概述

一般充电电路采用的都是zvs电路,直流逆变到高频交流,然后变压器升压,整流逆变之后给电容充电

具体的充电电压,一般使用电容耐压450V,充电到400V可以初速最大化,但是充电时间更长,而且效率更低,综合考虑充电时间等因素,250V或300V最合理

如果希望弹道稳定,那就需要精准控制电容充电电压,看其他人的方案一般上下浮动5V就可以大致控制落点。

可以使用继电器控制zvs升压的开关,之后也可以改成mos管控制(原理上其实没啥区别),就是继电器延迟更大可能不够精准

zvs

b站上有个up详细讲解了无抽头zvs的原理:

这个视频已经讲的很详细了,但是这个电路输出的是高频交流,我们需要高压直流,而且绝对不能高于电容的耐压。高压直流好办,zvs输出的高频交流经过变压器升压,得到高压交流,再经过整流桥得到高压直流。但是如何限制最高电压好久没找到可信的方案。

之前电磁炮原件是在tb的电磁爱好家买的,我去问了升压模块原理图,他给我发了个这个:
zvs升压电路

显然没有我想要的变压器右边的内容,不过可以留着将来自己做元件选型时候用。
今天在科创网上看见一些范例看起来还可行:

简单的电容充电限压电路

电容充电限压

主要是LM393P电压比较器,对分压后的电容电压进行检测,达到指定值(通过R3调节)后驱动8550来控制ZVS的开启与关闭(这个控制端怎么接就不用细说了吧~);
通过R7的正反馈使LM393P产生迟滞效应,实际效果如:电容充至405V关,降到395V开,以此循环;
调节R7可以调整迟滞的范围,不加此电阻的话会导致ZVS不停的开启关闭,此时ZVS中的MOS管会较大的损耗发热

大草在网上看见一个没有迟滞效应的,输出这样的:

示波器

这要是直接接进去mos死得惨啊hhhhc

到这里直流升压电路理论上基本完成,有空画个电路图,然后等到开学去再选型制作等。

开始制作:2023.10.19

虽然前面写的是无抽头的,但是我选用的变压器的初级是有抽头的所以改成这个方案(而且省下一个电感钱捏)

选型

整流桥是KBU810,8A,1000V,整流桥价格差的不多,电流余量留大一点给未来1000W的用

安规电容x2做谐振电容,275V,0.68uf,以及次级输出的滤波电容是cbb电容,630v100nf

电感大部分人推荐的是50A的电感,但是我觉得200W的功率下30A的电感其实也足够了(主要是便宜一半多的价钱)

变压器是高频升压3+3:110功率200W,但是未来可能换成更大的1000W的另一个型号,大概是长这样:

200W(3+3:110) 1000W(3+3:85)

mos管用手头一大堆的nce6080a

洞洞板实验成功2023.10.22

在洞洞板上成功实现,输入12V,空载逆变得到峰值大约40V,21.7kHz的正弦波,电源电流0.2A,变压器升压并逆变之后得到552V直流




但是这个电路升压完成后不可以直接连接电容,输出电流过大导致zvs震荡无法维持,必须加限流电阻。我目前用的一个470欧5瓦水泥电阻,没有尝试过更小阻值,但是470目前表现良好。目前认为可能和我用的可调电源有关,最大输出电流只有6.4A,电源因为过流限压到4V左右应该是无法起振的原因,之后用电池试一试

在加上限流电阻的情况下,给一个900V3000uf的电解电容组充电到500V仅需几秒(因为没有足够大功率电源没详细测过),充电显然是越来越慢的因为压差降低,因此建议电源输入更高,比如电源16V就很不错

附赠学弟用焊锡丝短路充电400V的3000uf电容组的视频(真正的实验室安全教育)

我觉得我还是很需要一个大功率可调电源的hhh应该尽快开始做

200W版本PCB设计

原理图 PCB 3D

输出限流其实可以用更小的电阻,实测220也能正常工作,更小还没试过

WARNING:
已知严重bug:电路输出滤波电容没有加放电电阻,断电后触摸有触电风险!
但是100nf电容的能量只会让你麻一下hhhc
务必注意用后短路一下输出端进行放电,或者并联放电电阻,推荐1M欧1W电阻

200W版本改进

首先删掉了输出限流电阻换成了电容限流,LC震荡频率为19.3kHz,每个680nf电容容抗约为11.88Ω,因为很难计算需要的限流量因此保留了几个电容位,同时删除了输出电容避免了电人情况hhh

1000W版本设计

首先是ZVS震荡的电路改为双管并联增大电流,然后加入了输入电流电压检测避免停震导致的过热损坏,