自制用于高压轨道炮的充电电源
jibendtc2014/04/04电磁炮 IP:北京
本帖最后由 jibendtc 于 2014-4-4 23:49 编辑

曾经做过一段时间的轨道,发现威力都不尽如人意,还是感觉电压过低了
根据最基本的欧姆定律,电压过低安培力肯定是不足的,所以决定自己换个充电电源
市面上的逆变器,一般都家用220V,曾经想过买白金电鱼机,可那货最高也才1100V,还是间断脉冲式的
后来在淘宝上买了个ZVS,发现这货的确是简单,但缺点很明显,太简单,不可调不可控,对变压器有要求,不匹配就不起振
ZVS.jpg
我的变压器是高频磁芯,接上ZVS的后果就是开关频率不足,变压器一直在蜂鸣,空载电流极大,MOS管烫得要死
于是乎决定自己做

设计等过程就不多啰嗦了,直接看成品吧
PCB T面及介绍.jpg
PCB B面.jpg
设计的本意是实现发射和充电及调控过程中的全程自动化和简单化
所以把几乎能用到的功能全部集成了起来
集成了大功率LED,风扇电源接口,1级可控硅充电接口(关闭状态下用手摸高压级是不会触电的)和2级可控硅触发接口和输入保险丝插座(方便换不同的输入端保险丝)
集成了高压电表的分压板用于直插1KV以上的电表使用,顺便还带了2个3.5MM的电源接头母座,方便给18650充电,免去取下电池的烦恼

下面就是成品测试了
1.1KV状态下
1.1KV成品测试.jpg
将电压调到1KV状态下
1KV成品测试.jpg
用的芯片是TL494,其实这可芯片是双驱动推挽中最稳定的了,但它的datasheet却和芯片描写有些出入
比如DTC控制datasheet是0~3.3V,实际上高于2.6V就不会工作了,datasheet写这芯片支持到40V,其实当参考输出5V口在输入电源超过35V时会明显超出5V,导致分压反馈输入信号过高终止PWM,datasheet里说占空比最大45%,其实我搞到了96%
所以调试起来是一大痛苦,所幸家里零件齐全,用各匹配的电位器微调后发现,开关频率在40~50KHZ,占空比15%左右,4脚DTC在2.5V时,其空载电流为最低,输入31V时空载电流为0.1A左右(但因为变压器的漏感会导致信号振铃)
缺点就是输出电压变低了,因为DTC和FB关联着PWM的占空比,本来能输出1.4KV多的,现在只有1.1KV多,当调高占空比时,输出电压明显增加,但空载电流也暴增,有4A多,不利于长期使用
示波器.jpg

最终调试的结果为34并联,开关40KHZ,Rt取值14.5K,占空比14%正负2%,此时电路状态最稳定,实测空载电流0.2A以内,输入电压30V最高,空载3小时后无任何问题,无振铃,重载测试下变压器无蜂鸣等问题(其实最大可以32V,但因为管子VGS是30V的,虽然我有加保护电阻,但为了安全起见还是建议不超过30V)

唯一的缺憾是因为在高压下功率太大,导致我的6块锂电池报废了一块,本来6块串联做25.4V输入的,因为没用保护板,其中1块电流过大,直接挂掉了
现在5块串联4.2V,只能用在其他地方了(外层包铝箔接地,防止高压感应电)
锂电池.jpg
锂电池2.jpg
板子的额定功率在600~1KW左右(需要风冷),所以对电池的要求极为严格,正考虑使用60C放电的航模电池来做输入动力源(测试时用的是30V50A/1500W的可调电源无任何压力)

现在的目标就是重新制作变压器了,将次级匝数增加50%就可以达到我的要求了(建议高压范围不超过1600V,因为输出保护可控硅是70TPS16)

试验板因为多次的焊接调试,因为被我报废扔垃圾桶了,这是第2块板子
第2块PCB正面.jpg
第2块PCB背面.jpg (没擦干净松香,有点难看,擦干净后很美观)
现在看出那4个机械孔干什么的了吧,调试的时候接4个座子可以稳稳的放在桌子上调试,使用的使用拧4个螺丝可以固定在电磁炮上

最后说下整块板子的基本参数吧
输入范围5~32V,高压范围180V~1600V可调,整流管2000V/6A,滤波电容450V/100uF串联4个1800V/25uF(换掉70TPS16和滤波电容及整流管,最大输出可以超过2000V),零件空隙预留了4000V以上的安全余量,为了防止瞬间的高压打火
使用原来的变压器的话,输入12V时输出实测正好是400V,也可方便一些使用400V的童鞋,因为是推挽,所以还额外加了2个输入滤波电解和1个开关处的安规电容
最后说下高压有危险,本人有多次被电经历,这次也不例外,因为放电可控硅的夹子掉了,本人在忘记关断输出可控硅的情况下(当时脑子短路)就拿着夹子去夹放电可控硅(千万别学我)
结果一个巨大的蓝火花,接着只感到眼前一黑,右手一阵巨疼,这仅仅是25uF容量的电容的威力,回过神来后发现夹子已经被融化了一小块,当时的电压在1400V,这件事导致当天晚上手臂酸痛了一晚
如果电容容量再高点,比如成品使用时的1600V/10000uF,估计我也没机会在这里聊天堪屁了

最后给自己打个小广告吧,板子一共打了10片,自己做试验报废一片,卖出去5片空板,自己还要留1片使用,所以还剩了3片板子打算继续出售
有需要的童鞋可以加我QQ1151353046,也可焊完基本元器件出售,当然价格也不一样
顺便卖2节神火4000mA电池,当初买了4节神火,自己板上用2节就够了,买多了,故出售2节,降价出售,全新(无使用划痕),可以一起购买,免去淘宝购买的额外运费
另希望有经验的朋友一起来讨论下设计制作大威力型微缩便携式的电磁炮,因为我这个轨道炮成品做出来重达十几公斤,根本没法带出去
QQ群300832348,只加有过工作经验的
1.jpg
2.jpg
3.jpg
+10  科创币    13721225643    2014/04/05 高质量发帖
+50  科创币    【四方】    2014/04/07 鼓励交流
来自:物理高能技术 / 电磁炮
16
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~~空空如也
a2287504358
10年2个月前 IP:未同步
680049
算我求求你
18650不要用UltraFire的好不好
換用SANYO的高電流
或是PANASONIC的高容量吧
說真的,UltraFire不是什麼好東西
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a2287504358
10年2个月前 IP:未同步
680050
還有,如果是脈衝放電
70TPS16不一定可以承受1600V
安全電壓在1400V左右就好
小心一點兒
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fuwen0202
10年2个月前 IP:未同步
680053
PANASONIC也不是什么好东西啊。都是假货
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jibendtc作者
10年2个月前 IP:未同步
680054
a2287504358 发表于 2014-4-4 23:14
還有,如果是脈衝放電
70TPS16不一定可以承受1600V
安全電壓在1400V左右就好


哈哈,我做的不是脉冲放电,我加了滤波电感和滤波电容的,输出还是比较平滑的
我一般使用在1500V,超过1500V我就直接短接了,就不用70TPS16了
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清纯小萝莉
10年2个月前 IP:未同步
680080
看来LZ的欧姆定律学得不够扎实啊~
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最高主机泡泡
10年2个月前 IP:未同步
680089
呃,轨道炮电压不要太高了。。。1K多V是要干啥。。。
输出的整流管是软肋,换大的吧,这么小,很容易挂掉。。初级的推挽开关管散热片是不是小了点。。
另外神火的电池是垃圾,大电流根本撑不住,买两个A123的动力电吧
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13721225643
10年2个月前 IP:未同步
680098
楼主的电源实在是太大了点,不利于将电磁炮做成便携式。建议将电池与升压部分分开,这样更加利于缩小体积
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张静茹
10年2个月前 IP:未同步
680102
"datasheet里说占空比最大45%,其实我搞到了96%"这个是因为你没选对模式,有单端有互补pwm  ,由13脚高低电平改变
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金坷居士
10年2个月前 IP:未同步
680143
PCB还可以设计得更加紧凑
其实ZVS的变压器设计好了 也可以很抗重负载的
ZVS可以添加准闭环稳压 详见窝的帖子
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yurifreeman
10年2个月前 IP:未同步
680161
轨道炮根本用不着太高的电压................业余条件下低压高容效果更好(实际上效果最好还是恒流驱动,但是这需要一个极其变态的电源)。而且给电容充电zvs+电压控制完全够了。
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go炮君
10年2个月前 IP:未同步
680198
板子可以集成的更小,大功率走线要铺锡,基本上1KV够用了,板子只需要ZVS+变压器+加整流
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go炮君
10年2个月前 IP:未同步
680200
电池用18650,品牌A123
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a2287504358
10年2个月前 IP:未同步
680245
panasonic會買到假貨是商家的問題,ultrafire虛標容量是肯定的。Panasonic容量3400mah實測有3300,推薦!
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a2287504358
10年2个月前 IP:未同步
680588
fuwen0202 发表于 2014-4-4 23:19
PANASONIC也不是什么好东西啊。都是假货


你找不到好賣家...
或許是地區問題
我們那邊PANASONIC都是正牌貨
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节操何在
10年1个月前 IP:未同步
686159
这东西有得买吗?
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