Artikel
Cuk-converter
voor 100 V en 5A
Deze zware DC/DC-converter leent zich uitstekend voor gebruik bij in sterkte variërende energiebronnen, zoals zonnecellen. Dankzij een slim ontwerp zijn voor deze Cuk-converter geen exotische componenten nodig.
Uit de topologie van de Cuk-converter volgt direct dat de stromen en spanningen zeer hoog kunnen oplopen. Het is dus belangrijk een aantal parameters te bewaken om te voorkomen dat de gebruikte halfgeleiders schade zullen ondervinden. Dit betreft aan de primaire kant van de schakeling vooral de stroom en aan de secundaire zijde de spanning en de stroom.
In figuur 1 is te zien hoe het een en ander is gerealiseerd. Voor de begrenzing van de primaire stroom iin en het tegelijk realiseren van kortsluitvastheid is in de source van de schakel-FET weerstand R1 opgenomen. Voor het meten van de uitgangsspanning wordt spanningsdeler R3/R4 gebruikt. De uitgangsstroom wordt eenvoudig bepaald met behulp van serieweerstand R2.
Regelschakeling
Beide eerder genoemde meetpunten voeren een negatieve spanning ten opzichte van massa. Hierdoor is het gebruik van een dubbele voeding onvermijdelijk. Als gebruik wordt gemaakt van een transformator (figuur 2), kan de negatieve voedingsspanning gemakkelijk met een diode-inverter worden gerealiseerd.
Uit de topologie van de Cuk-converter volgt direct dat de stromen en spanningen zeer hoog kunnen oplopen. Het is dus belangrijk een aantal parameters te bewaken om te voorkomen dat de gebruikte halfgeleiders schade zullen ondervinden. Dit betreft aan de primaire kant van de schakeling vooral de stroom en aan de secundaire zijde de spanning en de stroom.
In figuur 1 is te zien hoe het een en ander is gerealiseerd. Voor de begrenzing van de primaire stroom iin en het tegelijk realiseren van kortsluitvastheid is in de source van de schakel-FET weerstand R1 opgenomen. Voor het meten van de uitgangsspanning wordt spanningsdeler R3/R4 gebruikt. De uitgangsstroom wordt eenvoudig bepaald met behulp van serieweerstand R2.
Regelschakeling
Beide eerder genoemde meetpunten voeren een negatieve spanning ten opzichte van massa. Hierdoor is het gebruik van een dubbele voeding onvermijdelijk. Als gebruik wordt gemaakt van een transformator (figuur 2), kan de negatieve voedingsspanning gemakkelijk met een diode-inverter worden gerealiseerd.
Materials
Gerber bestand
De PCB bij dit artikel is als Gerber file beschikbaar gesteld. Elektor Members kunnen exclusief deze files gratis downloaden en gebruiken om de PCB zelf af te drukken met geschikte apparatuur óf de Gerber te laten drukken via een dienstverlener.
Elektor kan u bijvoorbeeld de PCB Service van onze partner Eurocircuits van harte aanbevelen of AISLER.
TIP: Uw eerste PCB tot € 30 is gratis bij AISLER indien u bij het afrekenen gebruik maakt van coupon code ELCCBB.
Het gebruik van onze Gerber files is vrijgegeven onder een Creative Commons- licentie. Creative Commons biedt auteurs, wetenschappers en andere creatieve makers de vrijheid om op een flexibele manier met hun auteursrechten om te gaan.
PCB
Onderdelenlijst
Weerstanden:
R1,R2 = 2,2
R3 = 0,01/3 W liggend
R4,R5 = 68 k
R6 = 56 k
R7,R9,R10,R12,R13,R16..R18,R20,R24,R33,R36 = 10 k
R8 = 0,1/3 W liggend
R11,R19,R31 = 1 k
R14,R15 = 100 k
R21,R34,R35 = 220 k
R22 = 47 k
R23,R25,R26,R30 = 4k7
R27 = 100
R28 = 3k3
R29 = 12
R32 = 6k8
P1,P2 = 10 k potentiometer lineair
P3,P4 = instelpot 100 k
Condensatoren:
C1,C2 = 10.000 µ/50 V radiaal, diam. 30 mm, steek 10 mm
C3...C6 = 10 µ/250 V MKT, 18x31,5 mm, steek 27,5 mm (Vishay 373)
C7 = 1000 µ/250 V radiaal
C8...C12,C20...C23 = 220 n
C13,C19,C32 = 22 µ/40 V radiaal
C14,C16 = 10 µ/63 V radiaal
C15,C17 = 10 n
C18 = 3n3
C26,C28,C29 = 100 n
C30,C31 = 470 µ/25 V radiaal
C33...C35 = 1 n
Halfgeleiders:
D1,D2 = DSEP60-06A (Ixys)
D3...D7,D10,D11,D14,D15 = 1N4148
D8 = low-current LED groen
D9 = low-current LED geel
IC1, IC2 = TL074
IC3 = UC3526 (TI) of SG3526 (ST)
IC4 = LM393
IC5 = 7818 + koellichaam
T1,T2 = IXFK90N30 (Ixys)
T3,T5,T7,T8 = BC639
T4,T6 = BC640
Diversen:
S1 = drukknop of thermo-schakelaar of PTC
TR1 = kern E42/21/20 met toebehoren (Epcos)
1 m HF-litze of koperlakdraad 1 mm2
Koellichaam < 1 K/W (< 0,35 K/W zonder thermische beveiliging)
Niet monteren:
C24 = 470 µ/35 V radiaal
C25 = 470 µ/40 V radiaal
C27 = 100 n
D12,D14 = 1N4007
IC6 = 7915
Niet op de print:
B1 = brugcel 100 V/35 A (op koellichaam monteren)
C36 = 10.000 /50 V radiaal (meer capaciteit nodig als de gelijkspanning periodiek beneden 30 V komt)
TR2 = nettrafo sec. 24 V/20 A
F1 = zekeringhouder met zekering 2,5 AT
S2 = dubbelpolige netschakelaar
R1,R2 = 2,2
R3 = 0,01/3 W liggend
R4,R5 = 68 k
R6 = 56 k
R7,R9,R10,R12,R13,R16..R18,R20,R24,R33,R36 = 10 k
R8 = 0,1/3 W liggend
R11,R19,R31 = 1 k
R14,R15 = 100 k
R21,R34,R35 = 220 k
R22 = 47 k
R23,R25,R26,R30 = 4k7
R27 = 100
R28 = 3k3
R29 = 12
R32 = 6k8
P1,P2 = 10 k potentiometer lineair
P3,P4 = instelpot 100 k
Condensatoren:
C1,C2 = 10.000 µ/50 V radiaal, diam. 30 mm, steek 10 mm
C3...C6 = 10 µ/250 V MKT, 18x31,5 mm, steek 27,5 mm (Vishay 373)
C7 = 1000 µ/250 V radiaal
C8...C12,C20...C23 = 220 n
C13,C19,C32 = 22 µ/40 V radiaal
C14,C16 = 10 µ/63 V radiaal
C15,C17 = 10 n
C18 = 3n3
C26,C28,C29 = 100 n
C30,C31 = 470 µ/25 V radiaal
C33...C35 = 1 n
Halfgeleiders:
D1,D2 = DSEP60-06A (Ixys)
D3...D7,D10,D11,D14,D15 = 1N4148
D8 = low-current LED groen
D9 = low-current LED geel
IC1, IC2 = TL074
IC3 = UC3526 (TI) of SG3526 (ST)
IC4 = LM393
IC5 = 7818 + koellichaam
T1,T2 = IXFK90N30 (Ixys)
T3,T5,T7,T8 = BC639
T4,T6 = BC640
Diversen:
S1 = drukknop of thermo-schakelaar of PTC
TR1 = kern E42/21/20 met toebehoren (Epcos)
1 m HF-litze of koperlakdraad 1 mm2
Koellichaam < 1 K/W (< 0,35 K/W zonder thermische beveiliging)
Niet monteren:
C24 = 470 µ/35 V radiaal
C25 = 470 µ/40 V radiaal
C27 = 100 n
D12,D14 = 1N4007
IC6 = 7915
Niet op de print:
B1 = brugcel 100 V/35 A (op koellichaam monteren)
C36 = 10.000 /50 V radiaal (meer capaciteit nodig als de gelijkspanning periodiek beneden 30 V komt)
TR2 = nettrafo sec. 24 V/20 A
F1 = zekeringhouder met zekering 2,5 AT
S2 = dubbelpolige netschakelaar
Discussie (0 opmerking(en))