché qui est très léger et surtout qui se désagrège dans l'eau, testez un morceau de papier dans l'eau pour vous en assurer. Vous aurez besoin de coller le papier sur une feuille d'alimentation d'imprimante ordinaire (montré sur l'image ci-dessous). passer à travers l'imprimante, il ne se froisse pas. Téléchargez le fichier ci-dessous (Boost Converter, SMT2) (vous devrez télécharger le logiciel gratuit DipTrace 2). Ouvrez le fichier et cliquez sur Aperçu avant impression sous FICHIER. Assurez-vous que les sélections d'objets sont comme indiqué dans l'image et que la boîte miroir est cochée. Cliquez sur Imprimer, dans la fenêtre d'impression, sélectionnez Propriétés. Dans la fenêtre Propriétés, sélectionnez l'onglet Graphiques et Dans le carré des ténèbres, sélectionnez SOMBRE. Insérez le papier avec le papier bon marché collé dessus dans l'imprimante et cliquez sur Imprimer. Votre papier devrait ressembler à la 5ème image. Utilisez-le pour dimensionner votre PCB et couper votre revêtement de cuivre avec une scie Dremel ou une table, coupez lentement. Allumez votre fer et placez-le sur son réglage le plus élevé (généralement en coton), attendez qu'il chauffe… En attendant, nettoyez soigneusement votre pièce recouverte de cuivre avec de l'eau chaude et du savon, séchez soigneusement votre pièce. Lorsque votre fer est enfin chauffé, placez votre revêtement en cuivre sur une planche à repasser avec le côté cuivre vers le haut. Coupez la mise en page imprimée au LASER de sorte qu'elle soit de la taille de la pièce plaquée de cuivre. Placez le morceau de papier côté toner vers le bas et placez le fer à plat sur le papier et le revêtement en cuivre. Appuyez avec une force modérée et attendez quelques minutes. Le revêtement en cuivre et le papier doivent maintenant être collés ensemble. Placez le morceau, il sera CHAUD, dans un récipient d'eau chaude savonneuse et attendez cinq minutes. Après avoir attendu, prenez le morceau et passez-le sous l'eau tiède et frottez doucement le haut du papier jusqu'à ce qu'il ne reste plus que le toner. Retouchez la mise en page avec votre marqueur permanent. PASSEZ À L'ÉTAPE SUIVANTE - TRAÇAGE DE LA MAIN - Cuivre plaqué - Etchant - Marqueur permanent de qualité industrielle ou de résistance (de qualité industrielle peut être trouvé à Lowes, difficile à trouver, vous pouvez demander où il se trouve, si vous le trouvez ailleurs, faites le moi savoir donc Je peux le poster)- Récipient en plastiqueImprimez la 6ème image à grande échelle, utilisez vos pièces comme références et dessinez les traces avec votre marqueur permanent du mieux que vous le pouvez. Ce sera fastidieux, alors préparez-vous à passer plusieurs demi-heures à faire des traces, même simples. Cela semble plus simple, ce n'est pas le cas. PASSEZ À L'ÉTAPE SUIVANTE

Étape 7: dernières questions

Vous trouverez ci-dessous une image de la façon de charger plusieurs banques de sorte que si l'une est déchargée, les autres ne le feront pas.