Імпульсний блок живлення схема IR2153 з регулюванням напруги. Імпульсний блок живлення IR2153. Номінальні значення електронних компонентів

Але не одна, а одразу чотири. У цьому матеріалі буде представлено кілька схем імпульсних джерел живлення, виконаних на популярній і надійній мікросхемі IR2153. Всі ці проекти було розроблено відомим користувачем Nem0. Тому я тут писатиму від його імені. Показані тут усі схематичні рішення були кілька років тому особисто автором зібрані та протестовані.

Загалом почнемо поки що з так званого високовольтного блоку живлення:

Схема традиційна, яку використовує Nem0 у більшості своїх конструкцій імпульсників. Драйвер отримує живлення безпосередньо від електромережі через опір. Це в свою чергу сприяє зменшенню потужності, що розсіюється на цьому опорі, порівняно з подачею напруги від ланцюга 310v. Схема імпульсного блоку живленнямає в своєму розпорядженні функцію плавного включення напруги, що істотно обмежує пусковий струм. Модуль плавного пуску запитується через конденсатор С2, що знижує мережну напругу 230v.

У блоці живлення передбачений ефективний захист запобігання короткому замиканню та піковому навантаженню у вторинному силовому тракті. Роль датчика струму виконує постійний резистор R11, а регулювання струму спрацьовування захисту виконується за допомогою підстроєчника R10. Під час відсічення струму захистом починає світитися світлодіод, що сигналізує про те, що захист спрацював. Вихідна двох полярна випрямлена напруга становить +/-70v.

Трансформатор виконаний з однією первинною обмоткою, що складається з п'ятдесяти витків, а 4 вторинні обмотки, містять по двадцять три витки. Діаметр мідної жили та магнітопровід трансформатора розраховуються залежно від заданої потужності певного блоку живлення.

Тепер розглянемо наступний блок живлення:

Ця версія блоку живлення багато схожа з описаною вище схемою, хоча в ній є істотна відмінність. Справа в тому, що тут напруга живлення на драйвер надходить від спеціальної обмотки трансформатора через баластовий резистор. Всі інші компоненти конструкції практично однакові.

Потужність на виході цього джерела живлення зумовлено як характеристикою трансформатора та параметрами мікросхеми IR2153, так і ресурсом діодів у випрямлячі. У цій схемі були задіяні діоди КД213А, які мають зворотну максимальну напругу 200v і прямий максимальний струм 10А. Для забезпечення коректної роботи діодів при великих струмах їх потрібно встановлювати на радіатор.

На окрему увагу заслуговує дросель Т2. Намотують його на спільному кільцевому магнітопроводі, у разі потреби можна використовувати інший сердечник. Намотування робиться емаль-проводом з перетином розрахованим згідно струму в навантаженні. Також потужність імпульсного трансформатора визначається в залежності від того, яку вихідну потужність ви хочете отримати. Дуже зручно робити розрахунки трансформаторів за допомогою спеціальних комп'ютерних калькуляторів.

Тепер третя схема імпульсного блоку живлення на потужних польових транзисторах IRFP460:

Цей варіант схеми має конкретну різницю щодо попередніх моделей. Головні відмінності, це система захисту від КЗ та перевантаження тут зібрана з використанням трансформатора струму. І є ще одна різниця, це наявність у схемі пари передвихідних транзисторів BD140. Саме ці транзистори дають можливість відрізати велику вхідну ємність потужних польових ключів щодо виходу драйвера.

Є ще маленька відмінність, це резистор, що гасить напруга, що відноситься до модуля плавного включення, встановлений він у ланцюгу 230v. У попередній схемі він розташований у силовому тракті +310v. Крім цього, у схемі є обмежувач перенапруги, що служить для гасіння залишкового імпульсу трансформатора. В усьому іншому ніяких відмінностей між наведеними вище схемами у цієї немає.

Імпульсний блок живлення своїми руками на IR2153

Функціонально мікросхеми IR2153 відрізняються лише встановленим у планарному корпусі діода Вольтодобавки:

Функціональна схема IR2153

Функціональна схема IR2153D

Для початку розглянемо як працює сама мікросхема, а вже потім вирішуватимемо який блок живлення з неї зібрати. Для початку розглянемо як працює сам генератор. На малюнку нижче наведено фрагмент резистивного дільника, три ОУ та RS тригер:

У початковий момент часу, коли тільки подали напругу живлення конденсатор С1 не заряджений на всіх інвертуючих входах ОУ присутній нуль, а на не інвертують позитивну напругу формується резестивним дільником. В результаті виходить, що напруга на входах, що іневртують, менше ніж на не інвертуючих і всі три ОУ на своїх виходу формують напругу близьку до напруги живлення, тобто. лог одиницю.
Оскільки вхід R (установка нуля) на тригері інвертує, то для нього це буде стан при якому він не впливає на стан тригера, а ось на вході S буде присутній лог одиника, що встановлює на виході тригера також лог одиницю і конденсатор Ct через резистор R1 почне заряджатися. На малюнку напруга на Ct показана синьою лінією,червоний - напруга на виході DA1, зеленої - на виході DA2, а рожевий - на виході RS тригера:

Як тільки напруга на Ct перевищить 5 на виході DA2 утворюється лог нуль, а коли, продовжуючи заряджати Ct напруга досягне значення трохи більше 10-вольт лог нуль з'явиться на виході DA1, що в свою чергу послужить установкою RS тригера в стан лог нуля. З цього моменту Ct почне розряджатися, так само через резистор R1 і як тільки напруга на ньому стане трохи менше встановлено ділитеме значення в 10 В на виході DA1 знову з'явиться лог одиниця. Коли ж напруга на конденсаторі Ct стане менше 5 В лог, одиниця з'явиться на виході DA2 і переведе RS тригер у стан одиниці і Ct знову почне заряджатися. Вочевидь, що у інверсному виході RS тригера напруга матиме протилежні логічні значення.
Таким чином, на виходах RS тригера утворюються протилежні по фазі, але рівні за тривалістю рівні лог одиниці і нуля:

Оскільки тривалість керуючих імпульсів IR2153 залежить від швидкості заряду-розряду конденсатора Сt необхідно ретельно приділити увагу промиванню плати від флюсу - ні яких витоків ні з висновків конденсатора, ні з друкованих провідників плати не повинно бути, оскільки це загрожує намагнічуванням сердечника силового трансформатора і вихід силових транзисторів
Також у мікросхемі є ще два модулі - UV DETECTі LOGIK. Перший відповідає за запуск-зупинку генераторного процесу, що залежить від напруги живлення, а другий формує імпульси DEAD TIME, які необхідні виключення наскрізного струму силового каскаду.
Далі відбувається поділ логічних рівнів – один стає керуючим верхнім плечем півмосту, а другий нижнім. Відмінність полягає в тому, що управління верхнім плечем здійснюється двома польовими транзисторами, які, у свою чергу, керують "відірваним" від землі та "відірваним" від напруги живлення кінцевим каскадом. Якщо розглядати спрощену принципову схему включення IR2153, виходить приблизно так:

Висновки 8, 7 і 6 мікросхеми IR2153 є відповідно виходами VB, HO та VS, тобто. живленням управління верхнім плечем, виходом кінцевого каскаду управління верхнім плечем і мінусовим проводом модуля управління верхнім плечем. Увага слід звернути на той факт, що в момент включення напруга, що управляє, присутня на Q RS тригера, отже силовий транзистор нижнього плеча відкритий. Через діод VD1 заряджається конденсатор С3, оскільки нижній його виведення через транзистор VT2 з'єднаний із загальним проводом.
Як тільки RS тригер мікросхеми змінює свій стан VT2 закривається, а керуюча напруга на виводі 7 IR2153 відкриває транзистор VT1. У цей момент напруга на виведенні мікросхеми 6 починає збільшуватися і для утримання VT1 у відкритому стані напруга на його затворі повинна бути більшою ніж на початку. Оскільки опір відкритого транзистора дорівнює десятим часткам Ома, те й його стоку напрека не набагато більше, ніж початку. Виходить, що утримання транзистора у відкритому стані необхідне напруга як мінімум на 5 вольт більше, ніж напруга живлення і воно дійсно є - конденсатор С3 заряджений до 15-вольт і саме він дозволяє утримувати VT1 ​​у відкритому стані, оскільки запасена в ньому енергія в цей Момен часу є напруга живлення для верхнього плеча віконного каскаду мікросхеми. Діод VD1 в цей час не дозволяє розряджатися С3 на шину живлення самої мікросхеми.
Як тільки керуючий імпульс на виведенні 7 закінчується транзистор VT1 закривається і слідом відкривається VT2, який знову заряджає конденсатор С3 до напруги 15 В.

Часто паралельно конденсатору С3 любителі встановлюють електролітичний конденсатор ємністю від 10 до 100 мкФ, причому навіть не вникаючи в необхідність цього конденсатора. Справа в тому, що мікросхема здатна працювати на частотах від 10 Гц до 300 кГц і необхідність даного електроліту актуальна лише до частот 10 кГц і то за умови, що електролітичний конденсатор буде серії WL або WZ - технологічно мають невеликий ersі більше відомі як комп'ютерні конденсатори з написами золотистою або сріблястою фарбою:

Для популярних частот перетворення, що використовуються при створенні імпульсних блоків живлення частоти беруть вище 40 кГц, а часом доводять до 60-80 кГц, тому актуальність використання електроліту просто відпадає - ємності навіть 0,22 мкФ вже достатньо для відкриття та утримання у відкритому стані транзистора , який має ємність затвора 6800 пкФ. Для заспокоєння совісті ставиться конденсатор на 1 мкФ, а даючи поправку те що, що IR2153 неспроможна комутувати такі потужні транзистори безпосередньо, то накопиченої енергії конденсатором С3 вистачить управління транзисторами з ємністю затворів до 2000 пкФ, тобто. всіма транзисторами з максимальним струмом близько 10 А (перелік транзисторів нижче, таблиці). Якщо ж є сумніви, то замість рекомендованого 1 мкФ використовуйте керамічний конденсатор на 4,7 мкФ, але це безглуздо:

Не справедливо не відзначити, що з мікросхеми IR2153 є аналоги, тобто. мікросхеми з аналогічним функціональним призначенням Це IR2151 та IR2155. Для наочності зведемо основні параметри в таблицю, а потім розберемося що з них краще приготувати:

МІКРОСХЕМА	Максимальна напруга драйвера	Напруга живлення старту	Напруга живлення стопа	Максимальний струм для заряджання затворів силових транзисторів / час наростання	Максимальний струм для розрядки затворів силових транзисторів/час спаду	Напруга внутрішнього стабілітрону
				100 mA / 80...120 nS	210 mA / 40...70 nS
				НЕ ВКАЗАНО / 80...150 nS	НЕ ВКАЗАНО / 45...100 nS
				210 mA / 80...120 nS	420 mA / 40...70 nS

Як видно з таблиці відмінності між мікросхемами не дуже великі - всі три мають однаковий шунтуючий стабілітрон по живленню, напруга живлення запуску та зупинки у всіх трьох майже однакова. Різниця полягає лише в максимальному струмі кінцевого каскаду, від якого залежить якими силовими транзисторами та на яких частотах мікросхеми можуть керувати. Як не дивно, але розпиарена IR2153 виявилася не рибою, не м'ясом - у неї не нормований максимальний струм останнього каскаду драйверів, та й час наростання-спаду дещо затягнуто. За вартістю вони теж відрізняються - IR2153 найдешевша, а ось IR2155 найдорожча.
Частота генератора, вона частота перетворення ( на 2 ділити не потрібно) для IR2151 та IR2155 визначається за формулами, наведеними нижче, а частоту IR2153 можна визначити з графіка:

Для того, щоб з'ясувати, якими транзисторами можна керувати мікросхемами IR2151, IR2153 і IR2155, слід знати параметри даних транзисторів. Найбільший інтерес при стикуванні мікросхеми та силових транзисторів становить енергія затвора Qg, оскільки саме вона впливатиме на миттєві значення максимального струму драйверів мікросхеми, а отже буде потрібна таблиця з параметрами транзисторів. Тут ОСОБЛИВЕувагу слід звернути на виробника, оскільки цей параметр у різних виробників відрізняється. Найбільш наочно це видно з прикладу транзистора IRFP450.
Прекрасно розумію, що для разового виготовлення блоку живлення десяти-двадцяти транзисторів все-таки забагато, проте на кожен тип транзистора повісив заслання - зазвичай я купую там. Так що натискайте, дивіться ціни, порівнюйте з роздробом та ймовірністю купити лівак. Зрозуміло я не стверджую, що на Алі тільки чесні продавці та весь товар найвищої якості – шахраїв скрізь повно. Однак якщо замовляти транзистори, які виробляються безпосередньо в Китаї, на дермо наскочити набагато складніше. І саме з цієї причини я віддаю перевагу транзистори STP і STW, причому навіть не гидую купувати з розбирання, тобто. Б/У.

ПОПУЛЯРНІ ТРАНЗІСТОРИ ДЛЯ ІМПУЛЬСНИХ ДЖЕРЕЛОВ ЖИВЛЕННЯ
Найменування	НАПРУГ			ПОТУЖНІСТЬ	ЄМНІСТЬ ЗАТВОРА	Qg (ВИРОБНИК)
МЕРЕЖЕВІ (220 V)
						17...23nC ( ST)
						38...50nC ( ST)
						35...40nC ( ST)
						39...50nC ( ST)
						46nC ( ST)
						50...70nC ( ST)
						75nC ( ST)
						84nC ( ST)
						65nC ( ST)
						46nC ( ST)
						50...70nC ( ST)
						75nC ( ST)
						65nC ( ST)
STP20NM60FP						54nC ( ST)
						150nC (IR) 75nC ( ST)
						150...200nC (IN)
						252...320nC (IN)
						87...117nC ( ST)

I g = Q g / t on = 63 х 10 -9 / 120 х 10 -9 = 0,525 (A) (1)

При амплітуді імпульсів керуючої напруги на затворі Ug = 15 сума вихідного опору драйвера і опору обмежувального резистора не повинна перевищувати:

R max = U g / I g = 15/0,525 = 29 (Ом) (2)

Розрахуємо вихідний вихідний опір драйверного каскаду для мікросхеми IR2155:

R on = U cc / I max = 15V / 210mA = 71,43 ohms
R off = U cc / I max = 15V / 420mA = 33,71 ohms

Враховуючи розрахункове значення за формулою (2) Rmax = 29 Ом приходимо до висновку, що з драйвером IR2155 задану швидкодію транзистора IRF840 отримати неможливо. Якщо в ланцюгу затвора буде встановлений резистор Rg = 22 Ом, час увімкнення транзистора визначимо наступним чином:

RE on = R on + R gate, де RE - сумарний опір, R R gate – опір, встановлений у ланцюг затвора силового транзистора = 71,43 + 22 = 93,43 ohms;
I on = U g / RE on, де I on – струм відкриття, U g - величина керуючої напруги затвора = 15/93,43 = 160mA;
t on = Q g / I on = 63 х 10-9 / 0,16 = 392nS
Час вимикання можна розрахувати використовуючи також формули:
RE off = R out + R gate, де RE - сумарний опір, R out - вихідний опір драйвера, R gate – опір, встановлений у ланцюг затвора силового транзистора = 36,71 + 22 = 57,71 ohms;
I off = U g / RE off, де I off - струм відкриття, U g - величина керуючої напруги затвора = 15/58 = 259mA;
t off = Q g / I off = 63 х 10-9 / 0,26 = 242nS
До величин, що вийшли необхідно додати час власного відкриття - закриття транзистора в результаті чого реальний час t on становитиме 392 + 40 = 432nS, а t off 242 + 80 = 322nS.
Тепер залишилося переконатися в тому, що один силовий транзистор встигне повністю закритися до того, як другий почне відкриватися. Для цього складемо t on і t off отримуючи 432 + 322 = 754 nS, тобто. 0,754 µS. Для чого це потрібно? Справа в тому, що у будь-якої з мікросхем, чи то IR2151, чи IR2153, чи IR2155 фіксоване значення DEAD TIME, Яке становить 1,2 µS і не залежить від частоти генератора, що задає. У датачнику згадується, що Deadtime (typ.) 1.2 µs, але там же наводиться і сильно бентежить малюнок з якого напрошується висновок, що DEAD TIMEстановить 10% від тривалості керуючого імпульсу:

Щоб розвіяти сумніви було включено мікросхему і підключений до неї двоканальний осцилограф:

Живлення становило 15 V, а частота вийшла 96 кГц. Як видно з фотографії при розгортці 1 µS тривалість паузи становить трохи більше одного поділу, що якраз і відповідає приблизно 1,2 µS. Далі зменшуємо частоту і бачимо таке:

Як видно з фото при частоті 47 кГц, час паузи практично не змінився, отже вивіска, що говорить, що Deadtime (typ.) 1.2 µs є істинною.
Оскільки мікросхем уже працювала не можна було втриматися ще від одного експерименту – знизити напругу живлення, щоб переконатися, що частота генератора збільшиться. В результаті вийшла наступна картинка:

Однак очікування не виправдалися – замість збільшення частоти відбулося її зменшення, причому менш ніж на 2%, ніж взагалі можна нехтувати і відзначити, що мікросхема IR2153 тримає частоту досить стабільно – напруга живлення змінилася більш ніж на 30%. Також слід зазначити, що дещо збільшився час паузи. Цей факт трохи тішить - при зменшенні напруги, що управляє, трохи збільшується час відкриття - закриття силових транзисторів і збільшення паузи в даному випадку буде дуже корисним.
Також було з'ясовано, що UV DETECTчудово справляється зі своєю функцією – при подальшому зниженні напруги живлення генератор зупинявся, а при збільшенні мікросхема знову запускалася.
Тепер повернемося до нашої математики за результатами якої ми виснули, що при встановлених у затворах резисторах на 22 Ома час закриття та відкриття у нас дорівнює 0,754 µS для транзистора IRF840, що менше паузи в 1,2 µS, що дає мікросхемою.
Таким чином при мікросхемі IR2155 через резистори 22 Ома цілком нормально зможе управляти IRF840, а ось IR2151 швидше за все накаже довго жити, оскільки для закриття - відкриття транзисторів нам знадобився струм в 259 mA і 160 mA відповідно 0 і m2 100 ma. Звичайно ж, можна збільшити опори, встановлені в затворах силових транзисторів, але в цьому випадку існує ризик вийти за межі DEAD TIME. Щоб не займатися ворожінням на кавовій гущі була складена таблиця EXCEL, яку можна взяти. Мається на увазі, що напруга живлення мікросхеми становить 15 Ст.
Для зниження комутаційних перешкод і деякого зменшення часу закривання силових транзисторів в імпульсних блоках живлення використовують шунтування або силового транзистора послідовно з'єднаними резистором і конденсатором, або ж ланцюжком шунтують сам силовий трансформатор. Цей вузол називається снаббером. Резистор снабберного ланцюга вибирають номіналом у 5-10 разів більше опору стік - витік польового транзистора у відкритому стані. Місткість конденсатора ланцюга визначається з виразу:
С = tdt/30 x R
де tdt - час паузи на перемикання верхнього та нижнього транзисторів. Виходячи з того, що тривалість перехідного процесу, що дорівнює 3RC, повинна бути в 10 разів меншою за тривалість значення мертвого часу tdt.
Демпфування затримує моменти відкривання та закривання польового транзистора щодо перепадів керуючої напруги на його затворі та зменшує швидкість зміни напруги між стоком та затвором. У результаті пікові значення імпульсів струму, що затікає менше, а їх тривалість більша. Майже не змінюючи часу включення, ланцюг, що демпфує, помітно зменшує час вимкнення польового транзистора і обмежує спектр створюваних радіоперешкод.

З теорією трохи розібралися, можна розпочати і практичні схеми.
Найпростішою схемою імпульсного блоку живлення на IR2153 є електронний трансформатор із мінімумом функцій:

У схемі немає жодних додаткових функцій, а вторинне двополярне харчування формується двома випрямлячами із середньою точкою та парою здвоєних діодів Шотки. Місткість конденсатора С3 визначається з розрахунку 1 мкФ ємності на 1 Вт навантаження. Конденсатори С7 та С8 рівної ємності та розміщуються в межах від 1 мкФ до 2,2 мкФ. Потужність залежить від сердечника і максимального струму силових транзисторів і теоретично може досягати 1500 Вт. Однак це тільки ТЕОРИТИЧНО , Виходячи з того, що до трансформатора додається 155 В змінної напруги, а максимальний струм STP10NK60Z досягає 10А. Насправді ж у всіх даташитах зазначено зниження максимального струму залежно від температури кристала транзистора і транзистора STP10NK60Z максимальний струм становить 10 А при температурі кристала 25 град Цельсія. При температурі кристала в 100 град Цельсія максимальний струм вже становить 5,7 А і йдеться саме про температуру кристала, а не тепловідвідного фланця і тим більше про температуру радіатора.
Отже максимальну потужність слід вибирати виходячи з максвимального струму транзистора поділеного на 3, якщо це блок живлення для підсилювача потужності і поділеного на 4, якщо це блок живлення для постійного навантаження, наприклад ламп розжарювання.
Враховуючи сказане вище отримуємо, що для підсилювача потужності можна отримати імпульсний блок живлення потужністю 10/3 = 3,3А, 3,3А х 155В = 511Вт. Для постійного навантаження отримуємо блок живлення 10/4 = 2,5 А, 2,5 А х 155В = 387Вт. І в тому, і в іншому випадку використовується 100% ККД, чого в природі не буває. Крім цього, якщо виходити з того, що 1 мкФ ємності первинного живлення на 1 Вт потужності навантаження, то нам знадобиться конденсатор, або конденсатори ємністю 1500 мкф, а таку ємність заряджати вже потрібно через системи софт-старту.
Імпульсний блок живлення із захистом від перегрівання та софтстартом за вторинним живленням представлений на наступній схемі:

Насамперед у цьому блоці живлення є захист від перевантаження, виконаний на трансформаторі струму. Подробиці про розрахунок трансформатора струму можна почитати. Однак у переважній більшості випадків цілком достатньо феритового кільця діаметром 12...16 мм, на якому в два дроти мотається близько 60...80 витків. Діаметр 0,1...0,15 мм. Потім початок однієї обмотки об'єднується з кінців другої. Це і є вторинна обмотка. Первинна обмотка містить один-два, іноді зручніше півтора витка.
Так само в схемі зменшено номінали резистор R4 і R6, щоб розширити діапазон живильного первинного напруги (180 ... 240В). Щоб не перевантажувати встановлений у мікросхему стабілітрон у схемі є окремий стабілітрон потужністю 1,3 Вт на 15 Ст.
Крім цього блок живлення введений софт-старт для вторинного живлення, що дозволило збільшити ємності фільтрів вторинного живлення до 1000 мкФ при вихідній напрузі ±80 В. Без цієї системи блок живлення входив в захист в момент включення. Принцип дії захисту ґрунтується на роботі IR2153 на підвищеній частоті в момент включення. Це викликає втрати у трансформаторі і він не здатний віддати у навантаження максимальну потужність. Як тільки почалася генерація через дільник R8-R9 напруга, що подається на трансформатор, потрапляє на детектор VD5 і VD7 і починається зарядка конденсатора С7. Як тільки напруга стане гідною для відкриття VT1 до частотозадаючого ланцюжка мікросхеми підключається С3 і мікросхема виходить на робочу частоту.
Також введені додаткові індуктивності по первинному і вторинному напругам. Індуктивність по первинному живленню зменшує перешкоди, створювані блоком живлення і що йдуть у мережу 220В, а, по вторинному - знижують ВЧ пульсації на навантаженні.
У цьому варіанті є ще два додаткові вторинні живлення. Перше призначене для запитки комп'ютерного дванадцятивольтового кулера, а друге – для живлення попередніх каскадів підсилювача потужності.
Ще один подваріант схеми - імпульсний блок живлення з однополярною вихідною напругою:

Зрозуміло, що вторинна обмотка розраховує на ту напругу, яку необхідно. Блок живлення можна запаяти на тій же платі, не монтуючи елементи, яких на схемі немає.

Наступний варіант імпульсного блоку живлення здатний віддати в навантаження порядку 1500 Вт і містить системи м'якого старту як по первинному живленню, так і по вторинному, має захист від навантаження і напруга для примусового охолодження кулера. Проблема управління потужними силовими транзисторами вирішена використанням емітерних повторювачів на транзисторах VT1 і VT2, які розряджають ємність затворів потужних транзисторів через себе:

Подібне форсування закриття силових транзисторів дозволяє використовувати досить потужні екземпляри, такі як IRFPS37N50A, SPW35N60C3, не кажучи вже про IRFP360 та IRFP460.
У момент включення напруга на діодний міст первинного живлення подається через резистор R1 оскільки контакти реле К1 розімкнуті. Далі напруга через R5 подається на мікросхему і через R11 і R12 на виведення обмотки реле. Однак напруга збільшується поступово – С10 досить великої ємності. З другої обмотки реле напруга надходить на стабілітрон та тиристор VS2. Як тільки напруга досягне 13 В його вже буде достатньо, щоб пройшовши 12-вольтовий стабілітрон відкрити VS2. Тут слід нагадати, що IR2155 стартує при напрузі живлення приблизно в 9 В, отже на момент відкриття VS2 через IR2155 вже буде генерувати керуючі імпульси, тільки в первинну обмотку вони будуть потрапляти через резистор R17 і конденсатор С14, оскільки друга група контактів реле К1 . Це суттєво обмежить струм заряду конденсаторів фільтрів вторинного живлення. Як тільки тиристор VS2 відкриється на обмотку реле буде подано напругу та обидві контактні групи замкнутися. Перша зашунтує струмообмежувальний резистор R1, а друга - R17 та С14.
На силовому трансформаторі має службова обмотка і випрямляч на діодах VD10 і VD11 з яких і живитиметься реле, а також додаткове підживлення мікросхеми. R14 служить обмеження струму вентилятора примусового охолодження.
Тиристори VS1 і VS2, що використовуються, - MCR100-8 або аналогічні в корпусі ТО-92
Ну і під завісу цієї сторінки ще одна схема все на тій же IR2155, але цього разу вона виконуватиме роль стабілізатора напруги:

Як і в попередньому варіанті, закриття силових транзисторів проводиться біполярами VT4 і VT5. Схема оснащена софтстартом вторинної напруги VT1. Старт проводиться від бортової мережі автомобіля а далі живлення здійснюється стабілізованою напругою 15 В вормується діодами VD8, VD9, резистором R10 і стабілітроном VD6.
У цій схемі є ще один досить цікавий елемент – tC. Це захист від перегріву радіатора, який можна використовувати практично з будь-якими перетворювачами. Однозначної назви знайти не вдалося, в народі це тепловий запобіжник, що самозупиняється, в прайсах зазвичай має позначення KSD301. Використовується в багатьох побутових електроприладах як захисний або регулюючий температуру елемент, оскільки випускаються з різною температурою спрацьовування. Виглядає цей запобіжник так:

Як тільки температура радіатора досягне межі відключення запобіжника, керуюча напруга з точки REM буде знята і перетворювач вимкнеться. Після зниження температури на 5-10 градусів запобіжник відновиться і подасть напругу, що управляє, і перетворювач знову запуститься. Цей же запобіжник, ну або термореле можна використовувати і в мережевих блоках живлення контролюючи температуру радіатора і відключаючи живлення, бажано низьковольтне, що йде на мікросхему - термореле так довше пропрацює. Придбати KSD301 можна.
VD4, VD5 - швидкі діоди із серії SF16, HER106 і т.д.
У схему можна ввести захист від навантаження, але під час її розробки основний наголос робився на мініатюризацію - навіть вузол софтстарту був під великим питанням.
Виготовлення моточних деталей та друкованих плат описано на наступних сторінках статті.

Ну і під завісу кілька схем імпульсних блоків живлення, знайдених в Інтернеті.
Схема №6 взята з сайту "ПАЯЛЬНИК":

У наступному блоці живлення на драйвері IR2153, що самотактується, ємність вольтодобавочного конденсатора зведена до мінімальної достатності 0,22 мкф (С10). Живлення мікросхеми здійснюється зі штучної середньої точки силового трансформатора, що не принципово. Захисту від перевантаження немає, форма напруги, що подається в силовий трансформатор, трохи коретується індуктивністю L1:

Підбираючи схеми для цієї статті, трапилася і ось така. Ідея полягає у використанні двох IR2153 у мостовому перетворювачі. Ідея автора цілком зрозуміла - вихід RS тригера подається на вхід Ct і за логікою на виходах веденої мікросхеми повинні утворитися протилежні керуючі імпульси по фазі.
Ідея заінтргувала і було продано слідчий експеримент на тему перевірки працездатності. Отримати стійкі керуючі імпульси на виходах IC2 не вдалося - або працював верхній драйвер або нижній. Крім цього здивувалася фаза пауза DEAD TIME, на одній мікросхемі щодо іншої, що суттєво знизить ККД і від ідеї були змушені відмовитися.

Відмінна риса наступного блоку живлення на IR2153 полягає в тому, що якщо він і буде працювати, то робота ця схожа на порохової бочки. Насамперед кинулася в очі додаткова обмотка на силовому трансформаторі для живлення самої IR2153. Однак після діодів D3 і D6 немає струмообмежувального резистора, а це означає, що п'ятнадцятивольтовий стабілітрон, що знаходиться всередині мікросхеми, буде дуже навантажений. Що станеться при його перегріві та тепловому пробої можна лише ворожити.
Захист від перевантаження на VT3 шунтує час конденсатор, що задає С13, що цілком прийнятно.

Останній прийнятний варіант схеми джерела живлення на IR2153 не являє собою нічого унікального. Щоправда автор навіщо надто зменшив опір резисторів у затворах силових транзисторів і встановив стабілітрони D2 і D3, призначення яких вельми не зрозуміло. Крім цього ємність С11 занадто мала, хоча можливо йдеться про резонансний перетворювач.

Є ще один варіант імпульсного блоку живлення з використанням IR2155 та саме для управління мостовим перетворювачем. Але там мікросхема керує силовими транзисторами через додатковий драйвер і узгоджуючий трансформатор і йдеться про індукційну плавку металів, тому цей варіант заслуговує на окрему сторінку, а всім хто зрозумів хоча б половину з прочитаного варто переходити на сторінку зі ДРУКОВАНИМИ ПЛАТАМИ.

ВІДЕОІНСТРУКЦІЯ З САМОСТІЙНОЇ ЗБІРКИ
ІМПУЛЬСНОГО БЛОКУ ЖИВЛЕННЯ НА БАЗІ IR2153 АБО IR2155

Декілька слів про виготовлення імпульсних трансформаторів:

Як визначити кількість витків не знаючи марку фериту:

Доброго дня всім! Ось дивлюся схеми в Інтернеті блоків живлення імпульсних та... І не розумію! Толі автори не читають "Datasheet" на компоненти, чи спеціально відбивають полювання збирати ДБЖ??? . Дивимося опис IR2153 : "покращена версія IR2153 -2155, перелік поліпшень зводиться до захисту від перешкод. .. Читаємо: ємність навантаження 1000 пф, що рекомендується, потужність 0,650 вт (короткочасно)! Так це дані на IR2153 !!! керувати ключами з ємнісним навантаженням в 1n = 1000 пф! Дивимося "datasheet" ключів. IR740 - 1450 пф. У півтора рази перевищує рекомендоване. більше 310 ст., проте всім, хто стикався з промисловими схемами ДБЖ, добре відомо, що ключі ставляться на напругу не менше 600 ст., тільки в китайських схемах іноді з'являються згорілі на 500 ст.. Сподіваюся пояснив зрозуміло?! ключа у відкритому стані Це мало впливає на потужність ДБЖ Поясню Для імпульсного блоку живлення струм обмежений проходженням через навантаження і як правило в імпульсі не перевищує 2-3 а. гр. ток з великим запасом у IR740. Однак у цьому випадку це для ключа мінус! Чим більше струм ключа - тим більше час перемикання (див. графік там же) і вже звичайно менше крутість імпульсу, а значить ККД менше максимального (75%). Відповідно даний ключ працюватиме, але погано! В результаті перерахованого: таке поєднання тягне за собою вигоряння як ключів так і драйвера! Хто хоче повторити цю схему - приречений на жменю деталей, що згоріли! Я не правий? Почитайте коментарі до подібних схем. Постає питання: ти такий розумний, тож порадиш? Пораджу, всім хто хоче мати просте складання ДБЖ, взяти схему з опису та рекомендації Компанії "IR" - драйвер IR2153 з ключами на струм 4-5 а та макс. напругою 600-900 з ємністю керуючого електрода не більше 1000 пф. Приклад STP5NK600C та подібні MOSFET тріоди. Тепер про опір у відкритому стані для ключа: справді чим він більший – тим сильніше нагрівання ключа. Хтось скаже і менше за ККД. У разі ККД не 100% і вплив опору дуже мало. То що впливає на ККД? На ККД впливає сама схема ДБЖ, для ККД до 94% збираємо резонансний ДБЖ. ККД до 75% - з правильними ключами на IR2153!. вам мало такого ККД? Хм. А як щодо імпульсного трансформатора? Він як обмежить ККД? Хтось уже порахував? Втрати при частотах з понад 50 кгц зростають у рази, хоча й до 50 кгц втрати не нульові. Дивимося промислові схеми: намотування імпульсних трансформаторів дуже примхливе заняття, два, однаково намотані, трансформатори мають різну індуктивність! Що це? А це і є! Кожен ІТ має всю оптимальну робочу частоту. А це як вам? Все - далі читайте і дивіться схеми ДБЖ телевізорів, потужних підсилювачів та інших заводських електроприладів. Успіху Вам!

Електроживлення

Імпульсний блок живлення підсилювача на IR2151, IR2153

Імпульсні блоки живлення – найефективніший клас вторинних джерел живлення. Вони характеризуються компактними розмірами, високою надійністю та ККД. До недоліків можна віднести лише створення високочастотних перешкод та складність проектування/реалізації.

Всі імпульсні ПБ – це свого роду інвертори (системи, що генерують змінну напругу на виході високої частоти з випрямленої напруги на вході).
Складність таких систем навіть не в тому, щоб спочатку випрямити вхідну мережну напругу, або в подальшому перетворити вихідний високочастотний сигнал на постійний, а в зворотному зв'язку, що дозволяє ефективно стабілізувати вихідну напругу.

Особливо складним тут можна назвати процес управління вихідною напругою високого рівня. Дуже часто блок управління живиться від низьковольтної напруги, що породжує необхідність узгодження рівнів.

Драйвери IR2151, IR2153

Для того, щоб керувати незалежно (або залежно, але зі спеціальною паузою, що виключає одночасне відкриття ключів) каналами верхнього і нижнього ключа, застосовуються напівмостові драйвера, що самотактуються, такі як IR2151 або IR2153 (остання мікросхема є поліпшеною версією вихідної IR2151, обидві.

Існують численні модифікації даних схем та аналоги від інших виробників.

Типова схема включення драйвера з транзисторами виглядає так.

Мал. 1. Схема включення драйвера з транзисторами

Тип корпусу може бути PDIP або SOIC (різниця на зображенні нижче).

Мал. 2. Тип корпусу PDIP та SOIC

Модифікація з літерою D наприкінці передбачає наявність додаткового діода вольтодобавки.

Відмінності мікросхем IR2151/2153/2155 за параметрами можна побачити в таблиці нижче.

Таблиця

ДБЖ на IR2153 – найпростіший варіант

Сама важлива схема виглядає так.

Мал. 3. Принципова схема ДБЖ

На виході можна отримати двополярне харчування (реалізується випрямлячами із середньою точкою).

Потужність БП можна збільшити завдяки зміні параметрів ємності конденсатора C3 (вважається як 1:1 – на 1 Вт навантаження потрібно 1 мкф).

Теоретично вихідну потужність можна наростити до 1.5 кВт (щоправда для конденсаторів такої ємності знадобиться система soft-старту).

При конфігурації, позначеної принципової схемою, досягається вихідна сила струму 3,3А (до 511 У) під час використання в підсилювачах потужності, чи 2,5А (387 У) – при підключенні постійного навантаження.

ДБЖ із захистом від перевантажень

Сама схема.

Мал. 4. Схема ДБЖ із захистом від перевантажень

У цьому БП передбачена система переходу на робочу частоту, що виключає кидки пускового струму (софт-старт), а також найпростіший захист від ВЧ перешкод (на вході та виході котушки індуктивності).

ДБЖ потужністю до 1,5 кВт

Схема нижче може забезпечувати роботу з потужними транзисторами силовими, такими як SPW35N60C3, IRFP460 і т.п.

Мал. 5. Схема ДБЖ потужністю до 1,5 кВт

Управління потужними VT4 та VT5 реалізовано через емітерні повторювачі на VT2 та VT1.

БП підсилювача на трансформаторі з БП комп'ютера

Часто трапляється так, що комплектуючі купувати практично і не потрібно, вони можуть стояти і припадати пилом у складі давно невикористовується техніки, наприклад, в системному блоці ПК десь у підвалі або на балконі.

Нижче наведено одну з досить простих, але не менш працездатних схем ДБЖ для підсилювача.

Олександр / 24.04.2019 - 08:24
на рис 6 помилка немає конденсатора в ланцюзі трансформатора виходу