Меню

Ir2153 блок питания с регулировкой напряжения

Ir2153 блок питания с регулировкой напряжения

БЛОК ПИТАНИЯ НА IR2153 ИЛИ IR2155
СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ

Да, да, это не опечатка или провокация. Это действительно блок питания на IR2153 со стабилизированным выходным напряжением. Кроме этого данная схема может стабилизировать и ток, что делает данный блок питания весьма и весьма универсальным. Есть конечно некорые недостатки в данной конструкции, но это плата за простоту схемы.
Не большая пояснялка.
Идея регулировки выходного напряжения при помощи частоты не нова и тут я велосипед не изобрел. Еще пару лет назад я делал стабилизатор тока для мощных светодиодов, но во время пусконаладочных работ светодиоды погорели и топология этого блока питания была отложена.
Вернулся я к ней по причине изыскательских работ по созданию простого, дешевого и довольно надежного блока питания.
Нет, речь не идет о лабораторном блоке питания с регулировкой выходного напряжения от нуля до максимального значения. Речь идет имеено о блоке питания с фиксированным выходным напряжением с небольшим диапазоном регулировки. Т.е. этот преобразователь напряжения для питания какого устройства, а не проверочный источник напряжения.
Была попытка собрать резонансный блок питания на FSFR2100, но она закончилась крахом — два раза покупал эти микрухи на Али и обоа раза брак. Первые микросхемы прекрасно работали, отлично изменяли частоту на выходе, но что то внутри было не правильно и при питании выше 130 вольт они тупо затыкались. Вторая покупка работала на сетевом напряжении, но частота гуляла и естественно гуляло выходное напряжение. В общем не срослось.
Сама по себе IR2153 как бы не предназначена для стабилизации выходного напряжения, это микросхема для создания электронного балласта люминисцентных ламп и по сути является простым электронным трансформатором пропорционально изменяет выходное напряжение при изменении входного.
Однако в среде радиолюбителей эта микросхема завоевала популярность при создании блоков питания из за своей простоты, а моральная старость делает стоимость этой микросхемы довольно привлекательной.
Однако в этой микросхеме не предусмотренн ввод обратной связи, но она имеет внешние частотозадающие цепочки, следовательно на частоту преобразования можно влиять извне. Но чтобы влиять нужно изменять либо емкость конденсатора, либо сопротивление резистора, который используется именно как резистор, а не регулятор стабилизатора тока, как это сделано в TL494 или SG3525.
Варикапы могут менять свою емкость в зависимости от поданного напряжения, но их емкость очень мала и придется их ставить несколько штук. Да и не получится гальванически развязать первичную цепь от вторичной, а это уже сразу ставит крест на этой идее.
Остаются оптроны лампа-фоторезистор, но у лампы хоть не большая, но инерционность есть. Следовательно нужен оптрон светодиод-фоторезистор. На Али такие есть, но цену на них задрали уж слишком не обоснованную.
Остается собрать оптрон самому, скрестив обычный белый светодиод с фоторезистором:

Для этого была использована термоусадочная трубка черного цвета диаметром 6 мм. Для увеличения затемненности трубка одеватеся в два слоя, торцы заливаются краской или герметиком.

Тут следуте обратить внимание на одну вещь — для изготовления данного блока питания необходимо несколько светодиодов одного типа. Один светодиод потребуется для изготовления оптрона, а остальные для индикации режимов работы. Светодиоды необходимы одного типа, поскольку соединены последовательно и нужно исключить разность протекающего через светодиоды тока.
Первоначально была собрана схема для тестовых проверок и выяснения на сколько идея регулировка напряжения и тока с помощью изменения частоты работоспособна.

Сразу необходимо сказать, что приведенная принципиальная схема инвертора уже прошла тюнинг и имеет все необходимые элементы и номиналы, но не совсем пригодна для изготовления. универсального блока питания, поскольку имеет некоторые неудобства в организации обратной связи.
Дело в том, что светодиод оптрона запитывается с обратной связи по напряжению и току через логическое «ИЛИ» организованное диоды VD7 и VD8.
Но тут есть недостаток — не понятно по какой причине изменяется выходное напряжение да и подпорка светодиодов «снизу» ограничивает использование внешнего регулятора, если в нем вдруг возникнет необходимость.
Кроме этого возникла еще одна проблема — у величением частоты возрастает потребление самим драйвером — требуется больше энергии на открытие-закрытие силовых транзисторов. Из за увеличенного потребления увеличивается падение напряжения на токоограничивающих резисторах R1-R4 и напряжение питания самой микросхемы IR2153 уже не хватает и она самоблокируется.
Чтобы исключить эту ситуацию как раз и пришлось использовать 4 резистора по 91 кОм, т.е. финальное сопротивление равно почти 23 кОм. Причем выделение тепла на этих резисторах тоже вполне приличное — почти 4 Вт, т.е. эта гирлянда будет греться и довольно не плохо.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения высокой точности энергия снвт 10000 1

В этом варианте светодиод оптрона запитывается так же через логическое «ИЛИ», но в этот раз в качестве диодов выступают светодиоды VD1-VD3, каждый из которых индицирует режим работы.
VD1 — индикация того, что ограничение осуществляется по напряжению.
VD2 — индикация того, что регулировка происходит по току.
VD3 — индицирует о том, что выходное напряжение управляется от внешнего источника.
Так же в этом варианте изменено питание IR2153 — старт производится от резистора R2, а вот питание в рабочем режиме происходит через емкостной делитель С12. Такое решение позволяет избавится греющегося резистора токоограничения и получить изменяющееся от частоты сопротивление — реактивное сопротивление емкости уменьшается при увеличении частоты. Это позволяет сильно не беспокоится об изменяющемся потреблении при увеличении частоты — реактивное сопротивление С12 будет уменьшаться и компенсировать увеличивающееся потребление хотя бы частично. Для исключения перегрузки стабилитрона внутри микросхемы по питанию установлен отдельный стабилитрон VD5, который будет гасить излишки напряжения с емкостного делителя С12.
Есть еще одно отличие от первоначального варианта — в качестве силовых транзисторов использованы транзисторы на 20 ампер, а вместо IR2153 используется IR2155, у которой выходной ток больше, чем у IR2153.
О перегрузке самой IR2155 речь не идет хоть и транзисторы несколько тяжелее, но энегрия затвора остается не критичной — FQP20N60 — Qg — 74nC, резистор в затвор не более 10 Ом, STP20N65M5 — Qg 40 nC, в затвор резисторы не более 36 Ом, SPA20N60C3 и SPW20N60C3 — Qg 114 nC, эти самые тяжелые, в затвор не более 1 Ома.
Наладка данного блока питания традиционна — сначала подается питание от отдельного источника питания на саму IR2155, и проверяется частота преобразования. Она должна быть чуть больше 20 кГц.
Затем необходимо подать напряжение на светодиод VD3 и светодиод оптрона UH1, разумеется через токоограничивающий резистор — его нет на плате. При подаче напряжения на эту связку светодиодов частота преобразования должна превысить 200 кГц.
После этого снимает напряжение с управляющего светодиода и уже можно подать имитацию сетевого напряжение — на С2 нужно подать 30-60 вольт и убедится, что перегрузки не происходит. Разумеется, что на плате нужно запаять перемычку под дросселе рассеивания:

Источник

Импульсный источник питания для УМЗЧ на IR2153 (300-500Вт)

Представляю вашему вниманию импульсный источник питания для УМЗЧ на популярной микросхеме IR2153.

Читайте также:  Напряжение в заднем проходе у женщин что делать

Данный блок питания обладает следующими достоинствами:

  • Защита от перегрузок и короткого замыкания как в первичной обмотке импульсного трансформатора, так и во вторичных цепях питания.
  • Схема плавного пуска ИБП.
  • Варистор на входе ИБП защищает от повышение сетевого напряжения выше опасного значения и от подачи на вход 380В.
  • Простая и дешевая схема.

Основные технические характеристики ИБП (характеристики приведены для моего конкретного экземпляра):
Долговременная выходная мощность — 300Вт
Кратковременная выходная мощность — 500Вт
Рабочая частота — 50кГц
Выходное напряжение — 2х35В (можно получить любое необходимое выходное напряжение в зависимости от намотки трансформатора).
КПД — не менее 85% (зависит от трансформатора)

Управляющая часть ИБП является стандартной и взята прямиком из даташита на IR2153.
Схема ИБП включает в себя так же: защиту от перегрузок и КЗ. Защита может быть настроена на любой необходимый ток срабатывания с помощью подстроечного резистора — R10. О срабатывании защиты свидетельствует свечение светодиода HL1. При активной защите, в аварийном состоянии ИБП может находится сколько угодно долго, при этом он потребляет ток такой же как и на холостом ходу без нагрузки. В моей версии защита настроена на срабатывание при потреблении от ИБП мощности 300Вт и более. Это гарантирует то, что ИБП не будет перегружен и не выйдет из строя в результате перегрева. В качестве датчика тока в данной схеме используются резисторы включенные последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора. Это позволяет отказаться от трудоемкого процесса намотки токового трансформатора. При КЗ или перегрузке, когда падение напряжения на R11 достигает заданной величины, такой величины при котором на базе VT1 напряжение станет больше 0,6 — 0,7В, сработает защита и питание микросхемы будет шунтировано на землю. Что в свою очередь отключает драйвер и весь БП в целом. Как только перегрузка или КЗ устранено, питание драйвера возобновляется и блок питания продолжает работу в штатном режиме.

Схема ИБП предусматривает плавный пуск, для этого в ИБП присутствует специальный узел, который ограничивает пусковой ток. Это необходимо для того, чтобы облегчить работу ключам при запуске ИБП. При подключении ИБП в сеть, пусковой ток ограничивается резистором R6. Через данный резистор течет ВЕСЬ ток. Этим током заряжается основная первичная емкость С10 и вторичные емкости. Все это происходит в считанные доли секунд, и когда зарядка завершена и ток потребления снизился до номинального значения, происходит замыкание контактов реле К1 и контакты реле шунтируют R6, тем самым запуская ИБП на полную мощность. Весь процесс занимает не более 1 секунды. Этого времени достаточно чтобы завершились все переходные процессы.

Драйвер запитывается непосредственно от сети, через диод и гасящий резистор, а не после основного выпрямителя от шины +310В как это делают обычно. Такой способ запитки дает нам сразу несколько преимуществ:

1. Снижает мощность рассеиваемую на гасящем резисторе. Что снижает выделение тепла на плате и повышает общий КПД схемы.
2. В отличает от запитки по шине +310В обеспечивает более низкий уровень пульсаций напряжения питания драйвера.

На входе блока питания, сразу после предохранителя установлен варистор. Он служит для защиты от повышения напряжение в сети выше опасного предела. При аварии сопротивление варистора резко падает и происходит короткое замыкание, в следствии которого перегорает предохранитель F1, тем самым размыкая цепь.

Таким вот образом я тестировал ИБП на полной мощности.

В качестве нагрузки у меня выступают 4 керамических, проволочных резистора мощностью 25Вт, погруженные в емкость с «кристально чистой» водой. После часа прохождения тока через такую воду все примеси всплывают наверх и чистая вода превращается в бурую, ржавую жижу. Вода усиленно испарялась и за час испытаний нагрелась практически до кипения. Вода необходима для отвода тепла от мощных резисторов, если кто не понял.

Читайте также:  Пределом прочности называют величину равную наибольшему напряжению

Трансформатор в моем варианте ИБП, намотан на сердечнике EPCOS ETD29. Первичная обмотка проводом 0,8мм2, 46 витков в два слоя. Все четыре вторичные обмотки намотаны тем же проводом в один слой по 12 витков. Может показаться, что сечение провода не достаточно, но это не так. Для работы этого ИБП на питание УМЗЧ этого достаточно, так как средняя потребляемая мощность значительно ниже максимальной, а кратковременные пики тока ИБП без труда отрабатывает за счет емкостей питания. При долговременной работе на резистор, при выходной мощности 200Вт, температура трансформатора не превысила 45 градусов.

Для увеличения выходного напряжение более 45В необходимо заменить выходные диоды VD5 VD6 на более высоковольтные.

Для увеличение выходной мощности необходимо использовать сердечник с большей габаритной мощностью и обмотками, намотанными проводом большего сечения. Для установки другого трансформатора придется изменить рисунок печатной платы.

Внимание! При покупке IRF740 необходимо быть крайне внимательным чтобы не нарваться на подделку, которые встречаются очень часто, особенно на Aliexpress, для этого важно знать как выглядит поддельный IRF740.

На иллюстрации сверху, показаны два вида оригинальных IRF740 производства Vishay и производства IR, а также типичная подделка, которая часто встречается на Aliexpress и в других магазинах.

Кроме внешнего вида, подделку от оригинала легко отличить с помощью транзистор-тестера:

Если установить в панельку транзистор-тестера оригинальный транзистор, то отображаемое значение емкость будет: C=2,6. 2,7 нФ. Подделки имеют гораздо меньший кристалл, чем оригинальный транзистор и поэтому транзистор-тестер, в случае установки в него поддельного транзистора, выдаст другое — меньшее значение емкости: C=0,9. 1,5 нФ. Постойте, но ведь в даташите IRF740 указана емкость 1,4 нФ, почему тогда оригинал должен иметь емкость около 2,7 нФ ? Подобный вопрос обязательно должен у кого-нибудь возникнуть. Отвечаю. Емкость указанная в даташите измерена при совершенно других условиях (напряжение затвор-исток = 0 В, напряжение сток-исток = 25 В, частота = 1 МГц), отличных от тех, при которых измеряет емкость транзистор-тестер, поэтому сравнивать значение емкостей из транзистор-тестера и даташита — просто бессмысленно.

И последнее. Кто-то наверняка сказал: ну и что, что не оригинал, зато дешевле, какая разница?! Хорошо, если бы разница была только в цене, но нет! Оригинальный транзистор — это транзистор, который соответствует всем заявленным производителем параметрам из даташита. Поддельный транзистор — это транзистор, который не соответствует никаким параметрам. По сути, подделка — это другой транзистор. Подделка, на которой написано «IRF740», по своим параметрам может являться чем угодно, но только не IRF740. Часто подделка — это другой, более дешевый и маломощный транзистор, перемаркированный под другой, более дорогой транзистор. Другими словами, по-простому, если собрав ИИП на оригинальных IRF740 вы сможете легко и непринужденно, долговременно снять 300 Вт мощности, а кратковременно и того больше, то собрав тот же ИИП на поддельных «IRF740», вы можете получить фейерверк при попытке снять более 100 Вт, а иногда даже при первом же включении.

Печатная плата в готовом виде выглядит так (выполнено ЛУТом):

Размеры платы 188х88мм. Текстолит я использовал с толстой медью — 50мкм, вместо стандартных 35мкм. Можно использовать медь стандартной толщины. В любом случае не забывайте хорошенько пролудить дорожки.

Источник

Adblock
detector