Convertor 200-watt 12V la 220V DC-DC: 13 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Bună ziua tuturor:)

Bine ați venit la acest instructiv, unde vă voi arăta cum am realizat acest convertor de 12 volți la 220 volți DC-DC cu feedback pentru a stabiliza tensiunea de ieșire și protecția bateriei / sub-tensiunii reduse, fără a utiliza niciun microcontroler. Chiar dacă ieșirea este de înaltă tensiune DC (și nu AC), putem rula lămpi LED, încărcătoare de telefon și alte dispozitive bazate pe SMPS din această unitate. Acest convertor nu poate rula nicio sarcină inductivă sau bazată pe transformator, cum ar fi motorul CA sau ventilatorul.

Pentru acest proiect voi folosi popularul IC de control SG3525 PWM pentru a crește tensiunea DC și a oferi feedback-ul necesar pentru a controla tensiunea de ieșire. Acest proiect folosește componente foarte simple, iar unele dintre ele sunt recuperate din surse de alimentare vechi ale computerului. Să construim!

Provizii

1. Transformator de ferită EI-33 cu bobină (îl puteți cumpăra de la magazinul local de electronice sau îl puteți salva de la un alimentator de calculator)
2. MOSFET-uri IRF3205 - 2
3. 7809 regulator de tensiune -1
4. IC controler SG3525 PWM
5. OP07 / IC741 / sau orice alt CI de amplificare operațională
6. Condensator: 0.1uF (104) - 3
7. Condensator: 0,001 uF (102) - 1
8. Condensator: condensator ceramic nepolar de 3,3 uF 400V
9. Condensator: condensator electrolitic polar 3.3uF 400V (puteți utiliza o valoare mai mare a capacității)
10. Condensator: 47uF electrolitic
11. Condensator: 470uF electrolitic
12. Rezistor: rezistențe 10K-7
13. Rezistor: 470K
14. Rezistor: 560K
15. Rezistor: 22 Ohmi - 2
16. Rezistor / presetare variabilă: 10K -2, 50K - 1
17. UF4007 diode de recuperare rapidă - 4
18. Priză IC cu 16 pini
19. Priză IC cu 8 pini
20. Borne cu șurub: 2
21. Radiator pentru montarea MOSFET și a regulatorului de tensiune (de la alimentatorul vechi al computerului)
22. Perfboard sau Veroboard
23. Conectarea firelor
24. Set de lipit

Pasul 1: Adunarea componentelor necesare

Majoritatea pieselor necesare pentru realizarea acestui proiect au fost preluate de la o unitate de alimentare cu energie nefuncțională a computerului. Veți găsi cu ușurință transformatorul și diodele redresoare rapide de la o astfel de sursă de energie, împreună cu condensatori de înaltă tensiune și radiator pentru MOSFETS

Pasul 2: Realizarea transformatorului conform specificațiilor noastre

Cea mai importantă parte a obținerii tensiunii de ieșire corectă este asigurarea raportului corect de înfășurare a transformatorului laturilor primare și secundare și, de asemenea, asigurarea faptului că firele pot transporta cantitatea necesară de curent. Am folosit un miez EI-33 împreună cu bobina în acest scop. Este același transformator pe care îl introduceți într-un SMPS. De asemenea, puteți găsi un nucleu EE-35.

Acum, obiectivul nostru este de a crește tensiunea de intrare de 12 volți la aproximativ 250-300 de volți și pentru aceasta am folosit 3 + 3 spire în primar cu atingere centrală și aproximativ 75 de spire în partea secundară. Deoarece partea primară a transformatorului va gestiona un curent mai mare decât partea secundară, am folosit 4 fire de cupru izolate împreună pentru a forma un grup și apoi înfășurat în jurul bobinei. Este un fir de 24 AWG pe care l-am primit de la un magazin de hardware local. Motivul luării a 4 fire împreună pentru a face un singur fir este reducerea efectelor curenților turbionari și obținerea unui purtător de curent mai bun. înfășurarea primară constă din 3 spire fiecare cu bifare centrală.

Înfășurarea secundară constă în aproximativ 75 de ture de un singur fir de cupru izolat de 23 AWG.

Atât înfășurarea primară, cât și cea secundară sunt izolate între ele folosind bandă izolatoare înfășurată în jurul bobinei.

Pentru detalii despre exact cum am realizat transformatorul, vă rugăm să consultați videoclipul de la sfârșitul acestui instructable.

Pasul 3: Etapa oscilatorului

SG3525 este utilizat pentru a genera impulsuri de ceas alternative care sunt utilizate pentru a acționa alternativ MOSFETS care împing și trage curent prin bobinele primare ale transformatorului și, de asemenea, pentru a oferi control de feedback pentru a stabiliza tensiunea de ieșire. Frecvența de comutare poate fi setată utilizând rezistențe de sincronizare și condensatori. Pentru aplicația noastră vom avea o frecvență de comutare de 50Khz, care este setată de un condensator de 1nF pe pinul 5 și 10K rezistor împreună cu un rezistor variabil la pinul 6. Rezistorul variabil ajută la reglarea fină a frecvenței.

Pentru a obține mai multe detalii despre funcționarea SG3525 IC, iată un link către foaia tehnică a IC:

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

Pasul 4: Etapa de comutare

Ieșirea impulsului de 50 KHz de la controlerul PWM este utilizată pentru a conduce MOSFET-urile în mod alternativ. Am adăugat un mic rezistor de limitare a curentului de 22 ohmi la terminalul de poartă al MOSFET împreună cu un rezistor de 10K pentru a descărca condensatorul de poartă. putem, de asemenea, configura SG3525 pentru a adăuga un timp mort între comutarea MOSFET pentru a ne asigura că nu sunt niciodată PORNIȚI în același timp. Acest lucru se face prin adăugarea unui rezistor de 33 ohmi între pinii 5 și 7 ai CI. Bateria centrală a transformatorului este conectată la sursa pozitivă în timp ce celelalte două capete sunt comutate folosind MOSFET-urile care conectează periodic calea la masă.

Pasul 5: Etapa de ieșire și feedback

Ieșirea transformatorului este un semnal de curent continuu pulsat de înaltă tensiune care trebuie rectificat și netezit. Acest lucru se realizează prin implementarea unui redresor full bridge folosind diode de recuperare rapidă UF4007. Apoi, băncile de condensatori de 3,3 uF fiecare (capace polare și nepolare) asigură o ieșire DC stabilă, fără orice ondulație. Trebuie să vă asigurați că citirea tensiunii capacelor este suficient de mare pentru a tolera și stoca tensiunea generată.

Pentru implementarea feedback-ului pe care l-am dat, am folosit o rețea de divizare a tensiunii rezistorului de 560 KiloOhms și rezistență variabilă de 50 K, ieșirea potențiomterului merge la intrarea amplificatorului de eroare al SG3525 și astfel prin ajustarea potențiometrului putem obține ieșirea de tensiune dorită.

Pasul 6: Implementarea sub protecție la tensiune

Protecția de subtensiune se face folosind un amplificator operațional în modul comparator care compară tensiunea sursei de intrare cu o referință fixă generată de pinul V35 de la SG3525. Pragul este reglabil cu ajutorul unui potențiometru de 10K. De îndată ce tensiunea scade sub valoarea setată, funcția de oprire a controlerului PWM este activată și tensiunea de ieșire nu este generată.

Pasul 7: Diagrama circuitului

Aceasta este întreaga schemă de circuit a proiectului cu toate conceptele menționate anterior discutate.

Bine, suficientă parte teoretică, acum să ne murdărim mâinile!

Pasul 8: Testarea circuitului pe Breadboard

Înainte de a lipi toate componentele de pe veroboard, este esențial să ne asigurăm că circuitul nostru funcționează și că mecanismul de feedback funcționează corect.

AVERTISMENT: aveți grijă la manipularea unor tensiuni ridicate sau vă poate provoca un șoc letal. Păstrați întotdeauna siguranța și asigurați-vă că nu atingeți nicio componentă în timp ce alimentarea este încă pornită. Condensatoarele electrolitice pot menține încărcarea destul de mult timp, deci asigurați-vă că este complet descărcat.

După ce am observat cu succes tensiunea de ieșire, am implementat întreruperea de joasă tensiune și funcționează bine.

Pasul 9: Decizia plasării componentelor

Acum, înainte de a începe procesul de lipire, este important să fixăm poziția componentelor în așa fel încât să folosim fire minime, iar componentele relevante să fie așezate aproape una de alta, astfel încât să poată fi conectate cu ușurință, urmărind urmele de lipire.

Pasul 10: Continuarea procesului de lipire

În acest pas puteți vedea că am plasat toate componentele pentru aplicația de comutare. M-am asigurat că urmele MOSFET-urilor sunt groase pentru a transporta curenți mai mari. De asemenea, încercați să păstrați condensatorul filtrului cât mai aproape de circuitul IC.

Pasul 11: lipirea transformatorului și a sistemului de feedback

Este timpul să reparați transformatorul și să reparați componentele pentru rectificare și feedback. Este demn de menționat faptul că, în timp ce lipirea ar trebui să se aibă grijă ca partea de înaltă tensiune și cea de joasă tensiune să aibă o separare bună și orice scurtcircuit trebuie evitat. Partea de înaltă și joasă tensiune ar trebui să împărtășească o bază comună pentru ca feedback-ul să funcționeze corect.

Pasul 12: Finalizarea modulului

După aproximativ 2 ore de lipire și asigurându-mă că circuitul meu este conectat corect fără scurtcircuit, modulul a fost finalizat!

Apoi am ajustat frecvența, tensiunea de ieșire și valoarea de întrerupere de joasă tensiune folosind cele trei potențiometre.

Circuitul funcționează exact așa cum era de așteptat și oferă o tensiune de ieșire foarte stabilă.

Am reușit cu succes să-mi rulez încărcătorul de telefon și laptop, deoarece acestea sunt dispozitive bazate pe SMPS. Puteți rula cu ușurință lămpi și încărcătoare cu LED-uri mici și medii cu această unitate. Eficiența este, de asemenea, destul de acceptabilă, variind între 80 și 85%. Cea mai impresionantă caracteristică este că, fără sarcină, consumul de curent este de aproximativ 80-90 milimp, toate datorită feedback-ului și controlului!

Sper să vă placă acest tutorial. Asigurați-vă că împărtășiți acest lucru cu prietenii dvs. și postați feedback-ul și îndoielile dvs. în secțiunea de comentarii de mai jos.

Vă rugăm să urmăriți videoclipul pentru întregul proces de construcție și funcționarea modulului. Luați în considerare abonarea dacă vă place conținutul:)

Ne vedem în următorul!