На основе микросхемы IR2153 и силовых IGBT транзисторов было сконструировано множество схем, таких как драйвер и генератор индукционного нагревателя, источник питания для катушки Тесла, DC-DC преобразователи, импульсные источники питания и так далее. А связка NGTB40N120FL2WG + IR2153 работают вместе как нельзя лучше, где IR2153 является драйвером – задающим генератором импульсов, а пара биполярных транзисторов с изолированным затвором на 40А/1000В может обрабатывать большой ток нагрузки.
Схемы включения IR2153
Принципиальная схема включения IR2153
IR2153 – схема электрическая БП
Схема Теслы на IR2153
Если вы собираетесь повторить одну из этих схем – вот архив с файлами печатных плат. Схема формирователя стробирующих импульсов для их управления работает от 15 В постоянного тока – на транзисторы выходного каскада подаётся до 400 В напряжения.
IR2153 импульсный блок питания на плате
Кстати, IR2153 – это улучшенная версия популярных микросхем IR2155 и IR2151, которая включает высоковольтный полумостовой драйвер затвора. IR2153 предоставляет больше возможностей и проще в использовании, чем предыдущие м/с. Тут имеется функция отключения, так что оба выхода формирователя стробирующих импульсов могут быть отключены с помощью низкого напряжения сигнала. Помехоустойчивость была значительно улучшена, как за счет снижения пиковых импульсов. Наконец, особое внимание было уделено максимально всесторонней защите от электростатических разрядов на всех выводах.
Четыре импульсных блока питания на IR2153
Хочу предоставить вашему вниманию четыре разные схемы импульсных блоков питания на всеми любимой народной IR2153. Все эти схемы были мною собраны и проверены в 2013-2015 годах. Сейчас, в 2022 году, я раскопал все эти схемы в своих архивах и спешу с вами поделиться. Пусть вас не смущает что не ко всем схемам есть фото собранных устройств, что на фото будут и не полностью собранные блоки питания, но это все что мне удалось найти в своих архивах.
Итак первый блок питания, условно назовем его «высоковольтным»:
Схема классическая для моих импульсных блоков питания. Драйвер запитывается непосредственно от сети через резистор, что позволяет снизить рассеиваемую на этом резисторе мощность, по сравнению с запиткой от шины +310В. Этот блок питания имеет схему мягкого старта (ограничения пускового тока) на реле. Софт-старт питается через гасящий конденсатор С2 от сети 230В. Этот блок питания оснащен защитой от короткого замыкания и перегрузки во вторичных цепях. Датчиком тока в ней служит резистор R11, а ток при котором срабатывает защита регулируется подстроечным резистором R10. При срабатывании защиты загорается светодиод HL1. Этот блок питания может обеспечить выходное двухполярное напряжение до +/-70В (с данными диодами во вторичной цепи блока питания). Импульсный трансформатор блока питания имеет одну первичную обмотку из 50 витков и четыре одинаковые вторичные обмотки по 23 витка. Сечение провода и сердечник трансформатора выбираются исходя из требуемой мощности, которую необходимо получить от конкретного блока питания.
Второй блок питания, условно его будем называть «ИБП с самопитанием»:
Этот блок имеет похожую с предыдущим блоком питания схему, но принципиальное отличие от предыдущего блока питания заключается в том, что в этой схеме, драйвер запитывает сам себя от отдельной обмотки трансформатора через гасящий резистор. Остальные узлы схемы идентичны предыдущей представленной схеме. Выходная мощность и выходное напряжение данного блока ограничено не только параметрами трансформатора, и возможностями драйвера IR2153, но и возможностями диодов примененных во вторичной цепи блока питания. В моем случае — это КД213А. С данными диодами, выходное напряжение не может быть более 90В, а выходной ток не более 2-3А. Выходной ток может быть больше только в случае применении радиаторов для охлаждения диодов КД213А. Стоит дополнительно остановиться на дросселе Т2. Этот дроссель мотается на общем кольцевом сердечнике (допускается использовать и другие типы сердечников), проводом соответствующего выходному току сечения. Трансформатор, как и в предыдущем случае, рассчитывается на соответствующую мощность с помощью специализированных компьютерных программ.
Блок питания номер три, условно назовем «мощный на 460х транзисторах» или просто «мощный 460»:
Эта схема уже более значительно отличается от предыдущих схем представленных выше. Основных больших отличий два: защита от короткого замыкания и перегрузки здесь выполнена на токовом трансформаторе, второе отличие заключается в наличии дополнительных двух транзисторов перед ключами, которые позволяют изолировать высокую входную емкость мощных ключей (IRFP460), от выхода драйвера. Еще одно небольшое и не существенное отличие заключается в том, что ограничительный резистор схемы мягкого старта, расположен не в шине +310В, как это было в предыдущих схемах, а в первичной цепи 230В. В схеме так же присутствует снаббер, включенный параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора для улучшения качества работы блока питания. Как и в предыдущих схемах чувствительность защиты регулируется подстроечным резистором (в данном случае R12), а о срабатывание защиты сигнализирует светодиод HL1. Токовые трансформатор мотается на любом небольшом сердечнике который у вас окажется под рукой, вторичные обмотки мотаются проводом небольшого диаметра 0,2-0,3 мм, две обмотки по 50 витков, а первична обмотка представляет собой один виток провода достаточного для вашей выходной мощности сечения.
И последний на сегодня импульсник — это «импульсный блок питания для лампочек», будем его условно так называть.
Да да, не удивляйтесь. Однажды появилась необходимость собрать гитарный предусилитель, но под рукой не оказалось необходимого трансформатора и тогда меня очень выручил данный импульсник, который был построен именно по тому случаю. Схема отличается от трех предыдущих своей максимальной простотой. Схема не имеет как таковой защиты от короткого замыкания в нагрузке, но необходимости в такой защите в данном случае нет, так как выходной ток по вторичной шине +260В ограничен резистором R6, а выходной ток по вторичной шине +5В — внутренней схемой защиты от перегрузки стабилизатора 7805. R1 ограничивает максимальный пусковой ток и помогает отсекать сетевые помехи.
Общие рекомендации:
- Импульсный трансформатор для каждой из схем необходимо рассчитывать в соответствии с вашими личными требованиями к блоку питания и вашими возможностями, поэтому конкретные намоточные данные я не привожу.
- Для расчета импульсного трансформатора очень удобно пользоваться программами «Старичка» — Lite-CalcIT и RingFerriteExtraSoft.
- Перед включением в сеть импульсного блока питания необходимо тщательно проверить монтаж на отсутствие ошибок, «соплей» на плате и так далее
- Обязательно необходимо промывать плату со стороны монтажа бензином, ацетоном, керосином, любым растворителем или спиртом для полного удаления остатков флюса. Импульсный блок питания работает на высокой частоте и даже незначительная паразитная проводимость или емкость может привести к тому, что собранный из исправных деталей блок питания не заработает или взорвется при первом же включении.
- Первое включение необходимо производить только с ограничением тока, его можно ограничить либо мощным резистором, либо мощной лампой накаливания, могут быть и другие варианты.
- Необходимо помнить и никогда не забывать о правилах электробезопасности. В каждой из схем блока питания присутствует опасное для жизни напряжение.
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.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
| «Высоковольтный» | ||||||
| R1 | Резистор | 8.2 кОм | 1 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R3 | Резистор | 100 Ом | 1 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R4, R7 | Резистор | 15 кОм | 2 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R5 | Резистор | 47 кОм | 1 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R8, R9 | Резистор | 33 Ом | 2 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R2 | Резистор | 18 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R6 | Резистор | 22 Ом | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R11 | Резистор | 0.22 Ом | 2 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R10 | Подстроечный резистор | 3.3 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C1, C3 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С2 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С11 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С12, С17, С18 | Конденсатор | 1 мкФ | 3 | Пленочный, 250В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С6, С8 | Конденсатор | 1 нФ | 2 | Пленочный или керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С9 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С4, С7 | Конденсатор | 220 мкФ | 2 | Электролитический, 25В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С5 | Конденсатор | 470 мкФ | 1 | Электролитический, 25В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С10 | Конденсатор | 330 мкФ | 1 | Электролитический, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С13, С14, С15, С16 | Конденсатор | 1000 мкФ | 12 | Электролитический, 100В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| HL1 | Светодиод | Красный | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD1 | Стабилитрон | 1N4743 | 1 | 13В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VD2, VD4 | Выпрямительный диод | HER108 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD3 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD5, VD6 | Диод | 30CPQ150 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS2 | Диодный мост | RS607 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT1 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT2 | Биполярный транзистор | 2N5401 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT3 | Биполярный транзистор | KSP13 | 1 | MPSA13 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VT4, VT5 | MOSFET-транзистор | IRF740 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDR | Варистор | MYG14-431 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| K1 | Реле | 1 | >5A 250В, катушка 12В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| «С самопитанием» | ||||||
| R1 | Резистор | 8.2 кОм | 1 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R3, R12 | Резистор | 100 Ом | 2 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R4, R7 | Резистор | 15 кОм | 2 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R5 | Резистор | 47 кОм | 1 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R9, R10 | Резистор | 33 Ом | 2 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R2 | Резистор | 18 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R6 | Резистор | 47 Ом | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R8 | Резистор | 220 Ом | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R13 | Резистор | 0.15 Ом | 1 | 5 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R11 | Подстроечный резистор | 3.3 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С12 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | Пленочный, 250В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С1, С3 | Конденсатор | 100 нФ | 2 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С2 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С11 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С6, С8 | Конденсатор | 1 нФ | 2 | Пленочный или керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С9 | Конденсатор | 680 нФ | 1 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С4, С5, С7 | Конденсатор | 220 мкФ | 3 | Электролитический, 25В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С13, С14 | Конденсатор | 1000 мкФ | 6 | Электролитический, 50В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С10 | Конденсатор | 330 мкФ | 1 | Электролитический, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| HL1 | Светодиод | Красный | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD1 | Стабилитрон | 1N4743 | 1 | 13В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VD2, VD4, VD5 | Выпрямительный диод | HER108 | 3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD3 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS2 | Диодный мост | RS607 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS3 | Диод | КД213А | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT1 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT2 | Биполярный транзистор | 2N5401 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT3 | Биполярный транзистор | KSP13 | 1 | MPSA13 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VT4, VT5 | MOSFET-транзистор | IRF740 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDR1 | Варистор | MYG14-431 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| K1 | Реле | 1 | >5А 250В, катушка 12В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| «Мощный 460» | ||||||
| R9, R10 | Резистор | 39 Ом | 2 | 0,25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R13 | Резистор | 56 Ом | 1 | 0,5 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R6 | Резистор | 100 Ом | 1 | 0,25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R11 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | 0,25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R4, R8 | Резистор | 10 кОм | 2 | 0,25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R7 | Резистор | 16 кОм | 1 | 0,25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R3 | Резистор | 33 кОм | 1 | 0,25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R1 | Резистор | 100 Ом | 1 | 0,5 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R15 | Резистор | 8.2 | 1 | 1 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R5 | Резистор | 18 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R2 | Резистор | 10 Ом | 2 | 5 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R14 | Резистор | 100 Ом | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R12 | Подстроечный резистор | 3.3 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С20, С21 | Конденсатор | 1 мкФ | 4 | Пленочный, 160В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С13, С14, С15 | Конденсатор | 1 мкФ | 5 | Пленочный, 250В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С2 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С1, С4 | Конденсатор | 100 нФ | 4 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| C22 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С12 | Конденсатор | 1 нФ | 1 | Пленочный, 100В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С8, С9 | Конденсатор | 1 нФ | 2 | Пленочный или керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С7, С10 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С6 | Конденсатор | 470 мкФ | 1 | Электролитический, 25В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С3, С5 | Конденсатор | 220 мкФ | 2 | Электролитический, 25В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С11 | Конденсатор | 470 мкФ | 2 | Электролитический, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С16, С17, С18, С19 | Конденсатор | 1000 мкФ | 4 | Электролитический, 100В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| HL1 | Светодиод | Красный | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD1 | Стабилитрон | 1N4743 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD2, VD5 | Диод | 1N4148 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD3, VD4, VD6, VD7, VD8, VD9 | Выпрямительный диод | HER108 | 6 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD10, VD11 | Диод | 30CPQ150 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS2 | Выпрямительный диод | FR607 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT1 | Биполярный транзистор | MPSA13 | 1 | KSP13 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VT2 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT3 | Биполярный транзистор | 2N5401 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT4, VT5 | Биполярный транзистор | BD140 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VT6, VT7 | MOSFET-транзистор | IRFP460 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Реле | 1 | >5А 250В, катушка 12В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| «Для лампочек» | ||||||
| R4, R5 | Резистор | 33 Ом | 2 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R3 | Резистор | 15 кОм | 1 | 0.25 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R6 | Резистор | 100 Ом | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R2 | Резистор | 18 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R1 | Резистор | 10 Ом | 1 | 5 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С1, С2 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С7 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С10, С11 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | Пленочный, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С4 | Конденсатор | 1 нФ | 1 | Пленочный или керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С5 | Конденсатор | 470 нФ | 1 | Керамический | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С3, С8 | Конденсатор | 220 мкФ | 2 | Электролитический, 25В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С6 | Конденсатор | 100 мкФ | 1 | Электролитический, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С9 | Конденсатор | 47 мкФ | 1 | Электролитический, 400В | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VD1, VD2, VDS2 | Выпрямительный диод | HER108 | 6 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD3 | Диод | SB2045CT | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VDS1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VR1 | Стабилизатор напряжения | 7805 | 1 | 5В, 1.5А | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VT1, VT2 | MOSFET-транзистор | IRF740 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Добавить все | ||||||
Прикрепленные файлы:
- Для лампочек.lay (120 Кб)
- Мощный 460.lay (220 Кб)
- Мощный высоковольный.lay (303 Кб)
- Мощный с самопитанием.lay (222 Кб)
Теги:
- ИБП
- Sprint-Layout
Технические характеристики микросхем и транзисторов
| МИКРОСХЕМА | Максимальное напряжение драйвера | Напряжение питания старта | Напряжение питания стопа | Максимальный ток для зарядки затворов силовых транзисторов / время нарастания | Максимальный ток для разрядки затворов силовых транзисторов / время спада | Напряжение внутреннего стабилитрона |
| IR2151 | 600 V | 7,7…9,2 V | 7,4…8,9 V | 100 mA / 80…120 nS | 210 mA / 40…70 nS | 14,4…16,8 V |
| IR2153 | 600 V | 8,1…9,9 V | 7,2…8,8 V | НЕ УКАЗАНО / 80…150 nS | НЕ УКАЗАНО / 45…100 nS | 14,4…16,8 V |
| IR2155 | 600 V | 7,7…9,2 V | 7,4…8,1 V | 210 mA / 80…120 nS | 420 mA / 40…70 nS | 14,4…16,8 V |
| ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ БП | |||||||
| НАИМЕН. | НАПР. | ТОК | СОПР. | МОЩНОСТЬ | ЕМКОСТЬ ЗАТВОРА | Qg (ПРОИЗВ.) | |
| СЕТЕВЫЕ (220 V) | |||||||
| IRFBC30 | 600V | 3.6A | 1.8 Ω | 100W | 660pF | 17…23nC (ST ) | |
| IRFBC40 | 600V | 6.2A | 1 Ω | 125W | 1300pF | 38…50nC (ST ) | |
| IRF740 | 400V | 10A | 0.48 Ω | 125W | 1400pF | 35…40nC (ST ) | |
| IRF840 | 500V | 8A | 0.85 Ω | 125W | 1300pF | 39…50nC (ST ) | |
| STP8NK80Z | 800V | 6A | 1.3 Ω | 140W | 1300pF | 46nC (ST ) | |
| STP10NK60Z | 600V | 10A | 0.75 Ω | 115W | 1370pF | 50…70nC (ST ) | |
| STP14NK60Z | 600V | 13A | 0.5 Ω | 160W | 2220pF | 75nC (ST ) | |
| STP25NM50N | 550V | 22A | 0.14 Ω | 160W | 2570pF | 84nC (ST ) | |
| IRFB18N50K | 500V | 17A | 0.26 Ω | 220W | 2830pF | 120nC (IR) | |
| SPA20N60C3 | 650V | 20A | 0.19 Ω | 200W | 2400pF | 87…114nC (IN) | |
| STP17NK40Z | 400V | 15A | 0.25 Ω | 150W | 1900pF | 65nC (ST ) | |
| STP8NK80ZFP | 800V | 6A | 1.3 Ω | 30W | 1300pF | 46nC (ST ) | |
| STP10NK60FP | 600V | 10A | 0.19 Ω | 35W | 1370pF | 50…70nC (ST ) | |
| STP14NK60FP | 600V | 13A | 0.5 Ω | 160W | 2220pF | 75nC (ST ) | |
| STP17NK40FP | 400V | 15A | 0.25 Ω | 150W | 1900pF | 65nC (ST ) | |
| STP20NM60FP | 600V | 20A | 0.29 Ω | 45W | 1500pF | 54nC (ST ) | |
| IRFP22N60K | 600V | 22A | 0.24 Ω | 370W | 3570pF | 150nC (IR) | |
| IRFP32N50K | 500V | 32A | 0.135 Ω | 460W | 5280pF | 190nC (IR) | |
| IRFPS37N50A | 500V | 36A | 0.13 Ω | 446W | 5579pF | 180nC (IR) | |
| IRFPS43N50K | 500V | 47A | 0.078 Ω | 540W | 8310pF | 350nC (IR) | |
| IRFP450 | 500V | 14A | 0.33 Ω | 190W | 2600pF | 150nC (IR) 75nC (ST ) | |
| IRFP360 | 400V | 23A | 0.2 Ω | 250W | 4000pF | 210nC (IR) | |
| IRFP460 | 500V | 20A | 0.27 Ω | 280W | 4200pF | 210nC (IR) | |
| SPW20N60C3 | 650V | 20A | 0.19 Ω | 200W | 2400pF | 87…114nC (IN) | |
| SPW35N60C3 | 650V | 34A | 0.1 Ω | 310W | 4500pF | 150…200nC (IN) | |
| SPW47N60C3 | 650V | 47A | 0.07 Ω | 415W | 6800pF | 252…320nC (IN) | |
| STW45NM50 | 550V | 45A | 0.1 Ω | 417W | 3700pF | 87…117nC (ST) | |
В этой статье будет рассмотрена миросхема IR2153, а если точнее будет изложена теоритическая основа для построения различных импульсных блоков питания. IR2153 представляет из себя высоковольтный драйвер с внутренним генератором — самотактируемый. Такой набор узлов позволяет на базе этой микросхемы организовывать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой. Все здесь описанное касается и более мощного варианта этой микросхемы IR2155. Последний год я покупаю IR2153 и IR2155 на Али, правда продавцы разные, не потому, что кто то присла брак — микросхемы заканчиваются и на страницах появляются надписи, что ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН, или страницы вообще удаляются. Поэтому ссылки будут на результаты поиска, упорядоченные по количеству заказов — так наступить в каку шансов гораздо меньше, если внимательно читать отзывы покупателей. КУПИТЬ IR2153 КУПИТЬ IR2155 Микросхема выпускается в двух типах корпусов: PDIP-8 и SOIC-8:
Функционально микросхемы IR2153 отличаются лишь установленным в планарном корпусе диода Вольтодобавки:
Функциональная схема IR2153
Функциональная схема IR2153D
Для начала рассмотрим как работает сама микросхема, а уж потом будем решать какой блок питания из нее собрать. Для начала ррасмотрим как работает сам генератор. На рисунке ниже приведен фрагмент резистивного делителя, три ОУ и RS триггер:
В первоначальный момент времени, когда только-только подали напряжение питания конденсатор С1 не заряжен на всех инвертирующих входах ОУ присутствует ноль, а на не инвертирующих положительное напряжение формируеммое резестивным делителем. В результате получается, что напряжение на иневртирующих входах меньше чем на не инвертирующих и все три ОУ на своих выхода формируют напряжение близкое к напряжению питания, т.е. лог единицу. Поскольку вход R (установка нуля) на триггере инвертирующий, то для него это будет состояние при котором он не оказывает влияние на состояние триггера, а вот на входе S будет присутствовать лог единика, устанавливающая на выходе триггера тоже лог единицу и конденсатор Ct через резистор R1 начнет заряжаться. На рисунке напряжение на Ct показанно синей линией, красной — напряжение на выходе DA1, зеленой — на выходе DA2, а розовой — на выходе RS триггера:
Как только напряжение на Ct превысит 5 В на выходе DA2 образуется лог ноль, а когда, продолжая заряжать Ct напряжение достигнет значения чуть больше 10-ти вольт лог ноль появится на выходе DA1, что в свою очередь послужит установкой RS триггера в состояние лог нуля. С этого момента Ct начнет разряжаться, так же через резистор R1 и как только напряжение на нем станет чуть меньше установленноно делитеме значения в 10 В на выходе DA1снова появится лог единица. Когда же напряжение на конденсаторе Ct станет меньше 5 В лог единица появится на выходе DA2 и переведет RS триггер в состояние единицы и Ct снова начнет заряжаться. Разумеется, что на инверсном выходе RS триггера напряжение будет иметь противоположные логические значения. Таким образом на выходах RS триггера образуются противоположные по фазе, но равные по длительности уровни лог единицы и нуля:
Поскольку длительность управляющих импульсов IR2153 зависит от скорости заряда-разряда конденсатора Сt необходимо тщательно уделить внимание промывке платы от флюса — ни каких утечек ни с выводов конденсатора, ни с печатных проводников платы не должно быть, поскольку это чревато намагничиванием сердечника силивого трансформатора и выходом из строя силовых транзисторов. Так же в микросхеме есть еще два модуля — UV DETECT
и
LOGIK
. Первый из них отвечает за запуск-остановку генераторного процесса, зависящую от напряжения питания, а второй формирует импульсы
DEAD TIME
, которые необходимы для исключения сквозного тока силового каскада. Дальше происходит разделение логических уровней — один становится управляющим верхним плечом полумоста, а второй нижним. Отличие заключается в том, что управление верхним плечом осуществляется двумя полевыми транзисторами, которые, в свою очередь, управляют «оторванным» от земли и «оторванным» от напряжения питания оконечным каскадом. Если рассматривать упрощенную принципиальную схему включения IR2153, то получается примерно так:
Выводы 8, 7 и 6 микросхемы IR2153 являются соответственно выходами VB, HO и VS, т.е. питанием управления верхним плечом, выходом оконечного каскада управления верхним плечом и минусовым проводом модуля управления верхним плечом. Внимание следует обратить на тот факт, что в момент включения управляющее напряжение присутствует на Q RS триггера, следовательно силовой транзистор нижнего плеча открыт. Через диод VD1 заряжается конденсатор С3, посколько его нижний вывод через транзистор VT2 соединен с общим проводом. Как только RS триггер микросхемы меняет свое состояние VT2 закрывается, а управляющее напряжение на выводе 7 IR2153 открывает транзистор VT1. В этот момент напряжение на выводе 6 микросхемы начинает увеличиваться и для удержания VT1 в открытом состоянии напряжение на его затворе должно быть больше чем на истоке. Поскольку сопротивление открытого транзистора равно десятым долям Ома, то и на его стоке напрежение не намного больше, чем на истоке. Получается, что удержания транзистора в открытом состоянии необходимо напряжение как минимум на 5 вольт больше, чем напряжение питания и оно действительно есть — конденсатор С3 заряжен до 15-ти вольт и именно он позволяет удерживать VT1 в открытом состоянии, поскольку запасенная в нем энергия в этот момен времени является питающим напряжение для верхнего плеча окнечного каскада микросхемы. Диод VD1 в этот моент времени не позволяет разряжаться С3 на шину питания самой микросхемы. Как только управляющий импульс на выводе 7 заканчивается транзистор VT1 закрывается и следом открывается VT2, который снова подзаряжает конденсатор С3 до напряжения 15 В.
Довольно часто параллельно конденсатору С3 любители устанавливают электролитический конденсатор емкостью от 10 до 100 мкФ, причем даже не вникая в необходимость этого конденсатора. Дело в том, что микросхема способна работать на частотах от 10 Гц до 300 кГц и необходимость данного электролита актуально лишь до частот 10 кГц и то при условии, что электролитический конденсатор будет серии WL или WZ — технологически имеют маленький ers
и больше известны как компьютерные конденсаторы с надписями золотистой или серебристой краской:
Для популярных частот преобразования, используемых при создании импульсных блоков питания частоты берут выше 40 кГц,а порой доводят до 60-80 кГц, поэтому актуальность использования электролита попросту отпадает — емкости даже 0,22 мкФ уже достаточно для открытия и удержания в открытом состоянии транзистора SPW47N60C3, который имеет емкость затвора в 6800 пкФ. Для успокоения совести ставится конденсатор на 1 мкФ, а давая поправку на то, что IR2153 не может коммутировать такие мощные транзисторы напрямую, то накопленной энергии конденсатором С3 хватит для управления транзисторами с емкостью затворов до 2000 пкФ, т.е. всеми транзисторами с максимальным током порядка 10 А ( перечень транзисторов ниже, в таблице ). Если же все таки есть сомнения, то вместо рекомендуемого 1 мкФ используйте керамический конденсатор на 4,7 мкФ, но это безсмысленно:
Было бы не справедлило не отметить, что у микросхемы IR2153 есть аналоги, т.е. микросхемы с аналогичным функциональным назначением. Это IR2151 и IR2155. Для наглядности сведем основные параметры в таблицу, а уж потом разберемся что из них лучше приготовить:
| МИКРОСХЕМА | Максимальное напряжение драйвера | Напряжение питания старта | Напряжение питания стопа | Максимальный ток для зарадки затворов силовых транзисторов / время нарастания | Максимальный ток для разрядки затворов силовых транзисторов / время спада | Напряжение внутреннего стабилитрона |
| IR2151 | 600 V | 7,7…9,2 V | 7,4…8,9 V | 100 mA / 80…120 nS | 210 mA / 40…70 nS | 14,4…16,8 V |
| IR2153 | 600 V | 8,1…9,9 V | 7,2…8,8 V | НЕ УКАЗАНО / 80…150 nS | НЕ УКАЗАНО / 45…100 nS | 14,4…16,8 V |
| IR2155 | 600 V | 7,7…9,2 V | 7,4…8,1 V | 210 mA / 80…120 nS | 420 mA / 40…70 nS | 14,4…16,8 V |
Как видно из таблицы отличия между микросхемами не очень большие — все три имеют одинаковый шунтирующий стабилитрон по питанию, напряжения питания запуска и остановки у всех трех почти одинаковая. Разница заключается лишь в максимальном токе оконечного каскада, от которого зависит какими силовыми транзисторами и на каких частотах микросхемы могут управлять. Как не странно, но самая распиаренная IR2153 оказалась не рыбой, не мясом — у нее не нормирован максимальный ток последнего каскада драйверов, да и время нарастания-спада несколько затянуто. По стоимости они тоже отличаются — IR2153 самая дешовая, а вот IR2155 сама дорогая. Частота генератора, она частота преобразования (на 2 делить не нужно) для IR2151 и IR2155 определяется по формулам, приведенным ниже, а частоту IR2153 можно определить из графика:
Для того, чтобы выяснить какими транзисторами можно управлять микросхемами IR2151, IR2153 и IR2155 следует знать параметры данных транзисторов. Наибольший интерес при состыковке микросхемы и силовых транзисторов представляет энергия затвора Qg, поскольку именно она будет влиять на мгновенные значения максимального тока драйверов микросхемы, а значит потребуется таблица с параметрами транзисторов. Здесь ОСОБОЕ
внимание следует обратить на производителя, поскольку этот параметр у разных производителей отличается. Наиболее наглядно это видно на примере транзистора IRFP450. Прекрасно понимаю, что для разового изготовления блока питания десяти-двадцати транзисторов все таки многовато, тем не менее на каждый тип транзистора повесил ссылку — обычно я покупаю там. Так что нажимайте, смотрите цены, сравнивайте с розницей и вероятностью купить левак. Разумеется я не утверждаю, что на Али только честные продавцы и весь товар наивысшего качества — жуликов везде полно. Однако если заказывать транзисторы, которые производятся непосредственно в Китае на дерьмо наскочить гораздо сложнее. И именно по этой причине я предпочитаю транзисторы STP и STW, причем даже не брезгую покупать с разборки, т.е. Б/У.
| ПОПУЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ | |||||||
| НАИМЕН-НИЕ | НАПРЯЖЕНИЕ | ТОК | СОПР-НИЕ | МОЩНОСТЬ | ЕМКОСТЬ ЗАТВОРА | Qg (ПРОИЗ-ТЕЛЬ) | КОРПУС |
| СЕТЕВЫЕ (220 V) | |||||||
| IRFBC30 | 600V | 3.6A | 1.8 Ω | 100W | 660pF | 17…23nC (ST ) | |
| IRFBC40 | 600V | 6.2A | 1 Ω | 125W | 1300pF | 38…50nC (ST ) | |
| IRF740 | 400V | 10A | 0.48 Ω | 125W | 1400pF | 35…40nC (ST ) | |
| IRF840 | 500V | 8A | 0.85 Ω | 125W | 1300pF | 39…50nC (ST ) | |
| STP8NK80Z | 800V | 6A | 1.3 Ω | 140W | 1300pF | 46nC (ST ) | |
| STP10NK60Z | 600V | 10A | 0.75 Ω | 115W | 1370pF | 50…70nC (ST ) | |
| STP14NK60Z | 600V | 13A | 0.5 Ω | 160W | 2220pF | 75nC (ST ) | |
| STP25NM50N | 550V | 22A | 0.14 Ω | 160W | 2570pF | 84nC (ST ) | |
| IRFB18N50K | 500V | 17A | 0.26 Ω | 220W | 2830pF | 120nC (IR) | |
| SPA20N60C3 | 650V | 20A | 0.19 Ω | 200W | 2400pF | 87…114nC (IN) | |
| STP17NK40Z | 400V | 15A | 0.25 Ω | 150W | 1900pF | 65nC (ST ) | |
| STP8NK80ZFP | 800V | 6A | 1.3 Ω | 30W | 1300pF | 46nC (ST ) | |
| STP10NK60FP | 600V | 10A | 0.19 Ω | 35W | 1370pF | 50…70nC (ST ) | |
| STP14NK60FP | 600V | 13A | 0.5 Ω | 160W | 2220pF | 75nC (ST ) | |
| STP17NK40FP | 400V | 15A | 0.25 Ω | 150W | 1900pF | 65nC (ST ) | |
| STP20NM60FP | 600V | 20A | 0.29 Ω | 45W | 1500pF | 54nC (ST ) | |
| IRFP22N60K | 600V | 22A | 0.24 Ω | 370W | 3570pF | 150nC (IR) | |
| IRFP32N50K | 500V | 32A | 0.135 Ω | 460W | 5280pF | 190nC (IR) | |
| IRFPS37N50A | 500V | 36A | 0.13 Ω | 446W | 5579pF | 180nC (IR) | |
| IRFPS43N50K | 500V | 47A | 0.078 Ω | 540W | 8310pF | 350nC (IR) | |
| IRFP450 | 500V | 14A | 0.33 Ω | 190W | 2600pF | 150nC (IR) 75nC (ST ) | |
| IRFP360 | 400V | 23A | 0.2 Ω | 250W | 4000pF | 210nC (IR) | |
| IRFP460 | 500V | 20A | 0.27 Ω | 280W | 4200pF | 210nC (IR) | |
| SPW20N60C3 | 650V | 20A | 0.19 Ω | 200W | 2400pF | 87…114nC (IN) | |
| SPW35N60C3 | 650V | 34A | 0.1 Ω | 310W | 4500pF | 150…200nC (IN) | |
| SPW47N60C3 | 650V | 47A | 0.07 Ω | 415W | 6800pF | 252…320nC (IN) | |
| STW45NM50 | 550V | 45A | 0.1 Ω | 417W | 3700pF | 87…117nC (ST) | |
Как известно, наиболее точно динамические свойства полевого транзистора характеризуют не значение его паразитных емкостей, а полный заряд затвора — Qg. Значение параметра Qg связывает между собой математическим путем — импульсный ток затвора с временем переключения транзистора, тем самым предоставляя возможность разработчику правильно рассчитать узел управления. К примеру, у полевого транзистора IRF840 при токе стока Is = 8 A, напряжении сток — исток Uds = 400 В и напряжении затвор — исток Ugs = 10 В полный заряд затвора равен Qg = 63 нКл. При неизменно напряжении затвор — исток заряд затвора уменьшается с увеличением тока стока Is и с уменьшением напряжения сток — исток Ugs. Произведем расчет параметров схемы управления при условии, что необходимо достигнуть времени включения транзистора ton = 120 нс. Для этого ток управления драйвера должен иметь значение:
Ig = Qg / ton = 63 х 10-9 / 120 х 10–9 = 0,525 (A) (1)
При амплитуде импульсов управляющего напряжения на затворе Ug = 15 В сумма выходного сопротивления драйвера и сопротивления ограничительного резистора не должна превышать:
Rmax = Ug / Ig = 15 / 0,525 = 29 (Ом) (2)
Расчитаем выходное выходное сопротивление драйверного каскада для микросхемы IR2155:
Ron = Ucc / Imax = 15V / 210mA = 71,43 ohms Roff = Ucc / Imax = 15V / 420mA = 33,71 ohms
Учитывая расчетное значение по формуле (2) Rmax = 29 Ом приходим к заключению, что с драйвером IR2155 заданное быстродействие транзистора IRF840 получить невозможно. Если в цепи затвора будет установлен резистор Rg = 22 Ом, время включении транзистора определим следующим образом:
REon = Ron + Rgate, где RE — суммарное сопротивление, Rout — выходное сопротивление драйвера, Rgate — сопротивление, установленное в цепь затвора силового транзистора = 71,43 + 22 = 93,43 ohms; Ion = Ug / REon, где Ion — ток открытия, Ug — величина управляющего напряжения затвора = 15 / 93,43 = 160mA; ton = Qg / Ion = 63 х 10-9 / 0,16 = 392nS Время выключения можно расчитать используюя теже формулы: REoff = Rout + Rgate, где RE — суммарное сопротивление, Rout — выходное сопротивление драйвера, Rgate — сопротивление, установленное в цепь затвора силового транзистора = 36,71 + 22 = 57,71 ohms; Ioff = Ug / REoff, где Ioff — ток открытия, Ug — величина управляющего напряжения затвора = 15 / 58 = 259mA; toff = Qg / Ioff = 63 х 10-9 / 0,26 = 242nS К получившимся величинам необходимо добавить время собственного открытия — закрытия транзистора в результате чего реальное время ton составит 392 + 40 = 432nS, а toff 242 + 80 = 322nS. Теперь осталось убедится в том, что один силовой транзистор успеет полность закрыться до того, как второй начнет открываться. Для этого сложим ton и toff получая 432 + 322 = 754 nS, т.е. 0,754 µS. Для чего это нужно? Дело в том, что у любой из микросхем, будь то IR2151, или IR2153, или IR2155 фиксированное значение DEAD TIME
, которое составляет 1,2 µS и не зависит от частоты задающего генератора. В даташнике упоминается, что Deadtime (typ.) 1.2 µs, но там же приводится и сильно смущающий рисунок из которого напрашивается вывод, что
DEAD TIME
составляет 10% от длительности управляющего импульса:
Чтобы развеять сомнения была включена микросхема и подключен к ней двухканальный осцилограф:
Питание составляло 15 V, а частота получилась 96 кГц. Как видно из фотографии при развертке 1 µS длительность паузы составляет совсем немного больше одного деления, что как раз и соответсвует примерно 1,2 µS. Далее уменьшаем частоту и видим следующее:
Как видно из фото при частоте 47 кГц время паузы практически не изменилось, следовательно вывеска, гласящая, что Deadtime (typ.) 1.2 µs является истинной. Поскольку микросхем уже работала нельзя было удержаться еще от одного эксперимента — снизить напряжение питания, чтобы убедиться, что частота генератора увеличится. В результате получилась следующая картинка:
Однако ожидания не оправдались — вместо увеличения частоты произошло ее уменьшение, причем менее чем на 2%, чем вообще можно принебречь и отметить, что микросхема IR2153 держит частоту достаточно стабильно — напряжение питания изменилось более чем на 30%. Так же следует отметить, что несколько увеличилось время паузы. Этот факт несколько радует — при уменьшении управляющего напряжения немного увелифивается время открытия — закрытия силовых транзисторов и увеличение паузы в данном случае будет весьма полезным. Так же было выяснено, что UV DETECT
прекрасно справляется со своей функцией — при дальнейшем снижении напряжения питания генератор останавливался, а при увеличии микросхема снова запускалась. Теперь вернемся к нашей математике по результатам которой мы выснили, что при установленных в затворах резисторах на 22 Ома время закрытия и открытия у нас равно 0,754 µS для транзистора IRF840, что меньше паузы в 1,2 µS, дающую самой микросхемой. Таким образом при микросхема IR2155 через резисторы 22 Ома вполне нормально сможет управлять IRF840, а вот IR2151 скорей всего прикажет долго жить, поскольку для закрытия — открытия транзисторов нам потребовался ток в 259 mA и 160 mA соответсвенно, а у нее максимальные значения составляют 210 mA и 100 ma. Конечно же можно увеличить сопротивления, установленные в затворы силовых транзисторов, но в этом случае существует риск выйти за пределы
DEAD TIME
. Чтобы не заниматься гаданием на кофейной гуще была составлена таблица в EXCEL, которую можно взять ЗДЕСЬ. Подразумевается, что напряжение питание микросхемы составляет 15 В. Для снижения коммутационных помех и некоторого уменьшения времени закрывания силовых транзисторов в импульсных блоках питания используют шунтирование либо силового транзистора последовательно сединенными резистором и конденсатором, либо такой же цепочкой шунтируют сам силовой трансформатор. Данный узел называется снаббером. Резистор снабберной цепи выбирают номиналом в 5–10 раз больше сопротивления сток — исток полевого транзистора в открытом состоянии. Емкость конденсатора цепи определяется из выражения: С = tdt/30 х R где tdt — время паузы на переключения верхнего и нижнего транзисторов. Исходя из того, что продолжительность переходного процесса, равная 3RC, должна быть 10 раз меньше длительности значения мертвого времени tdt. Демпфирование задерживает моменты открывания и закрывания полевого транзистора относительно перепадов управляющего напряжения на его затворе и уменьшает скорость изменения напряжения между стоком и затвором. В итоге пиковые значения импульсов затекающего тока меньше, а их длительность больше. Почти не изменяя времени включения, демпфирующая цепь заметно уменьшает время выключения полевого транзистора и ограничивает спектр создаваемых радиопомех.
С теорией немного разобрались, можно приступить и практическим схемам.
Самой простой схемой импульсного блока питания на IR2153 является электронный трансформатор с минимумом функций:
В схеме нет ни каких дополнительных функций, а вторичное двуполярное питание формируется двумя выпрямителями со средней точкой и парой сдвоенных диодов Шотки. Емкость конденсатора С3 определяется из расчета 1 мкФ емкости на 1 Вт нагрузки. Конденсаторы С7 и С8 равной емкости и распологаются в пределах от 1 мкФ до 2,2 мкФ. Мощность зависит от используемого сердечника и максимального тока силовых транзисторов и теоритически может достигать 1500 Вт. Однако это только ТЕОРИТИЧЕСКИ
, исходя из того, что к трансформатору прилагается 155 В переменного напряжения, а максимальный ток STP10NK60Z достигает 10А. На практике же во всех даташитах указанно снижение максимального тока в зависимости от температуры кристалла транзистора и для транзистора STP10NK60Z максимальный ток составляет 10 А при температуре кристалла 25 град Цельсия. При температуре кристалла в 100 град Цельсия максимальный ток уже составляет 5,7 А и речь идет именно о температуре кристалла, а не теплоотводящего фланца и уж тем более о температуре радиатора. Следовательно максимальную мощность следует выбирать исходя из максвимального тока транзистора деленного на 3, если это блок питания для усилителя мощности и деленного на 4, если это блок питания для постоянной нагрузки, например ламп накаливания. Учитывая сказанное выше получаем, что для усилителя мощности можно получить импульсный блок питания мощностью 10 / 3 = 3,3А, 3,3А х 155В = 511Вт. Для постоянной нагрузки получаем блок питания 10 / 4 = 2,5 А, 2,5 А х 155В = 387Вт. И в том и в другом случае используется 100% КПД, чего в природе не бывает. Кроме этого, если исходить из того, что 1 мкФ емкости первичного питания на 1 Вт мощности нагрузки, то нам потребуется конденсатор, или конденсаторы емкостью 1500 мкФ, а такую емкость заряжать уже нужно через системы софт-старта. Импульсный блок питания с защитой от перегрезки и софтстартом по вторичному питанию представлен на следующей схеме:
Прежде всего в данном блоке питания присутствует защита от перегрузки, выполненная на трансформаторе тока. Подробности о расчете трансформатора тока можно почитать ЗДЕСЬ. Однако в подавляющем большинстве случаев вполне достаточно ферритового кольца диаметром 12…16 мм, на котором в два провода мотается порядка 60…80 витков. Диаметр 0,1…0,15 мм. Затем начало одной обмотки осединяется с концов второй. Это и есть вторичная обмотка. Первичная обмотка содержит один-два, иногда удобней полтора витка. Так же в схеме уменьшены номиналы резистор R4 и R6, чтобы расширить диапазон питающего первичного напряжения (180…240В). Чтобы не перегружать установленный в микросхему стабилитрон в схеме имеется отдельный стабилитрон мощностью 1,3 Вт на 15 В. Кроме этого в блок питания введен софт-старт для вторичного питания, что позволило увеличить емкости фильтров вторичного питания до 1000 мкФ при выходном напряжении ±80 В. Без этой системы блок питания входил в защиту в момент включения. Принцип действия защиты основан на работе IR2153 на повышенной частоте в момент включения. Это вызывает потери в трансформаторе и он не способен отдать в нагрузку максимальную мощность. Как только началась генерация через делитель R8-R9 напряжение, подаваемое на трансформатор попадает на детектор VD5 и VD7 и начинается зарядка конденсатора С7. Как только напряжение станет досточным для открытия VT1 к частотозадающей цепочки микросхемы подключается С3 и микросхема выходит на рабочую частоту. Так же введены дополнительные индуктивности по первичному и вторичному напряжениям. Индуктивность по первичному питанию уменьшает помехи, создаваемые блоком питания и уходящие в сеть 220В, а по вторичному — снижают ВЧ пульсации на нагрузке. В данном варианте имеется еще два дополнительных вторичных питания. Первое предназначено для запитки компьтерного двенадцативольтового куллера, а второе — для питания предварительных каскадов усилителя мощности. Еще один подвариант схемы — импульсный блок питания с однополярным выходным напряжением:
Разумеется, что вторичная обмотка расчитывает на то напряжение, которое необходимо. Блок питания можно запаять на той же плате не монтируюя элементы, которых на схеме нет.
Следующий вариант импульсного блока питания способен отдать в нагрузку порядка 1500 Вт и содержит системы мягкого старта как по первичному питанию, так и по вторичному, имеет защиту от перегрузки и напряжение для куллера принудительного охлаждения. Проблема управления мощными силовыми транзисторами решена использованием эмиттерных повторителей на транзистора VT1 и VT2, которые разряжают емкость затворов мощных транзисторов через себя:
Подобное форсирование закрытия силовых транзисторов позволяет использовать довольно мощные экземпляры, такие как IRFPS37N50A, SPW35N60C3, не говоря уже о IRFP360 и IRFP460. В момент включения напряжение на диодный мост первичного питания подается через резистор R1, поскольку контакты реле К1 разомкнуты. Далее напряжение, через R5 подается на микросхему и через R11 и R12 на вывод обмотки реле. Однако напряжение увеличивается постепенно — С10 достаточно большой емкости. Со второй обмотки реле напряжение поступает на стабилитрон и тиристор VS2. Как только напряжение достигнет 13 В его уже будет достаточно, чтобы пройдя 12-ти вольтовый стабилитрон открыть VS2. Тут следует напомнить, что IR2155 стартует при напряжении питания примерно в 9 В, следовательно на момент открытитя VS2 через IR2155 уже будет генерировать управляющие импульсы, только в первичную обмотку они будут попадать через резистор R17 и конденсатор С14, поскольку вторая группа контактов реле К1 тоже разомкнута. Это существенно ограничит ток заряда конденсаторов фильтров вторичного питания. Как только тиристор VS2 откроется на обмотку реле будет подано напряжение и обе контактные группы замкнуться. Первая зашунтирует токоограничиваюй резистор R1, а вторая — R17 и С14. На силовом трансформаторе имеет служебная обмотка и выпрямитель на диодах VD10 и VD11 с которых и будет питаться реле, а так же дополнительная подпитка микросхемы. R14 служит для ограничения тока вентилятора принудительного охлаждения. Используемые тиристоры VS1 и VS2 — MCR100-8 или аналогичные в корпусе ТО-92 Ну и под занавес этой страницы еще одна схема все на той же IR2155, но на этот раз она будет выполнять роль стабилизатора напряжения:
Последней авторской схемой с использованием IR2155 будет схема автомобильно преобразователя напряжения в которой IR2155 будет выполнять роль управляющего элемена преобразователя со средней точкой. В данной схеме драйвер верхнего плеча подключен к напряжению питания микросхемы и общем проводу, что позволяет ему управлять транзистором VT6:
Как и в предудущем варианте закрытие силовых транзисторов производится биполярами VT4 и VT5. Схема оснащена софтстартом вторичного напряжения на VT1. Старт производится от бортовой сети автомобиля а дальше питание осуществляется стабилизированным напряжением 15 В вормируемым диодами VD8, VD9, резистором R10 и стабилитроном VD6. В данной схеме есть еще один довольно любопытный элемент — tC. Это защита от перегрева радиатора, которую можно использовать практически с любыми преобразователями. Однозначного названия найти не удалось, в простонародье это тепловой предохранитель самовостанавливающийся, в прайсах имеет обычно обозначение KSD301. Используется во многих бытовых электроприборах в качестве защитного или регулирующего температуру элемента, поскольку выпускаются с различной температурой срабатывания. Выглядит этот предохранитель так:
Как только температура радиатора достигнет предела отключения предохранителя управляющее напряжение с точки REM будет снято и преобразователь выключится. После снижение температуры на 5-10 градусов предохранитель востановится и подаст управляющее напряжение и преобразователь снова запустится. Этот же термопредохранитель, ну или термореле можно использовать и в сетевых блоках питания контролируя температуру радиатора и отключая питание, желательно низковольтное, идущее на микросхему — термореле так дольше проработает. Купить KSD301 можно ЗДЕСЬ. VD4, VD5 — быстрые диоды из серии SF16, HER106 и т.д. В схему можно ввести защиту от перегрузку, но во время ее разработки основной упор делался на миниатюризацию — даже узел софтстарта был под большим вопросом. Изготовление моточных деталей и печатные платы описаны на следующих страницах статьи. Ну и под занавес несколько схем импульсных блоков питания, найденых в интернете. Схема №6 взята с сайта «ПАЯЛЬНИК»:
Защита организована на падении напряжении на резисторах R10-R11, однако она отслеживает ток протекающий только через транзитор VT4. В принципе ни чего страшного но все же желательно следить за обоими транзиторами. Как было сказанно выше большая емкость вольтодабавки смысла не имеет и автор использовал конденсатор на 0,68 мФ (С7).
Следующая схема сетевого преобразователя примечательна тем, что на силовом трансформаторе имеется дополнительная обмотка дя питания самой микросхемы IR2153. Так же введена индуктивность L3, уменьшающая ударные процессы в трансформаторе:
В следующем блоке питания на самотактируемом драйвере IR2153 емкость вольтодобавочного конденсатора сведена до минимальной достаточности 0,22 мкф (С10). Питание микросхемы осуществляется с искуственной средней точки силового трансформатора, что не принципиально. Защиты от перегрузки нет, форма подаваемого в силовой трансформатор напряжения немного корретируется индуктивностью L1:
Подбирая схемы для этой статьи попалась и вот такая. Идея заключается в использовании двух IR2153 в мостовом преобразователе. Идея автора вполне понятна — выход RS триггера подается на вход Ct и по логике на выходах ведомой микросхемы должны образоваться управляющие импульсы противоположные по фазе. Идея заинтргировала и был проден следственный эксперимент на тему проверки работоспособности. Получить устойчивые управляющие импульсы на выходах IC2 не удалось — либо работал верхний драйвер, либо нижний. Кроме этого сдивагалсь фаза пауза DEAD TIME
, на одной микросхеме отностительно другой, что существенно снизит КПД и от идеи были вынуждены отказаться.
Отличительная черта следующего блока питания на IR2153 заключается в том, что если он и будет работать, то работа эта сродни пороховой бочке. Прежде всего бросилась в глаза дополнительная обмотка на силовом трансформаторе для питания самой IR2153. Однако после диодов D3 и D6 нет токоограничивающего резистора, а это означает, что пятнадцативольтовый стабилитрон, находящийся внутри микросхемы будет ОЧЕНЬ сильно нагружен. Что произойдет при его перегреве и тепловом пробое можно только гадать. Защита от перегрузки на VT3 шунтирует время задающий конденсатор С13, что вполне приемелемо.
Эта схема импульсного блока питания способна развивать довольно большую мощность, поскольку после выходного каскада микросхемы установлены дополнительные эмиттерные повторители на биполярных транзисторах которые собственно управляют затворами силовых транзисторов. В этом варианте максимальная мощность преобразователя уже будет зависеть от максимального тока биполярных транзисторов и максимального тока силовых полевиков. Поскольку выросло потребление на переключение силовых транзисторов емкость конденсатора вольтодобавки увеличина до 2,2 мкФ.
Последний приемлемый вариант схемы истоника питания на IR2153 не представляет собой ни чего уникального. Правда автор зачем то уж слишком уменьшил сопротивление резисторов в затворах силовых транзисторов и установил стабилитроны D2 и D3, назначение которых весьма не понятно. Кроме этого емкость С11 слишком мала, хотя возможно речь идет о резонансном преобразователе.
Есть еще один вариант импульсного блока питания с использованием IR2155 и именно для управления мостовым преобразвателем. Но там микросхема управляет силовыми транзисторами через дополнительный драйвер и согласующий трансформатор и речь идет об индукционной плавке металлов, поэтому этот вариант заслуживает отдельной страницы, а всем кто понял хотя бы половину из прочитанного стоит переходить на страницу с ПЕЧАТНЫМИ ПЛАТАМИ.
Настоятельно рекомендую почитать: РАСЧЕТЫ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ В EXCEL
ВИДЕОИНСТРУКЦИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ СБОРКЕ ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА БАЗЕ IR2153 ИЛИ IR2155
Несколько слов об изготовлении импульсных трансформаторов:
Как определить количество витков не зная марку феррита:
Несколько ньансов при сборке блока питания на IR2153:
Последним будет ролик о том как сделать блок питания на IR2155, причем со стабилизацией выходного напряжения. В ролике подробно расписано каким образом производится стабилизация, даны варианты организации стабилизации выходного напряжения или тока.
Термоскотч я покупал на Алиэкспресс, если конкретно, то продавец указан тут.
Адрес администрации сайта
Возможные изменения
Частота колебаний генератора регулируется потенциометром и охватывает диапазон от 10 кГц до 100 кГц, скважность 50%.
Полезное: Домашний усилитель звука для колонок своими руками
Готовый БП на IR2153
Естественно и другие МОП-транзисторы или IGBT могут быть использованы в приведённых схемах. Не забывайте, что транзисторы требуют большого размера радиатор. можно по ссылке.
Использование и злоупотребление IR2153 для фидеров до 1,5кВт
Этот пункт будет рассмотрен в руководстве IR2153, или лучше будет теоретически представлены в качестве основы для построения различных импульсных источников питания. IR2153 Это драйвер высокого напряжения с внутренним генератором. Это позволяет реализовать импульсные источники питания мощностью до 1,5 кВт основанный на полу-мостовые схемы с минимальной схемой.
Учитывая, что говорят в статье IR2153 и в названии также присутствуют модели IR2151 и IR2155 эй
сделал таблицу в котором освещаются основные различия,
они являются взаимозаменяемыми, пока силы, вовлеченные не не высокие, но пока мы не ниже 300W ничто не мешает вам без разбора использовать один из трех, если вы не хотите рисковать, вы все равно должны получить сильнейший IR2155.
В статье также я объясняю, что эти различия и когда использовать шаблон вместо другого.
Есть два варианта одного и того же интегрированного, они отличаются только в присутствии диода от напряжения повышающего:
Блок-схема IR2153
функциональная схема IR2153D с внутренней диод D1
На приведенном ниже рисунке показан входной каскад состоит из трех ОУ и флип-флоп SR:
Сначала я не заметил, ragionandoci некоторые умственный туман исчез, и я понял, где я видел подобную схему, поворачивает повороты даже на расстоянии 50 лет продолжают использовать 555!!
Блок-схема 555
Первоначально, когда вы применить напряжение С1 разряжается, и инвертирующий вход операционного усилителя равен нулю, и не-неинвертирующий вход имеет положительное напряжение, представленное резистивный делитель. Результатом является то, что все три имеют выходное напряжение на логическом уровне одного. Поскольку вход R активен при нулевом уровне не оказывает никакого влияния на выходном состоянии, но на входе S будет установить выходную Q из триггера, что C1 начинает заряжать через резистор R1.
Ход напряжения на Ct показан синей линией, красный в выходном напряжении OP1, зеленый на выходе Op2, Роза, выход Q из триггера, а выход Q горчица отказано.
Как только напряжение на Ct превышает 5 Выход V О.П.2 в ноль, продолжая загружать C1 напряжение достигает значения несколько выше, чем в 10 Вольт и на этот раз стремится к нулю выход OP1, который, в свою очередь, приводит к нулю выходного сигнала Q триггера. С этой точки С1 начинает разряжаться через резистор R1, и как только напряжение на нем будет немного «меньше 10В l’Uscita На1 возвращается 1. Когда напряжение на конденсаторе Ct становится менее 5V выход Op2 сбросит флип-флоп и перезапуска зарядки Ct.
В чипе имеются два дополнительных модулей УФ ОБНАРУЖЕНИЕ
е
LOGIC.
Первый из них отвечает за включение процесса зарядки на C1 только при превышении определенного напряжения источника питания и генерирует вторые импульсы задержки, которые необходимы для предотвращения оба окончаний являются проводящими, в то же время с помощью короткого замыкания источника питания через силовой каскад.Далее происходит разделение логических уровней для средней и верхней палубы до нижнего одного.
Рассмотрим типичную упрощенную схему из IR2153:
Я приколоть 8, 7 е 6, соответственно, является выходом VB, HO и В.С., то есть, управление питанием верхняя ветвь (VB), пилотирование заключительного этапа (HO) а отрицательный верхней ветви модуля управления (В.С.). Следует обратить внимание на тот факт, что, когда нижняя ветвь активна, диод D1 начинает загружать C3 факт с Т2 в состоянии проводимости, конденсатор практически соединен с землей. После того, как выходные сигналы изменения состояния Т2 изоляты , и HO через T1 переходит в состояние проводимости. В этот момент, напряжение на VS начинает увеличиваться до уровня общей положительной мощности, при условии, что Т1 в этих условиях имеет сопротивление десятых Ом.
Оказывается, что содержание проводящего транзистора требует напряжения на затворе, по меньшей мере 8 вольт выше, чем напряжение питания, Она обеспечивает точно С3 загружены 15 вольт, что позволяет сохранить T1 проводящими, благодаря энергии, запасенной в нем, когда Т2 была токопроводящие благодаря D1. В этой фазе, то же диод не позволяет выполнять конденсатор на тот же источник питания. Как только штифт на импульсном управлении 7 завершает транзистор Т1 открывается и закрывается на его месте Т2, снова заряжается конденсатор С3 до напряжения 15 V. Значение С3 в значительной степени зависит от времени, в котором оно проводящая Т1. Вы должны избегать использования электролита для рабочих частот выше 10KHz, В то время как такой Ic способен работать с 10Гц 300 кГц.
Работа практически с 40 е 80kHz при использовании, будет достаточно мощности 220нФ , чтобы убедиться, что вы выбираете значение 1мкФ. Частота генератора, Это может быть определено из этого графика в данных интегрированной, для удобства прилагаю копию.
Выбор соответствующего MOSFET
В таблице ниже я кратко характеристики наиболее часто используемого МОП-транзистора, что я нашел вокруг этого интегрированного. Полезным в случае, если вы должны искать эквивалент в случае обрывов, просеивания в таблице мы можем выбирать между моделями в нашем распоряжении, которые, хотя и не точно эквивалентно идет хорошо в любом случае.
Он может быть использован для питания дизайна с нуля.
Расчет относительного сопротивления затвора
Как известно, динамические свойства полевого транзистора не характеризуются более точно по значению его паразитных емкостей, а от полного заряда затвора Qg-. Значение параметра Qg математически связанно между собой импульсным током с затвором времени переключения транзистора, что позволяет разработчику правильно вычислить узел управления. Возьмем, например, МОП-транзисторы IRF840 очень часто и присутствует в таблице.
С текущего Id сливного = 8 A, сток-исток Vds = 400 В и напряжение затвор-исток Vgs = 10 V, заряд затвора Qg является = 63 нКл.
Следует уточнить, что с той же Vgs, заряд затвора уменьшается с увеличением тока Id и дренажным с уменьшением напряжения Vds, в расчетах видно, что оба напряжения постоянны для хорошего принимают значение, заданное изготовителем, небольшие изменения не влияют на конечный результат вычислений. Мы будем рассчитать параметры схемы управления, при условии, что необходимо, чтобы достичь времени включения транзистора т = 120 нс. Для этого, текущий контроль водитель должен иметь значение:
Т = Qg / т = 63 Икс 10-9/ 120 х = 10-9 0.525 (A) (1)
Когда амплитуда импульсов управляющего напряжения на затворе Vg = 15 V, сумма выходного сопротивления драйвера и сопротивление ограничительного резистора не должна превышать:
Rmax = Vg / Ig = 15 / 0.525 знак равно 29 (ом) (2)
Вычислим выходное сопротивление каскада в выходе драйвера для чипа IR2155:
Рон = Vcc / Imax = 15V / 210мА = 71,43 ом Рофф = Vcc / Imax = 15V / 420мА = 35,71 ом
Принимая во внимание значение рассчитывается по формуле (2) Rmax = 29 ом, мы приходим к выводу, что указанная скорость транзистора IRF840 Это не может быть получено IR2155 водителя. Если в цепи затвора, резистор Rg установлен = 22 ом, время зажигания транзистора определяется следующим образом:
Reon = Rg + RF, голубь
RE = полное сопротивление
Rf = выходной импеданс драйвера,
Rg = внешнее сопротивление в цепи затвора силового транзистора
Reon = + 71,43 знак равно 93,43 ом; Ион = Vg / RE, голубь
Ион = ток привода
Vg = значение управляющего напряжения на затворе
Ion = 15 / 93,43 = 160mA; т = Qg / Ion = 63 Икс 10-9 / 0,16 знак равно 392 нСм Время сна может быть вычислено с указанными выше формулами:
REoff = Rf + Rg = 35,71 + 22 знак равно 57,71 ом;
Иофф = Vg / Reoff = 15/58 = 259mA
Тср = Qg / Иофф = 63 Икс 10-9 / 0,26 = 242nS Для того, чтобы получить значение реального времени, необходимо добавить время, которое физически использует транзистор для перехода от одного этапа к другому, и это 40ns для по условию и 80ns для этого будет выключено в реальное время
тон 392 + 40 = 432nS, е Тофф 242 + 80 = 322nS.
Теперь остается определить, будет ли мощность транзистора есть время, чтобы полностью закрыть перед вторым началом, чтобы открыть. Тал штраф, мы добавим Ton и TOff, чтобы получить 432 + 322 знак равно 754 нСм, что эквивалентно 0,754 мкСм.
Из данных видно, что DEAD TIME
IR2151 не может быть использован, как это 0,6 мкСм.
В техническом описании говорится, что Deadtime (совет.) Это является фиксированным и зависит от модели, но есть и очень неловко фигура, из которой он выходит, что DEAD TIME
является 10% длительности импульса управления:
Чтобы развеять сомнения, Я сделал некоторые испытания с двухканальным осциллографом на основную схему, чтобы увидеть, что вышло, любопытство ребенка для вещей мне не new’ve никогда не терял, это результат:
Власть 15 В, а частота была 95 кГц. Как вы можете видеть на фотографиях, с разверткой 1 мкСм, длина паузы немного «больше, чем одно деление, что точно соответствует 1,2 мкСм. Кроме того, снижение частоты можно рассматривать следующим образом:
Как вы можете видеть на картинке частоты 47 кГц, время паузы практически не меняется, то та часть, которая говорит, что Мертвое время (совет.) 1,2 мС верно. Так как схемы уже функционируют, это было невозможно сдержать еще один эксперимент, снижение напряжения питания для того, чтобы частота генератора не увеличивала. Результатом является следующее изображение:
однако, ожидания не оправдались, вместо увеличения частоты я стал свидетелем ее сокращения, К счастью, однако, изменение меньше 2%.
Значения незначительны, учитывая изменения в поставках более 30%. Следует также отметить, что время паузы немного увеличивается. Этот факт является достаточно хорошим, когда управляющее напряжение уменьшается незначительно изменяя открытия и закрытие времени из силовых транзисторов и увеличить разрыв в этом случае очень полезно. Обратите внимание, что УФ ОБНАРУЖЕНИЕ
с функцией, блокирует генератор в случае чрезмерного снижения источника питания, а затем повторно активировать чип, когда она выходит за рамки минимального уровня. Теперь вернемся к нашему примеру, с затворным резистором 22 закрытие Ом и открытие еще 0,754 мкС кон IRF840, это значение меньше, чем пауза 1,2 нас, Типичные сам чип. так, с IR2155 и IR2153 через резисторы 22 Ом может контролировать IRF840, но, конечно, IR2151 будет отброшен, а также слишком низкое мертвое время, потому что транзисторы должны быть в курсе 259 м и 160 мА, в то время как IR2151 имеет максимальное значение 210 м и 100 мама. очевидно, можно увеличить сопротивление, установленное в воротах силового транзистора, но в этом случае есть риск выйти за пределы мертвого времени. Для того, чтобы уменьшить шум переключения силовых транзисторов в импульсном источнике питании использует шунт резистор последовательно с конденсатором параллельно обмотки трансформатора. Этот узел называется демпфер. Резистор диапазона подавления выбирается с помощью оценки 5-10 раз больше, чем сопротивление сток-исток полевого МОП-транзистора.
Емкость определяется выражением: С = ТДТ / 30 х R ТДТ является время выключения верхнего и нижнего транзистора.
Исходя из того, что длительность переходного составляют 3RC, должен быть 10 раз меньше, чем продолжительность ТДТ. Демпфер задерживая моменты открытия и закрытия колебаний напряжения управления полевого транзистора по отношению к ее двери и уменьшает скорость изменения напряжения между стоком и затвором. В результате, пиковые значения импульсных токовых импульсов являются незначительными, и срок их службы больше. Почти без изменения Пошагового на период, Схема демпфирования значительно снижает FET время выключения и ограничивает спектр помех, создаваемых, Вы можете найти его в положении обращается indifferemtemente или непосредственно параллельно обмотке trasgormatore, различия между этими двумя конфигурациями являются настолько маргинальными, чтобы считать взаимозаменяемыми на практике.
Вот некоторые практические модели видели вокруг.
Почти ни одна из следующих схем числа витков в трансформаторах указываются, потому что они должны быть рассчитаны в зависимости от характеристик самого трансформатора, а также потому, что в большинстве случаев шаблоны, которые я нашел не определены. Самый простой импульсный источник питания с IR2153 Это электронный трансформатор с минимальными функциями:
в схеме 1, нет никаких дополнительных функций, и вторичный образованны два биполярных выпрямителей питания, состоящих из пары двойных диодов Шоттки. Возможность 220 мкФ Выход к мосту вычисляется с эмпирической формулой 1 мкФ в расчете на ватт на нагрузке. В этом случае используется для стереофонического усилителя 100W для каждого канала. Два конденсатора 2и2 на первичной обмотке трансформатора размещены в диапазоне от 1 2и2 .
Мощность зависит от сердечника трансформатора, а максимальный ток силовых транзисторов и в теории может достигать 1500 ватт. на практике, в этой схеме зависит от максимального тока от температуры транзистора STP10NK60Z, максимальный ток 10 A Если у вас есть только 25 степени. Когда температура соли кремниевой 100 градусов сводится к 5,7A, и говорить о температуре кремния, а не от температуры радиатора. Таким образом, максимальная мощность должна быть выбрана в соответствии с разделенным током транзистора 3, если вы кормите усилитель мощности и разделить на 4, если один питает постоянную нагрузку, такие, как лампы накаливания. При этом теоретически можно привести усилитель
10/3 = 3,3а 3,3а х = 155V 511W totali.
При постоянной нагрузке 10/4 знак равно 2,5 A 2,5 А х = 155V 387W.
Из расчетов делаются ссылка на фиксированное напряжение 155V, где оно происходит от этого значения? Это происходит от эффективного напряжения на сглаживающий конденсатор при максимальной мощности, значение является эмпирическим, но, Это не очень отличается от реальной стоимости и позволяет упростить нашу жизнь без слишком больших отклонений от реального.
В обоих случаях теоретизирует выход 100%, что не может быть достигнуто .
также, желая получить максимальную мощность 1500W учитывая необходимость 1 мкФ емкости первичного источника питания для каждого ватт мощности на нагрузке, Она нуждается в одной или нескольких конденсаторов, чтобы добраться до 1500 мкФ Всего и загрузить их должно быть плавным пуском, чтобы не прыгать счетчик на каждом коммутаторе.
больше мощности и защиты по току в схеме 2:
Это реализуется с помощью защиты от перегрузки благодаря трансформатору тока. В большинстве случаев используются ферритовое кольцо с диаметром 12 а 16 мм, в которой охвачены 60 а 80 бифилярные катушки изолированного провода диаметра 0,1 мм. Для того, чтобы сформировать обмотку центрального отвода для вторичного. Первичная обмотка выполнена путем намотки от одного до двух катушек, Иногда для удобства и это делает поворот и половину, когда он вступает в функции снижает мощность интегральной схемы в результате чего, благодаря внутренней защите останавливая вождения окончательного. После scaricatosi электролита SCR выключается и реформам права вернуть власть запустить окончательную регулярные. Два резистора 62К параллельно позволяют кормить интегрированным с хорошей первичной экскурсией питания (180 … 240V). Для того, чтобы не перегружать внутренний диод Зенера, если он использует внешний из 1,3 W 15 V. Дополнительный контур на основе вокруг нижнего транзистора позволяет постепенное начало с более низкой частотой, до полного заряда в ± 80 V конденсаторов 1000 мкФ.
С делителем 330K-4k7 и диоды, подключенные к нему загружают первоначально из электролитической 4U7, такое напряжение затвора транзистора в который увеличивает мощность генератора, достаточно времени, чтобы зарядить конденсаторы тоже без перегрузки трансформатора феррита.
По истечении этого времени остров транзистор и интегрированный обратно работает на своей рабочей частоте.
Наличие сети снабберного устраняет большую часть помех, вызванных фидера.
Еще один вариант импульсного источника питания, способный обеспечить к нагрузке 1500 W содержит систему плавного пуска для основного источника питания в то время как вторичные имеет защиту от перегрузки, Также он создает напряжение для вентилятора для принудительной вентиляции охлаждающего ребра. Проблема быстрого отключения силового транзистора решается с помощью двух транзисторов BD138, они разряжать емкость затвора полевого МОП-транзистора с предельной простотой.
Такая система позволяет использовать сравнительно мощные элементы, как IRFPS37N50A, SPW35N60C3, не говоря уже и IRFP360 о IRFP460. На момент первичного напряжения зажигания на диодном мосте мощности поступает через резистор 360 ом, так как реле размыкаются. также, напряжение на резисторе 47К Применяется для чипа, одновременно с помощью двух резисторов 33 да 360 которые относятся к терминалу FAN и обмотку реле. С ними, конденсатор заряжается постепенно от 100мкФ Так как вторая часть обмотки реле является часть стабилитрона и И только этим напряжение достигает 13V Это вызовет ОПЗ, которые возбуждают реле. Здесь вы должны помнить, что IR2155 уже начинает работать с напряжением питания приблизительно 9 V, то при возбуждении реле это уже работает путем генерации управляющих импульсов для приведения в движение первичного.
Пилотирование, что происходит при пониженной мощности видно, что при открытом реле проходит через резистор 360. Очень важно, что трюк, чтобы ограничить зарядный ток вторичных источников питания конденсаторов фильтра. После того, как катушка реле запитываются тиристором его контакты шунтировать как ограничивающие резисторы. В трансформаторе предусмотрена дополнительные обмотки для подачи охлаждающего вентилятора (ПОКЛОННИК), его сопротивление с ограничением тока.
В последнее время я был необходим низкий стабилизатор напряжения, но начина с высоким начальным напр жением, ниже одно элегантное решение этой проблемы, МОП-транзистор Т2 эксплуатируется, как если бы это был диод, когда вы поднимаетесь напряженность быстро найти диоды, которые выдерживают высокие токи, конечно, дороже, чем обычный MOSFET.
схема 5 используя IR2155 для цепи напряжения усилителя. В этой схеме, высокий драйвер подключен к напряжению питания:
Как и в предыдущем варианте, замыкание силовых транзисторов выполнен с двумя BD140. Первоначально часть края батареи автомобиля с 12V, а затем подается напряжение стабилизируется на 15 В через диоды подавления дополнительного напряжения, ограничивающий резистор и стабилитрон стабилизация напряжения питания встроенного. Не присутствует в диаграмме существует термовыключатель должно быть зафиксировано в ребрах, он остановит напряжение REM при выключении интегрированной. Эти диоды должны быть быстро быстро серии SF16, HER106, так далее.
С этим я думаю, что я прояснила многие аспекты этого семейства интегрированных, но в качестве последнего лечения, поместите адаптер, который я использую для моего усилителя 200+200W, реализуется с помощью трансформатора извлеченного из питания компьютера спасен от свалки.
Уника добавление нет в диаграмме и сети, состоящей из демпфирующего резистора 100 Ом с последовательным конденсатором из 100 пФ параллельно каждый диод на вторичном.
Такая последующая модификация также делает его пригодным для классических линейных усилителей.
В ней есть мягкий старт ЭМП фильтр и защиту от чрезмерного поглощения, многие из пассивных компонентов оригинальной мощность, зачем искать в другом месте за то, что я имел под рукой?
Я намеренно не объяснить эту последнюю схему, чтобы увидеть, если то, что было сказано в статье действительно хорошо для чего-то.
AMILCARE Приветствия
| ГОЛОСОВАНИЕ |
Поделки своими руками для автолюбителей
Сегодня поговорим и рассмотрим распространённую схему импульсного источника питания построенную на микросхеме IR2153.
Итак, мы имеем схему импульсного источника питания, которая запитывается от 220 вольт и скажем на выходе у неё появляется некоторое напряжение для запитки чего-либо, то есть, какой-то усилитель, либо какая-то другая конструкция.
По входу у нас 220 переменки, идёт на фильтр L1 с плёночными С1 и С2 конденсаторами, но этот дроссель можно убрать из схемы и просто заменить перемычками, всё прекрасно будет работать и без него.
Дальше напряжение поступает на полноценный двухполупериодный диодный мост, я использовал не готовую диодную сборку, а обычные диоды 1N4007, 4 диода собрал из них диодный мост, на диодном мосту напряжение выпрямляется, но выпрямляется не до конца, потому что там, всё равно остается какая-то полуволна, этот синус поступает на сглаживающий конденсатор, в данном случае здесь 100 микрофарад 400 вольт.
Сглаживающий конденсатор, если когда поступает на него напряжение мультиметром сделать замер, напряжение будет чуть больше, чем скажем 220 вольт, может быть 250-280 вольт. С чем это связано? — это конденсатор заряжается до своего амплитудного значения, дальше после сглаживающего конденсатора напряжение поступает на схему.
Минус диодного моста у нас получается общий, то есть для запитки всей схемы силовой части и для микросхемы это IR2153, то есть для генератора.
Питание микросхемы осуществляется — плюс на первый вывод, минус на четвертый вывод. Микросхема запитывается через цепочку, R1, VD3, сглаживающий конденсатор С4, который сглаживает помехи от резистора и всей этой цепочки, чтобы микросхема нормально работала.
При подключении и сборки всей схемы необходимым мультиметром проверить выводы на микросхеме 1 + и 4 нога минус напряжение должно быть в районе 15 вольт, тогда микросхема будет нормально работать и генерировать импульсы.
Дальше у нас между 8 и 6 ногой микросхемы стоит пленочный конденсатор (С6) на 220 нанофарад, вообще емкость этого конденсатора подбирается исходя из частоты генератора, то есть в данном случае частота генератора в районе 47- 48 килогерц, конденсатор может быть и 0,2 микрофарад и 0,47 и 0,68 даже один микрофарад, то есть, тут этот конденсатор особо не критичен.
Данная микросхема работает на частоте 47-48 килогерц, цепочка которая обеспечивает данную частоту это резистор R2 — 15К и пленочный или керамический конденсатор (С5) один нанофарад или можно поставить 820 пикофарад.
5 вывод и 7 вывод микросхемы генерируют прямоугольные, управляющие импульсы, которые через резисторы R4 и R3 поступают на затворы мощных, полевых транзисторов, то есть эти резисторы нужны, чтобы не спалить случайно транзисторы.
Например импульс поступает на затвор мощного полевого транзистора, далее через балластный конденсатор (С7) на 220 нанофарад 400 вольт на первичную обмотку трансформатора Т1.
Что касаемо трансформатора, трансформатор был взят с компьютерного блока питания.
Его нужно немного доработать, то есть выпаять, разобрать, опустить в кипяток, чтобы расплавить клей, которым склеен феррит или нагреть паяльный феном, одеваем какие-то перчатки, чтобы не обжечь руки и потихонечку располовиниваем и сматываем все обмотки этого трансформатора.
Из расчета того, что мне на выходе нужно было получить в районе 25 вольт, первичная обмотка проводом 0,6 миллиметров в две жилы наматывается целиком 38 витков. Каждый слой изолировал скотчем, то есть слой обмотки, слой изоляции, потом сверху вниз опять все мотаем в одну сторону, изолируем всё и мотаем вторичную обмотку.
Вторичная обмотка — 7 жил, тем же проводам 0,6 миллиметров и мотаем в ту же сторону — это очень важно, те кто начинает разбираться в импульсных источниках питания, всё мотаем в одну и ту же сторону.
Всего 7 или 8 витков вторичной обмотки и потом всё это дело обратно склеиваем и собираем весь феррит на место.
Транзисторы установлена на небольшой теплоотвод, этого вполне достаточно при нагрузке где-то в районе 100 ватт. Два транзистора закреплены через теплопроводящие прокладки и термопасту.
Сейчас мы всё это включим в сеть, возьмём мультиметр и померяем напряжение на выходе.
Но есть еще такой момент, перед запуском блока питания всё делаем последовательно, то есть берём лампочку на 100 ватт 220 вольт и через лампочку подключаем наш блок питания, если лампочка не загорелась или там слегка вспыхнула спираль, значит конденсатор зарядился и как бы всё нормально, можно аккуратно проверять на выходе наше напряжение.
Если допустим лампочка горит, то уже в схеме есть какие-то косяки, либо где-то не пропаяно, либо где-то сопли на плате или какой-то компонент неисправен. Так что, перед сборкой берите исправные детали.
Включаем мультиметр в режим измерения постоянного напряжения 200 вольт и измеряем на выходе наше напряжение у меня выдаёт 29 вольт
Хотелось бы сказать, что это моя первая конструкция, то есть я собирал также, как и начинающий радиолюбитель, которые побаиваются собирать свои первые и импульсные источники питания, и больше прибегают к сетевым трансформатором.
Архив к статье, можно .
Автор; Тумин Игорь
Популярное;
- Мощный, регулируемый блок питания на lm317
- Гаражный блок питания для ремонтных работ
- Простой лабораторный блок питания из старого компьютерного блока питания.
- Как зарядить аккумулятор без зарядного устройства, схемы
- Универсальный источник питания 0-30 В с регулировкой тока от 0-3 А
- Повышающий преобразователь, схема своими руками
- Простой блок питания для гаража
- Мощное зарядное устройство для любых аккумуляторов
Блок питания 1000 Ватт на IR2153. Часть 1.
Что можно сделать на основе очень мощного понижающего бока питания ? много чего и пуско-зарядное устройство одно из этих устройств. Современные пуско-зарядные устройства стоят больших денег – в среднем 8-10.000 руб.
Для пуска нужны токи выше 100 Ампер, сам стартер очень кратковременно в момент запуска может потреблять око;о 230 250 Ампер, с учетом того, что в совместимости с зарядным устройством будет работать и сам аккумулятор, то таких токов в принципе не нужно.
Основа любого зарядного устройства – бок питания. Небольшой расчет. Каким мощным должен быть блок питания, чтобы отдавать ток выше 100 Ампер? это же получается почти сварочный аппарат, за исключением того, что у сварочников напряжение 3-4 раза больше, чем то напряжение, которое нужно для запуска стартера. Физика 8-го класса – 12Вольтх100 Ампер – итого 1200 ватт мощности. Представьте сетевой, железный трансформатор на такую мощность. Он будет иметь большие размеры и вес, что не очень уж и удобно с точки зрения транспортировки. Но тут на помощь спешат импульсные схемы.
Такие схемы как право имеют электронную начинку и состоят из многочисленных отдельных узлов, которые работают совместно. Такое решение позволяет резким образом снизить размеры и вес устройства. Наша схема построена на основе популярного полумостового драйвера IR2153, на основе данной микросхемы были созданы десятки схем, но наша отличается от всех схематическими решениями и выходной мощностью.
Основные узлы схемы.
1) Входной блок. Сетевой фильтр, выпрямитель и сглаживающая емкость 2) Генератор импульсов и драйвер для управления силовыми транзисторами 3) силовые транзисторы и трансформатор 4) Выходной блок – выпрямитель, фильтр 5) Система плавного пуска 6) Система защиты
Все эти узлы работают совместно, благодаря чему наш блок питания очень надежный и достаточно мощный.
Схема была собрана честно говоря для иных целей, а точнее для питания мощных усилителей низкой частоты, но ничего не мешает получить на выходе 12-14 Вольт. Работает схема довольно простым образом – сетевое питание 220 Вольт через фильтр подается на выпрямитель в виде готового диодного моста на 8 Ампер, где происходит преобразование переменного тока в постоянный, дальше выпрямленное питание сглаживается мощными конденсаторами 400 Вольт 470мкФ каждый, для получения более высокой мощности стоит использовать конденсаторы большей емкости, например 2х680 мкФ 400 Вольт. Идеальное соотношение 1 ватт мощности 1мкФ.
Мой блок имеет расчетную мощность в 1000 Ватт, но это не предел, без всяких проблем можно снять и 1300 и 1500 ватт, хотя знатоки твердят, что для полумостовых схем такие мощности не самый лучший вариант, для получения более большой мощности как право используют топологию полный мост.
Питание микросхемы (она же задающий генератор) организовано через ограничительный резистор 47кОм 2 Ватт (он будет нагреваться в ходе работы и это нормально). Микросхема вырабатывает импульсы с частотой 42кГц , далее импульсы поступают на драйвер, который собран на комплиментарных парах BD140/139 всего 4 транзистора, к стати наш аналог КТ815Г(BD139), КТ814Г(BD140).
Драйвер управляет мощными полевыми транзисторами 20N60 – это N-канальные высоковольтные транзисторы с током 20 Ампер в корпусе ТО-220 – для 1000 Ватт выходной мощности их с головой хватит.
Ну а дальше все как в других блоках питания – силовой трансформатор, выпрямитель, и фильтр, который состоит из дросселей, а после них сглаживающие конденсаторы.
Продолжение >>
