Hög spänning Switch Mode Power Supply (SMPS) / Boost omvandlare för Nixie rör (4 / 6 steg)
Steg 4: PCB design
Jag tittade på flera befintliga konstruktioner när du gör detta PCB. Här är mina anteckningar re: viktigt design egenskaper:
1. jag följde mikrochip APP anteckningen och används en TC4427A för att driva FET. Denna A) skyddar mikrokontroller från flyback spänningar kommer bort FET, och B) kan driva FET vid högre spänningar än PIC för snabbare, hårdare på växling med bättre effektivitet.
2. avståndet från PWM av bilden till FET minimeras.
3. FET, induktor, kondensatorer packade riktigt tight.
4. fat leverans spår.
5. god jord mellan FET och vägg-vörten kopplingspunkt.
Jag valde 12F683 PIC mikrokontroller för detta projekt. Detta är en 8-pin PIC med hårdvara PWM, 4 analog till digital omvandlare, 8Mhz intern oscillator och 256 byte EEPROM. Viktigast, hade jag en hade från ett tidigare projekt. Jag använde IRF740 FET på grund av dess höga bifall på Neonixie-L listan. Det finns 2 kondensatorer till slät HV leverans. En är en elektrolytisk (hög temperatur, 250 volt, 1uF), den andra är en metall film (250 volt, 0.47uf). Det senare är mycket större och dyrare ($0.50 vs $0,05), men nödvändigt för att få en ren produktion.
Det finns två spänning återkoppling kretsar i denna design. Först kan PIC att känna den tillverkade spänningen och tillämpa pulser i FET som behövs för att upprätthålla önskad nivå. "Tabell3. Hög spänning Feedback nätverk beräkningar"kan användas för att bestämma korrekt feedback ges 3 motstånd Spänningsavdelare och önskade utspänning. Finjustering sker med 1 k trimmer motstånd.
Den andra återkopplingen mäter matningsspänningen så PIC kan fastställa optimal stigtiden (och period/duty cycle värden). Vi hittade av formler i steg 1 att induktor stigtiden är beroende av matningsspänningen. Det är möjligt att ange exakta värden från kalkylbladet i din bild, men om strömmen ändras värdena inte längre optimalt. Om kör från batterier, minskar spänningen som batterier ansvarsfrihet vilket kräver längre tid för uppgång. Min lösning var att låta PIC beräkna allt detta och ange egna värden (se firmware).
Tre stift bygeln väljer källan för TC4427A och induktor spole. Det går att köra både från 7805 5 volt regulator, men bättre effektivitet och högre produktion uppnås med en större Matningsspänning. Både TC4427a och IRF740 FET tål upp till ~ 20 volt. Eftersom bilden kommer att kalibrera för någon viss spänning är det klokt att mata dessa direkt från nätaggregatet. Detta är särskilt viktigt i batteridrift - inte behöver slösa kraft i 7805, bara foder induktor direkt från cellerna.
Lysdioderna är valfri, men praktiskt för felsökning. Den "vänstra" lysdioden (gul i min styrelser) indikerar att HV feedback under önskad peka, medan höger LED (röd i min design) visar att det är över. I praktiken får du en fin PWM effekt där Lysdioderna lyser i intensitet i förhållande till den nuvarande belastningen. Om den röda LED stänger (solid) det visar att, trots sitt bästa för PIC inte kan hålla den tillverkade spänningen på önskad nivå. Med andra ord, överskrider belastningen SMPS maximal utmatning.
GLÖM INTE BYGELN TRÅDARNA VISAS I RÖTT!
Partlist
Del värde
C1 1uF 250V
C3 47uF 50V
C4 47uF (50V)
C5 0.1uF
C6 .1uf
C7 4u7 (50V)
C8 0.1uF
C9 0.1uF
C11 0.47uF / 250V
D1 600V 250ns
IC2 TC4427a
IC5 7805 5 volt regulator
IC7 PIC 12F683
L1 Induktor (22R104C)
LED1
LED2
Q1 IRF740
R1 120K
R2 0.47K
R3 1K linjära Trimmer
R4 330 Ohm
R5 100K
R6 330 Ohm
R7 10K
SV1 3 stift Header
X2 3 skruv Terminal