Блок управления на SG3525
В статье пойдет речь о контроллере SG3525A – одном из серии управляемых напряжением ШИМ контроллеров с фиксированной частотой преобразования, специально спроектированных для построения любых типов импульсных источников питания и позволяющих до минимума сократить число необходимых внешних компонентов.
Это стало возможным благодаря наличию встроенного опорного источника питания (+5,1 В ±1%) – вывод 16, возможности управления частотой работы внешней RC-цепью – вывод 6 Rт и вывод 5 Ст, длительностью интервала «мертвого» времени – одним внешним резистором между выводами 5 Ст и 7 DISCHARGE, длительностью времени плавного старта – одним внешним конденсатором (вывод 8 SOFT-START), встроенным драйверам (±200 мА) для управления внешними силовыми транзисторами или внешним маломощным трансформатором. Помимо всего вышеуказанного, в ИС предусмотрена возможность синхронизации нескольких источников от одного внешнего тактового сигнала (вывод 3 SYNC) и защиты по току внешних силовых транзисторов (вывод 10 SHUTDOWN).
SG3525 PDF
В общем, хоть эта микросхема и не нова, но ее структура позволяет реализовывать различные схемы преобразователей со многими дополнительными опциями. Такими как: стабилизация выходного напряжения, защита по току мощных ключевых транзисторов, защита от перенапряжения, отключение преобразователя при достижении минимального напряжения питания. Правда, диапазон регулировки ШИМ у нее только 50%.
Эта микросхема входит в модуль управления мощными полевыми транзисторами КМОП структуры в преобразователе напряжения, показанном на фото 1.
Ниже приведен машинный перевод параметров данного модуля. Это скриншот страницы с сайта aliexpress.com.
Купить модуль управления
Для того чтобы разобраться в работе данного модуля, для дальнейшего его использования, пришлось срисовать принципиальную электрическую схему прямо с печатной платы. Обращаю ваше внимание на то, что нумерация электронных компонентов на схеме и нумерация их на оригинальной плате не совпадают.
Назначения элементов и работа схемы
Начнем с конденсатора С1, резисторов R5 и R6 – это элементы, от величин которых зависит рабочая частота контроллера, которую можно регулировать естественно с помощь триммера R5. C3 – от величины этого конденсатора зависит время плавного запуска схемы. От величины резистора R4 зависит длительность интервала «мертвого» времени. Выводы 1 и 2 микросхемы DA1, это входы усилителя ошибки. Так как данный модуль управления предназначен для работы в составе довольно таки мощного преобразователя, по всей вероятности на данном усилителе собрана схема мягкого запуска. Т.е. при включении схемы, в первый момент времени длительность выходных импульсов управления мощными ключами минимальная. По мере заряда конденсатора С2 их длительность увеличивается до нужной величины. Конденсаторы С5 и С6, по всей видимости фильтрующие. На биполярных транзисторах VT2… VT5 собраны дополнительные ключи для управления затворами мощных КМОП транзисторов.
На микросхеме DA4 собрана схема защиты мощных транзисторов от превышения допустимого тока. Схема питается от отдельного микросхемного стабилизатора напряжения DA3. Обратите внимание, что общий провод схемы защиты соединен с «землей» через контакт 8 разъема и датчик тока – шунт. С контакта 8 разъема едет провод на истоки мощных транзисторов. Таким образом, сигнал с шунта через резистор R23 подается на инвертирующий вход операционного усилителя DA4.2. А нижний конец шунта через «земляной» провод через резистор R22 подается на не инвертирующий вход данного ОУ. Коэффициент усиления напряжения шунта регулируют при помощи резистора обратной связи R21 и в общем случае он равен отношению R21/R23. С помощью этого резистора регулируют и уровень тока отсечки схемы защиты. На DA4.1 собран компаратор напряжений. Опорное напряжение с резистивного делителя R18,R19 подается на инвертирующий вход ОУ, вывод 6 DA4.1. На не инвертирующий вход подается усиленное напряжение с датчика тока – шунта. Диод VD2 в схеме компаратора устраняет эффект дребезга выходного напряжения, когда синфазные сигналы на его входе находятся в зоне равенства. В нормальном режиме работы преобразователя усиленное напряжение сигнала с шунта должно быть всегда меньше опорного напряжения на выводе 6 мс DA4.1. Увеличение тока через КМОП транзисторы повлечет за собой увеличение напряжения на выводе 5 мс DA4.1 и как только оно превысит опорное напряжение, компаратор включится и на его выходе появится напряжение примерно равное напряжению его питания, т.е. +5В. Это напряжение через разделительный диод VD1 поступит на вход SHUTDOWN (выключение) — вывод 10 мс DA1.
В схеме есть еще одна защита, схема которой реализована на оптотранзисторе U1, который подключается через разъем и маломощном тиристоре VS1. Какой будет эта защита решать вам. Допустим, преобразователь перешел в аварийный режим, отработала определенная схема защиты. Открылся транзистор оптрона и через его переход коллектор-эмиттер, на управляющий электрод тиристора VS1 поступило открывающее напряжение. Тиристор открылся и уже чрез его и резистор R13 со стабилизатора DA2 вывод 3 подается напряжение на вход «выключение» — вывод 10 мс DA1. При этом на выводах 11 и 14 мс DA1 возникает низкий уровень напряжения. Транзисторные ключи выключаются. Похоже все понятно.
Рисунок печатной платы я делал в программе Lay6.
Я этот модуль приобрел, наверное, год назад, да так руки до него и не достали. И я, думаю, вам быстрее пригодится эта информация. Если найдете ошибки, то комментируйте. Всякое бывает. Успехов. К.В.Ю.
Источник
Импульсный блок питания для усилителя на SG3525+ТГР.
Добавлена версия ИИП от февраля 2020 года без стабилизации напряжения:
Описание прошлых версий.
Предлагаю вашему вниманию достаточно простой и надежный импульсный блок питания для усилителей. (ИИП)
Схема ИИП. 
Блок питания в сборе.
Характеристики:
— защита от короткого замыкания, защита от постоянного напряжения на выходе усилителя;
— частота преобразования 48-50кГц;
— напряжение питания +-50в ( может быть любым).
ИИП основан на продвинутом ШИМ контроллере SG3525, который имеет мощный выход и без проблем тягает тяжелые затворы полевиков без применения дополнительных драйверов.
Плата ИИП со стабилизацией выходного напряжения:
Скачать файл платы ИИП со стабилизацией: DA-Power-300w-25-03-2019-1.zip (1926 Загрузок)
3-й вариант платы — это стабилизированный однополярный блок питания 14,4в, можно использовать как зарядник для автомобильного аккумулятора.
Многие спрашивают, как можно добавить регулировку тока заряда, при использовании ИИП в качестве зарядного устройства аккумулятора. Для этого достаточно добавить ещё одну оптопару в цепь обратной связи, параллельно U1. Ток заряда проходит через шунты 4*0.1ом 1вт, на базу транзистора 2n5551 подано напряжение смещения, чтобы он оставался закрытым, при превышении тока, который регулируется переменным резистором 1кОм, напряжение на базе транзистора увеличивается, и светодиод отпопары начинает светится, что ведёт к уменьшению заполнения импульса ШИМ SG3525. Схема не проверена, но работать должна. Кто собрал, отпишитесь в комментариях.
Блок питания самой последней версии:
Характеристики:
— питание 210-230в;
— мощность долговременная 330вт, кратковременная 550вт.
— выходное напряжение +36в/-36в ( может быть любым)
— дополнительные сервисные напряжения +15/-15в 100мА, +12в 100мА.
— защита от короткого замыкания в нагрузке;
— светодиодная сигнализация работы ИИП.
Общая информация по сборке блоков питания:
( Трансфоматор гальванической развязки) один из отпугивающих элементов схемы. Он необходим для того, чтобы обычный не полумостовой драйвер мог управлять полевыми транзисторами,так как между затворами большое напряжение. Сложного в нем ничего нет, он состоит из маленького колечка с тремя одинаковыми обмотками из тонкого провода. Фазировка первичной обмотки не играет роли, а вот вторичные обмотки должны подсоединяться зеркально, для того чтобы происходило по очередное открывание полевых транзисторы, в противном случае откроются одновременно, что приведёт к короткому замыканию и выходу их из строя.
Намотан на колечке 16*10*4,5мм PC 40 сразу 3 проводами, перчика 45 витков, вторички по 37 витков.
Первичка одним цветом вторички другим, необходимо перед монтажем прозвонить выводы и вставить согласно расположению, т.е. я плату развел так, что выводы симметрично вставляются, каждый со своей стороны.
Форма импульсов на ТГР примерно такая:
Если мы недостаточно намотаем витков, то генерация может срываться, это сопровождается шипением силового трансформатора при работе. Вот такой некрасиво работает ТГР с 22 витками на том же колечке, видимо, насыщение играет роль. Лучше перемотать, чем недомотать)) Также ТГР спасает шимку при пробое ключей.
Питание SG3525.
Одной из проблем в построении ИИП- это сложность обеспечить драйверы необходимым питанием 12 в от сети 220в. Способов существует множество, для слабых драйверов ставят мощный резистор, либо резистор послабее, выпрямляя лишь полуволну сетевого напряжения с помощью однополупериодного выпрямителя. Некоторые вообще ставят отдельный трансформатор 50Гц, либо же обратноходовый преобразователь, все это очень усложняет схему. Я пошёл очень простым путём, не стал гальванических отделять силовую и управляющую цепь, так как используется ТГР, а применил простейший конденсаторный блок питания. Он способен обеспечить питанием 12 в и током до 60мА, что достаточно для драйвера SG2525. Для уменьшения пульсаций 50Гц поставил конденсатор 1000мкф 25в. Для более тяжёлых ключей, нужно увеличивать ток блока питания увеличив ёмкость конденсатора 1мкф. Таким образом сильно выигрываем в КПД, греется лишь стабилитрон 13в, на нем выделяется 13в*0.06А= 0.78Вт, берём с запасом 1-ваттный.
Для токовой защиты использовал токовый шунт, состоящий из резистора 0,22ом, при КЗ напряжение на нем становиться достаточно , чтобы засветился светодиод оптопары, ну а открывшийся транзистор включает защелку. На 10-й ноге SG3525 появляется положительный потенциал, модуляция прекращается мгновенно. Дальнейшая работа возможна при обесточивании ИИП на 10 секунд.
Защита от постоянки срабатывает при появлении +0.5в и -2.5в на выходе любого из каналов и практически мгновенно отключает генерацию импульсника. Нужно лишь подключить тонким проводом выходы каналов усилителя к ИИП.
Силовой трансформатор.
Пример упрощенного расчета для усилителя 2*100Вт ( +-35в):
Самое сложное в построении усилителя — это изготовление импульсного трансформатора питания , но если следовать простым шагам, то получится намотать его с первого раза. Для начала надо понять, как вообще работает ИИП. Сетевое напряжение 220в выпрямляется до амплитудного значения синусоиды (220*1,41=310в). ИИП построен по полумостовой схеме, соответственно к трансформатору будет прикладывается половина напряжения питания (310/2=155в). В программе старичка ExeellentIT считаем минимальное количество витков первичной обмотки, для кольца 31*19*13 нужно намотать ровно 50 витков. Толщину провода считаем вручную, для меня так проще, допустим, в наличии имеется провод толшиной 0.7мм по лаку, если убрать лак и замерить еще раз, то получися 0.6мм по меди. Площадь будет соответственно 0.6*0.6*3.14/4=0.3мм². Для импульсного трансформатора допустимый ток через медный повод может быть 5-10А/мм², в зависимости от типа трансформатора и условий охлаждения. Я обычно беру значение 8А/мм², мой провод площадью 0.3мм² может пропустить через себя (0.3*8=2.4А), тогда мощность первичной обмотки будет (2.4А*155=372вт). Теперь самое интересное, рассчитываем вторичные обмотки, но сначала надо определиться с выходным напряжением. Оно будет зависеть от того, сколько мощности мы хотим получить от усилителя.
Пример: нам нужно запитать 2 канала усилителя мощностью по 100ватт, а чтобы получить эту соточку нужно приложить напряжение 20в к нагрузке 4 Ом на выходе. Но 20в — это среднеквадратичное значение напряжения (RMS), амплитудное будет в 1.41 раза больше, 20*1.41=28.2в. Иными словами, для того чтобы получить 100ватт на нагрузку 4 ома, необходимо усилитель питать напряжением +-28в, но это справедливо лишь для стабилизированого источника (не в нашем случае), а также мы же хотим получить 100 чистых ватт, смело добавляем пару вольт, чтобы усилитель давам мало искажений при 100вт, ещё надо учитывать что нестабилизированное напряжение ИИП падает под нагрузкой примерно на 10%. В итоге, чтобы получить 100 чистых ватт нужно (28в+2в)*1.1=33в.
Считаем количество витков вторичной обмотки. Для начала определяем количество вольт на 1 виток:155в/50= 3.1вольт/виток. Для +-33в надо 33/3.1=10,64 витка , берём с запасом 11 витков, напряжение ХХ при этом будет 11*3.1= +-34.1в.
Сам феррит имеет свойство проводить элекричество, сопротивление кольца из материала PC40 обычно бывает в районе 10кОм, поэтому необходимо обмотать кольцо термостойкой лентой, в моём случае это будет доступный всем лейкопластырь, он очень эластичен и хорошо клеится.
Первичка 50 витков для колечка 31*19*13 PC40.
А вот так выглядят 4 вторички для питания +-50в ( разом 16 витков).
Для удобства фазировки я маркирую концы вторички так: ровно, срез под углом, загиб, и большой загиб ( чтобы потом не вызванивать)
Сфазировать очень просто, на плате я указал выводы ( В- обмотки сверху, Н — снизу, ну или начало или конец, как угодно). Фазировать первичку не нужно!
Силовой трансформатор имеет 4 одинаковые обмотки для того, чтобы использовать всего лишь 2 диода Шоттки с общим катодом. Большие радиаторы им не нужны, так как они имеют малое падение напряжение, которое ещё и уменьшается с нагревом.
Небольшие радиаторы диодов Шоттки.
Дроссели питания мотаются на таких же кольцах, что и ТГР. Но для правильной работы во избежание насыщения необходимо сделать немагнитный зазор, который легко пропилить обычной болгаркой. Нужно намотать примерно 25 витков:
Дроссели после диодов сглаживают пульсации и ограничивают ток через полевые транзисторы в момент пуска преобразователя. Сама микросхема в момент старта на затворы пускает тонкие иголки ( режим мягкого старта), которые расширяются со временем, тем самым осуществляется плавный пуск ИИП. Например IR2153 сразу полностью открывает полевики, в момент пуска они часто горят, тем более если во вторичке высокое питание и большие емкости электролитов ( считай, кратковременное КЗ при пуске). SG3525 в щадящем режиме приоткрывает полевые транзисторы, с ней даже работает китайский левак. Ёмкость конденсатора после сетевого выпрямителя берем из расчёта 1мкф на 1вт мощности, в моём случае это 330мкф 400в, т.е с запасом.
Очень важно! Первый запуск ИИП ( чтобы в космос не улетел).
Вот хороший способ безопасно проверить работоспособность преобразователя после сборки:
Ставим перемычку на конденсатор 1мкф, который питает SG3525, вместо 220в продаём питание 12в, если все собрано верно, то на ТГР будет происходить геренация, а на выходе блока питания появится постоянное напряжение около 1-2вольта ( зависит от количества витков вторички). Главное потом убрать перемычку перед включением в сеть, сначала через резистор 100-200ом, затем напрямую. Делаеться это во избежание поломки ИИП в результате какой-либо ошибки.
Вот этот конденсатор 10мкф в цепи защиты нужен для того, чтобы не было ложных срабатываний токовой защиты в момент пуска с большими емкостями питания ( справедливо для 8000 мкф и +-35в в плече). Не стоит злоупотреблять емкостями во вторичке, от этого плохо полевикам в момент пуска, а бесконечно замедлять защиту нельзя увеличивая емкость конденсатора С8 10мкф, иначе при КЗ может не успеть сработать.
Снабберы я не ставлю, без них меандр на силовом трансформаторе хороший:
Внизу платы есть отверстие под болт, так вот это точка соединения блока питания с корпусом, чтобы избавится от наводок шума и прочее. Данный блок питания успешно применяю в своих усилителях, шума и наводок нет!! Высоковольтные конденсаторы 2,2нф 2кВ создают виртуальную землю, они применяются во всех импульсных промышленных устройствах. Больше на корпус никакие дополнительные земли и нули кидать не нужно.
Фото процесса и готового ИИП.
Изготовление плат. 
Травление в растворе перекиси и лимонной кислоты с солью.
Подготовка. 
ЛУТ — лазерный принтер + утюг.
Драйвер очень умный, при желании можно прикрутить стабилизацию выходного напряжения.
Импульсный блок питания для усилителя на SG3525+ТГР.: 80 комментариев
Не могу сообразить как сфазировать слаботочные обмотки, если можно обрисуйте, что куда заходит и куда выходит! Спасибо!!
Добрый день.у меня три вопроса, если не трудно подскажите пожалуйста
1. Схемка блока питания последней версии с напряжениями 12в, двухполярное 15в и двухполярное 36в не появилась? Если есть выложите пожалуйста.
2. ТГР на кольце 20х12х6 2000нм можно мотать? Провод МГТФ сечением 0,12 мм2. количество витков для негокакое будет?
3. Для синфазного дросселя подойдет желтое кольцо с белым боком (взято из компьютерного БП) размер кольца 23х13х10. какое количество витков должно быть и диаметр провода? (если кольцо подойдет). Спасибо за вашу проделанную работу и за то что делитесь своими наработками.
Здравствуйте. Собрал по схеме со стабилизацией 14,4в. Стабильная работа только БЕЗ обр. связи через оптрон. А со стабилизацией, если подать нагрузку в 2-3А, то начинает свистеть выходной дроссель, а на первичной обмотке ТГР вместо красивого меандра — колебательный процесс (тоже и на затворах и на выходе). Причём, при тестах на низком напряжении ничего этого нет: от выходов sg3525 и до вторичной обмотки силового — везде классные импульсы. Всe проблемы — только под полным сетевым напяжением.
Я менял частоту (30-75 КГц), перемотал силовой транс и ТГР на другие кольца, менял затворные резисторы, заменил полевики на другие — всё зря. Просто азарт найти причину…
По-сути, схема работает только когда внутр. ОУ (ножки 1-2-9) включён как повторитель, а когда от него нужно управление — схема дестабилизируется. Я даже пытался скомпенсировать обр. связь ОУ, подключая конденсаторы — тоже неудача…
Люди, у кого больше опыта с импульсной техникой, что ещё можно сделать, чтобы найти причину и настроить эту схему?
Здравствуйте. Для начинающих Ваш сайт — просто находка. Я вот увлекаюсь электроникой более 20-ти лет, и тоже почерпнул много **практических** советов по импульсной технике.
Проблема: я недавно заказал в Китае ферритовые кольца 36 мм, а они пришли с проницаемостью 4500-5600 ед. а не 2000-2200 ед. как PC40
Вопрос: можно-ли их использовать в Вашем силовом трансе на 50 КГц ? Нужно-ли уменьшать кол-во витков ? И как в программы Старичка ввести мои новые кольца для расчётов, ведь кроме проницаемости на них нет никаких характеристик ?
Люди, если кто знает, посоветуйте. Заранее Спасибо.
Здравствуйте, я использую такие же китайские кольца. К них проницаемость больще чем у PC40, хз что за феррит. Но они работают нормально с расчетами для PC40.
…»Если вы чуть подождете, то, возможно, позже выложу новый ИИП с регулировкой напряжения и тока. Пока что рисую схему.»…
Конечно подожду, заранее спасибо Вам!
Плату вытравил, набиваю детали.
Правильно ли я понял подключение узла регулировки тока (3й вариант схемы):
К сожалению не знаю как тут помещать рисунки схемы, на какой хостинг, возможно будет только ссылка.
https://i.imgur.com/Uv1ICbL.jpg
А транзистор опто-пары подключить параллельно транзистору U1 ?
Да, транзистор новой оптопары параллельно транзистору оптопары U1.
Рисунок не видно.
Если вы чуть подождете, то, возможно, позже выложу новый ИИП с регулировкой напряжения и тока. Пока что рисую схему.
Добрый день!
…»3-й вариант платы — это стабилизированный однополярный блок питания 14,4в, можно использовать как зарядник для автомобильного аккумулятора.»…
Вопрос автору:
Какие изменения можно внести, чтобы регулировать ток зарядки?
Здравствуйте, конечно можно использовать в качестве зарядника. Добавил небольшую схему регулировки тока заряда аккумулятора, не проверял в железе, но должна работать.
Добрый день!Есть вопросы по трансформаторам:
…»ТГР. Сложного в нем ничего нет, он состоит из маленького колечка с тремя одинаковыми обмотками из тонкого провода.»…
Можно уточнить диаметр провода? …
И по выходному трансформатору правильно я понял, что все обмотки мотаются проводом 0.7 мм в лаке?
Можно ли 16*10*4,5мм PC 40 заменить на кольцо 17,5*8,2*5 М2000 ?
Можно ли 31*19*13 PC40 заменить на кольцо 32,5*16.2*13.3 М2000 ?
Или всё нужно пересчитывать?
Здравствуйте.
1.ТГР мотается любым проводом с хорошей изоляцией. Сечение любое, лишь бы обмотки залезли.
2. Силовой трансформатор мотал проводом 0.7 по меди. Сечение может быть любое и количество жил тоже. Все зависит от мощности. Нужны расчеты.
3. Колечко можно заменить, но после намотки нужно смотреть форму сигнала осциллографом на ТГР. Лучше подходят кольца с большой проницаемостью.
4. Можно заменить, но нужно пересчитать количество витков в программе
большое спасибо ! Поэкспериментирую. На ir2153 уже повторил Вашу схему- самая надежная из всех представленных в сети.
А из каких параметров исходить для расчета трансформатора ТГР ? Колечка подходящего нету, если намотать на трансформаторе ТГР от компьютерного БП, то сколько витков потребуется ?
Пробуйте намотайте, смотрите форму сигнала осциллографом. Никакие расчеты не помогут. Главное, чтобы потребление SG3525 с тгр и с установленными полевиками не превышало 40-60мА.
Здравствуйте ! Достал кольцо зеленого цвета нужных размеров, оно подойдет для силового тр-ра ? Не могу найти конкретной информации о нем, снял из автоусилителя, с его преобразователя на TL494.
Здравствуйте, конечно пойдет. Если размеры другие или материал, возможно придётся пересчитать витки. Проницаемость феррита можно определить методом измерения идруктивности определенного числа витков, ли бо же по цвету.
А можно заказать у Вас блок питания самой последней версии?
Источник