220V DC עד 220V AC: מהפך DIY חלק 2: 17 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

שלום לכולם. אני מקווה שכולכם בטוחים ונשארים בריאים. במדריך זה אראה לך כיצד הכנתי את ממיר ה- DC ל- AC הממיר מתח 220V DC למתח AC 220V. מתח ה- AC הנוצר כאן הוא אות גל מרובע ולא אות גל סינוס טהור. פרויקט זה הוא המשך של פרויקט התצוגה המקדימה שלי שנועד להמיר 12 וולט DC ל -220 וולט DC. מומלץ מאוד לבקר בפרוייקט הקודם שלי לפני שתמשיך הלאה. הקישור לפרויקט ממיר DC ל- DC שלי הוא:

www.instructables.com/id/200Watts-12V-to-2…

מערכת זו ממירה את 220V DC לאות לסירוגין של 220Volt ב 50 הרץ אשר תדר אספקת AC המסחרי ברוב המדינות. ניתן להתאים את התדר בקלות ל -60 הרץ במידת הצורך. כדי שזה יקרה השתמשתי בטופולוגיה של גשר H מלא באמצעות 4 MOSFETS מתח גבוה.

אתה יכול להפעיל כל מכשיר מסחרי בדירוג הספק של 150 וואט וכ- 200 וואט לשיא למשך זמן קצר. בדקתי בהצלחה את המעגל הזה עם מטענים ניידים, נורות CFL, מטען מחשב נייד ומאוורר שולחן וכולם עובדים מצוין עם עיצוב זה. לא נשמע שום זמזום בעת הפעלת המאוורר. בשל היעילות הגבוהה של ממיר DC-DC, צריכת הזרם ללא עומס של מערכת זו היא כ -60 מיליאמפר בלבד.

הפרויקט משתמש ברכיבים פשוטים וקלים להשגה וחלקם אף ניצולים מספקי כוח ישנים של מחשבים.

אז בלי שום עיכוב נוסף, בואו נתחיל בתהליך הבנייה!

אזהרה: זהו פרויקט מתח גבוה ויכול לגרום לך הלם קטלני אם אינך זהיר. נסה פרויקט זה רק אם אתה בקיא בטיפול במתח גבוה ובעל ניסיון בייצור מעגלים אלקטרוניים. אל תנסה אם אתה לא יודע מה אתה עושה

אספקה

1. IRF840 N ערוץ MOSFETS - 4
2. IC SG3525N - 1
3. נהג IR2104 mosfet IC - 2
4. בסיס IC 16 פינים (אופציונלי) -1
5. בסיס IC 8 פינים (אופציונלי) - 1
6. קבלים קרמיים של 0.1uF - 2
7. קבל אלקטרוליטי 10uF - 1
8. קבל אלקטרוליטי 200 וולט 330uF - 2 (הצילתי אותם מ- SMPS)
9. קבל אלקטרוליטי 47uF - 2
10. דיודה 1N4007 למטרות כלליות - 2
11. נגד 100K -1
12. נגד 10K - 2
13. נגד 100 אוהם -1
14. נגד 10 אוהם - 4
15. נגד משתנה 100K (מוגדר מראש/ טרימפוט) - 1
16. מסופי ברגים - 2
17. Veroboard או perfboard
18. חיבור חוטים
19. ערכת הלחמה
20. מולטימטר
21. אוסצילוסקופ (אופציונלי אך יעזור לכוונן את התדר)

שלב 1: איסוף כל החלקים הדרושים

חשוב שנאסוף קודם כל את כל החלקים הדרושים כדי שנוכל להמשיך במהירות לביצוע הפרויקט. מתוך אלה כמה רכיבים חולצו מאספקת החשמל הישנה של המחשב.

שלב 2: בנק הקבלים

לבנק הקבלים תפקיד חשוב כאן. בפרויקט זה, מתח DC גבוה מומר ל- AC במתח גבוה, ולכן חשוב שהספק DC יהיה חלק וללא תנודות. קיבלתי שני קבלים בדירוג 330uF 200V מ- SMPS. שילובם בסדרות נותן לי קיבול שווה ערך של בערך 165uF ומעלה את דירוג המתח עד 400 וולט. באמצעות שילוב הסדרה של קבלים, הקיבול המקביל יורד אך מגבלת המתח עולה. זה פתר את המטרה של הבקשה שלי. מתח DC גבוה מוחלק כעת על ידי בנק קבלים זה. המשמעות היא שנקבל אות AC יציב והמתח יישאר די קבוע במהלך ההפעלה או כאשר עומס מחובר או מנותק לפתע.

אזהרה: קבלים מתח גבוה אלה יכולים לאחסן את הטעינה שלהם למשך זמן ארוך וארוך, שיכול להימשך עד מספר שעות! אז נסה לבצע את הפרויקט רק אם יש לך רקע טוב של אלקטרוניקה ויש לך ניסיון מעשי בטיפול במתח גבוה. עשה זאת על אחריותך בלבד

שלב 3: החלטה על מיקום הרכיבים

מכיוון שנעשה את הפרויקט הזה על veroboard, חשוב שכל הרכיבים יהיו ממוקמים אסטרטגית כך שהרכיבים הרלוונטיים יהיו קרובים יותר זה לזה. בדרך זו, עקבות הלחמה יהיו מינימליים ופחות מספר חוטי מגשר ישמשו מה שהופך את העיצוב למסודר ומסודר יותר.

שלב 4: מדור המתנד

האות של 50 הרץ (או 60 הרץ) מופק על ידי ה- PWM IC-SG3525N הפופולרי עם שילוב של רכיבי תזמון RC.

לקבלת פרטים נוספים אודות פעולתו של ה- SG3525 IC, הנה קישור לגליון הנתונים של ה- IC:

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

כדי לקבל פלט מתחלף של 50 הרץ, תדר התנודה הפנימי צריך להיות 100 הרץ, שניתן להגדיר אותו באמצעות Rt כ- 130KHz ו- Ct שווה ל- 0.1uF. הנוסחה לחישוב התדרים ניתנת בגיליון הנתונים של ה- IC. נגד 100 אוהם בין פין 5 ל -7 משמש להוספת מעט זמן של זמן בין המעבר כדי להבטיח את בטיחות רכיבי ההחלפה (MOSFETS).

שלב 5: מדור מנהלי ההתקן של MOSFET

מאחר ומתח גבוה מתח יוחלף באמצעות MOSFETs, לא ניתן לחבר ישירות את יציאות SG3525 לשער ה- MOSFET, כמו כן החלפת MOSFET ערוץ N בצד הגבוה של המעגל אינה קלה ודורשת מעגל אתחול נכון. כל זה יכול להיות מטופל ביעילות על ידי נהג MOSFET IC IR2104 והוא מסוגל לנהוג/ להחליף MOSFET המאפשר מתח עד 600 וולט. זה הופך את ה- IC מתאים ליישום החוצה. מכיוון ש- IR2104 הוא נהג MOSFET של חצי גשר, נצטרך שניים מהם כדי לשלוט על הגשר המלא.

את גליון הנתונים של IR2104 ניתן למצוא כאן:

www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2104-DS-v…

שלב 6: קטע גשר H

גשר H הוא האחראי לשינוי לחלופין של כיוון זרימת הזרם דרך העומס על ידי לחילופין הפעלה וכיבוי של מערכת MOSFETS הנתונה.

לצורך פעולה זו בחרתי ב- MOSFETs ערוץ IRF840 N שיכול להתמודד עד 500 וולט עם זרם מרבי של 5 אמפר, וזה יותר ממספיק ליישום שלנו. גשר H הוא מה שמחובר ישירות למכשיר AC.

גליון הנתונים של MOSFET זה ניתן להלן:

www.vishay.com/docs/91070/sihf840.pdf

שלב 7: בדיקת המעגל על לוח הלחם

לפני הלחמת הרכיבים במקום, תמיד כדאי לבדוק את המעגל על לוח לחם ולתקן כל טעויות או שגיאה שעלולות להתגנב. במבחן הלוח שלי הרכבתי הכל לפי הסכימה (מסופק בשלב מאוחר יותר) ואימתתי את תגובת הפלט באמצעות DSO. בתחילה בדקתי את המערכת במתח נמוך ורק לאחר שאישרתי שהיא עובדת בדקתי אותה עם כניסת מתח גבוה

שלב 8: בדיקת לוח הלחם הושלמה

כעמסת ניסוי, השתמשתי במאוורר קטן של 60 וואט יחד עם התקנת לוח הלחם שלי וסוללת חומצת עופרת 12V. חיברתי את המולטימטרים שלי כדי למדוד את מתח המוצא והזרם הנצרך מהסוללה. יש צורך במדידות כדי לוודא שאין עומס יתר וגם לחישוב יעילות.

שלב 9: תרשים המעגל והקובץ הסכימטי

להלן תרשים המעגלים כולו של הפרויקט ויחד איתו צירפתי את הקובץ הסכימטי EAGLE לעיונך. אל תהסס לשנות ולהשתמש באותו עבור הפרויקטים שלך.

שלב 10: התחלת תהליך הלחמה ב- Veroboard

כשהעיצוב נבדק ומאומת, כעת אנו מתקדמים לתהליך ההלחמה. ראשית, הלחמתי את כל הרכיבים הנוגעים למקטע המתנדים.

שלב 11: הוספת מנהלי ההתקנים של MOSFET

בסיס IC מנהל ההתקן של MOSFET ורכיבי ה- bootstrap הומלחלו כעת

שלב 12: הכנסת ה- IC במקום

היזהר מהכיוון של ה- IC בזמן ההכנסה. חפש חריץ ב- IC לעיון בסיכה

שלב 13: הלחמת בנק הקבלים

שלב 14: הוספת MOSFETS של גשר H

4 ה- MOSFET של גשר H מולחמים במקומם יחד עם נגדי השער המגביל הנוכחי שלהם של 10Ohms ויחד עם מסופי בורג לחיבור קל של מתח DC וכניסת AC.

שלב 15: מודול מלא

כך נראה כל המודול לאחר השלמת תהליך ההלחמה. שימו לב כיצד רוב החיבורים נעשו באמצעות עקבות הלחמה ומעט מאוד חוטי מגשר. היזהר מכל חיבור רופף בגלל סכנות מתח גבוה.

שלב 16: מלא מהפך עם מודול ממיר DC-DC

המהפך הושלם כעת כאשר שני המודולים הושלמו ומחוברים זה לזה. זה עבד בהצלחה בטעינת המחשב הנייד שלי והפעלת מאוורר שולחן קטן בו זמנית.

אני מקווה שאתה אוהב את הפרויקט הזה:)

אל תהסס לשתף את ההערות, הספקות והמשוב שלך בסעיף ההערות למטה. צפה בהוראה המלאה ובנה סרטון לפרטים מהותיים יותר על הפרויקט וכיצד בניתי אותו, ובזמן שאתה שם שקול להירשם לערוץ שלי:)