Как работает полумостовой инвертор на микросхеме IR2153. Какие компоненты нужны для его сборки. Как правильно собрать и настроить схему. Какие меры предосторожности нужно соблюдать при работе с высоким напряжением.
Принцип работы полумостового инвертора на IR2153
Полумостовой инвертор на микросхеме IR2153 представляет собой эффективное устройство для получения высокого напряжения. Рассмотрим основные принципы его работы:
- Микросхема IR2153 содержит генератор импульсов и драйверы для управления силовыми ключами
- Два мощных полевых транзистора работают в ключевом режиме, поочередно открываясь и закрываясь
- Между импульсами управления транзисторами выдерживается «мертвое время» для предотвращения сквозных токов
- На выходе формируются прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой около половины питающего напряжения
- Эти импульсы подаются на первичную обмотку повышающего трансформатора для получения высокого напряжения
Такая схема позволяет получить высокое напряжение при хорошем КПД и стабильности работы.
Основные компоненты схемы инвертора
Для сборки полумостового инвертора на IR2153 потребуются следующие ключевые компоненты:
- Микросхема IR2153 — драйвер для управления силовыми ключами
- Мощные полевые транзисторы (например, IRF740 или IRF840) — силовые ключи
- Диодный мост и конденсатор фильтра для выпрямления сетевого напряжения
- Резисторы и конденсаторы для задания частоты и формирования импульсов управления
- Быстродействующий диод для бутстрепного конденсатора
- Повышающий трансформатор (например, на основе строчного трансформатора от телевизора)
Правильный выбор компонентов критически важен для надежной работы схемы.
Особенности конструкции и монтажа
При сборке полумостового инвертора необходимо соблюдать ряд важных правил:
- Монтаж лучше выполнять на печатной плате с грамотной разводкой
- Силовые и сигнальные цепи нужно разносить для уменьшения наводок
- Длина проводников в цепях затворов и силовых цепях должна быть минимальной
- Силовые транзисторы необходимо устанавливать на радиатор
- Конденсаторы фильтра питания должны располагаться максимально близко к силовым ключам
- Рекомендуется использовать многослойную печатную плату с отдельными слоями для земли и питания
Правильная конструкция обеспечит стабильную работу и минимум помех.
Настройка и запуск инвертора
Запуск и настройка полумостового инвертора требует соблюдения определенной последовательности действий:
- Подключите балластный резистор 100-300 Ом или лампу накаливания в цепь питания для ограничения тока
- Подайте питание на микросхему IR2153 от отдельного источника 12-15 В
- Плавно увеличивайте напряжение питания силовой части, контролируя потребляемый ток
- Настройте частоту генерации подстроечным резистором для минимального потребления на холостом ходу
- Проверьте наличие высокого напряжения на выходе трансформатора
- При нормальной работе уберите балластный резистор
Внимательность и аккуратность при настройке поможет избежать выхода компонентов из строя.
Меры безопасности при работе с высоким напряжением
Работа с высоковольтными устройствами требует строгого соблюдения техники безопасности:
- Не прикасайтесь к схеме и выходам при включенном питании
- Используйте изолирующие инструменты и резиновые перчатки
- Обязательно разряжайте высоковольтные конденсаторы после выключения
- Не оставляйте включенное устройство без присмотра
- Работайте только на изолирующем коврике
- Не допускайте посторонних лиц к работающему устройству
Помните, что высокое напряжение смертельно опасно! Строго соблюдайте все меры предосторожности.
Возможности повышения мощности инвертора
Существует несколько способов увеличить выходную мощность полумостового инвертора:
- Уменьшение числа витков первичной обмотки трансформатора (до определенного предела)
- Увеличение сечения магнитопровода трансформатора
- Применение более мощных полевых транзисторов
- Увеличение емкости конденсаторов фильтра
- Оптимизация частоты работы инвертора
- Улучшение отвода тепла от силовых компонентов
Однако повышение мощности требует тщательного расчета и может снизить надежность, поэтому его следует выполнять с осторожностью.
Области применения высоковольтных инверторов
Полумостовые инверторы на IR2153 находят применение в различных областях:
- Генераторы высокого напряжения для научных экспериментов
- Источники питания для газоразрядных ламп и трубок
- Зарядные устройства для высоковольтных конденсаторов
- Питание электростатических фильтров и ускорителей частиц
- Создание декоративных высоковольтных эффектов (например, «лестница Иакова»)
- Испытательное оборудование для проверки электрической прочности изоляции
Широкие возможности применения делают эти инверторы популярными у радиолюбителей и профессионалов.
Типичные неисправности и способы их устранения
При сборке и эксплуатации инвертора могут возникнуть следующие проблемы:
- Отсутствие генерации — проверьте питание микросхемы и целостность компонентов
- Перегрев транзисторов — уменьшите частоту или улучшите теплоотвод
- Нестабильная работа — оптимизируйте частоту и проверьте качество монтажа
- Низкое выходное напряжение — проверьте исправность трансформатора
- Выход из строя транзисторов — не допускайте работы в резонансном режиме
Большинство неисправностей можно устранить, внимательно проанализировав работу схемы.
Рекомендации по выбору компонентов
Для надежной работы инвертора важно правильно выбрать основные компоненты:
- Микросхема IR2153 должна быть от проверенного производителя
- Полевые транзисторы выбирайте с запасом по напряжению и току
- Конденсаторы фильтра должны быть рассчитаны на импульсные токи
- Используйте быстродействующие диоды с малым временем восстановления
- Магнитопровод трансформатора должен быть из качественного феррита
Качественные компоненты обеспечат стабильную и долговременную работу устройства.
Полумост с раздельным питанием на микросхеме IR2153 и мосфетах IRFP460 — dari-pats.lv
Электричество
09.03.2020
Валерий
Одним из наиболее надёжных и продуктивных способов получения разрядов высокого напряжения является использование инвертора типа «полумост» и всем известных строчных трансформаторов. Данный тип преобразователей обладает высоким КПД, но слегка «придирчив» к способу монтажа. Это, отнюдь, не значит, что нельзя делать навесным монтажом. При соблюдении правил расположения компонентов сигнальной и силовой цепей, устройство начинает работать сразу. Полумост у меня сделан навесным монтажом на склейке из пары картонок. Данный способ монтажа требует некоторого уровня мастерства пайки, без которого часто место спая может быть некачественным из-за чего сразу или через некоторое время контакт потеряется и преобразователь выйдет из строя. Тем, кто мало знаком с принципами работы данного устройства, я настоятельно не рекомендую что-то убирать из схемы или добавлять «отсебятину».
Скачать схему в оригинальном размере
Итак, схема немного нестандартная, так как использоваться будет на «нестандартную» нагрузку. В качестве драйверов силовых ключей IRFP460 была взята многим известная микросхема IR2153. Приоритет такого шага в первую очередь в том, что данный тип микросхем имеет простую обвязку, цена на саму микросхему – небольшая, что очень хорошо для новичков, у которых, зачастую, первые полумосты взрываются. Потому, другие, более мощные и дорогие драйверы здесь неуместны. С помощью транзисторных повторителей, которые выполнены на транзисторах VT1-6, мы компенсируем относительно слабые выходы драйверов микросхемы. Так как затворы ключей довольно «тяжелые» (около 4нФ), то при больших нагрузках питание микросхемы может просаживаться и она не сможет нормально работать. Хотя, применяя раздельное питание, мы, почти, избегаем «щёлканья» IR2153. Резистор R1 и конденсатор С3 задают частоту работы схемы (см. даташит на микросхему). При данных номиналах частота около 37-38кГц.
Эти конденсаторы хорошо ставить как можно ближе к мосфетам. Ёмкость я взял 2мкФ. Можно использовать любые плёночные конденсаторы. Рекомендую шунтировать их резисторами килоом на 100 для выравнивания напряжения и ускорения разряда этих конденсаторов.Блок питания силовой части (сетевой выпрямитель) выполнен на диодном мосте КВРС2510 (то, что было под рукой.) и батарее электролитических конденсаторов общим номиналом 1000мкФ 400В. Тип диодного моста и номинал конденсатора фильтра зависит от потребностей. При мощности до 500-600Вт хватит моста на 5А и конденсатора фильтра ёмкостью 680мкФ. Ёмкость конденсатора можно выбирать «народным» методом: 1мкФ на 1Вт плюс 100-150мкФ запаса. Обязательно конденсаторы фильтра надо шунтировать плёночными. У меня набрано 4мкФ К73-17. В разрыв диодного моста и плюсового контакта ёмкости фильтра хорошо поставить термистор, который ограничит ток заряда ёмкостей. У меня на 7Ом 5А.
Если вы не уверены, что всё сделано правильно, сначала включите только блок питания микросхемы.
Проверьте наличие выходных напряжений 12В. Между затворами и истоками должно быть напряжение около 5-5,2В. Это свидетельствует о том, что микросхема вместе с повторителями работает и на её выходах присутствует управляющий сигнал. Далее выключаем всё, подсоединяем к сетевому включателю и силовую часть. Согласно схеме подключаем импульсный трансформатор. Для этого нам понадобится трансформатор строчной развёртки предпочтительно от ламповых телевизоров. Разберите его аккуратно, уберите бумажные прокладки в стыках сердечника. Это важно. На картонной гильзе или на обрезке шприца на 10мл(подходит по размеру) намотайте обмотку 30 витков проводом 0,8мм диаметром. Собираем сердечник с нашей самодельной первичной обмоткой. Скреплять опять родной скобой я не рекомендую, так как она вносит потери. Можно хорошо стянуть изолентой. Высоковольтную обмотку пока не насаживаем на феррит. Надо убедиться, что схема в принципе работоспособна. Итак… Для этого подключаем только первичную обмотку на собранном сердечнике к выходу полумоста и в разрыв провода силового питания включаем лампочку на 60-100Вт.
Включаем полумост в сеть. Лампочка вообще не должна светить. Если светит, отключите всё и ищите косяк в монтаже или неисправную деталь. Если же света лампочки не наблюдается, добавляем на сердечник высоковольтную обмотку. К её контактам прикрутите 2 высоковольтных провода (из тех же телевизоров с изоляцией 40кВ), на концы которых закрепите гвозди, например. Это будут электроды. После сборки и подключения трансформатора опять включаем схему и сближаем электроды до расстояния 5мм приблизительно. Должна загореться дуга. По мере растягивания лампочка в силовой цепи должна светиться ярче. Если всё хорошо, лампочку можно убрать. Силовые ключи должны быть обязательно на радиаторе. Если радиатор общий, то надо под транзисторы проложить изолирующие прокладки, предварительно промазав их с обеих сторон термопастой. Если радиатор нагревается более, чем до 70 градусов, надо увеличить его и, по возможности, организовать обдув куллером. Можно к выходу полумоста подключать более одного трансформатора.
Для этого первичные обмотки соединяем параллельно, а вторичные – последовательно, соблюдая фазировку как первых, так и вторых.
Кроме того, как дуги потягать, можно сделать «лестницу Иакова». Для этого надо взять какое-нибудь основание из диэлектрика и прикрепить к нему 2 жестких провода, между которыми будет бегать дуга. Расстояние снизу между проводами должно быть такое, при котором гарантировано зажигается дуга. Так же можно подключить умножитель в ВВ обмотке строчника. Только перед этим надо понизить мощность. Для этого надо сделать первичную обмотку в 100-130 витков, чтоб дуга на выходе была около 1,5-2см фиолетового цвета.
ВНИМАНИЕ: высоковольтная дуга и искра из умножителя опасны для жизни! Соблюдайте технику безопасности при работе с высоким напряжением!
В случае несчастного случая виноваты в этом будете только вы. Автор статьи не несёт ответственность за ваше здоровье и жизнь.
Фото работы устройства:
Электроника и программы для радиолюбителей
Полумостовой инвертор
(Копипаст с — Мистерион)
Введение: (можно не читать 🙂 )
Совсем недавно, не помню по какой такой причине, меня вдруг потянуло
достать из под дивана мой пыльный простейший генератор высокого
напряжения, умножитель и попускать таки искорки.
🙂 Наигравшись сей
нехитрой штуковиной, не знаю почему, но потянуло меня поискать в сети
что-нибудь по теме и, после непродолжительных поисков, было обнаружено
практически полное отсутствие дельной теоретической информации по
некоторым вопросам построения высоковольтных девайсов. Зато
предостаточно конкретных конструкций. Также был обнаружен крупнейший
форум в рунете посвященный высоким напряжениям
flyback.org.ru на котором была найдена схема, заинтересовавшая меня.
А именно полумостовой преобразователь напряжения на микросхеме
IR2153.
Впоследствии схема была собрана не без помощи форума и отлажена.
Появился некий опыт, который я и решил изложить в данной статье с целью
облегчить поиск информации среди огромного её количества,
представленного в сети. Данная статья представляет собой обобщение
материалов найденных по крупицам и основываясь на собственном опыте.
Надеюсь, что с помощью авторитетных спецов это творение будет
претендовать на звание исчерпывающего руководства к действию для всех,
решивших собрать несложный и очень универсальный агрегат для получения
высокого напряжения.
Назначение: (кратенько, зачем это нужно 🙂 )
Данное устройство представляет собой полумостовой инвертор, питающийся от сети (с несколькими вариациями) и позволяющий питать нагрузку в виде трансформаторов, например на сердечнике от строчного трансформатора телевизора, имеющиеся практически у всех. В зависимости от трансформатора можно получить напряжение порядка 10 кВ со стандартных строчников с готовыми вторичными обмотками. Мощность устройства будет также зависить от конструкции трансформатора и лично я снимал с одного строчника порядка 300 Вт. Может применяться для питания разных высоковольтных устройств и для проведения опытов. Это идеальный источник питания лестницы Иакова или плазменного шара.
Описание: (кто дюже умный может не читать, всем желающим понять как это работает — вперед! 🙂 )
Схема устройства представлена на рисунке 1. и представляет собой
полумостовой преобразователь (инвертор) на специализированной микросхеме
IR2153.
Она представляет собой генератор (такой же, как всем известный 555) со
схемой реализации дет-тайма (мертвой паузы меж управляющими импульсами),
гальванической развязки и пары ключей для управления мощными полевыми
транзисторами. Микросхема вполне ходовая и распространённая, а за многие
годы ее применения неплохо себя показавшая. Более подробную информацию
можно найти в
даташите
Рис. 1
В данной схеме микросхема питается от сетевого выпрямителя на диодном мосте VD1 с конденсатором фильтра С1 через ограничивающий резистор R1. В микросхеме между выводами 1 и 4 установлен стабилитрон, поэтому напряжение питания микросхемы не превышает 15.6 В. Дополнительно оно сглаживается конденсатором С2. Об особенностях питания микросхемы поговорим позже.
Частота генерации задается резистором
R2,
конденсатором С3 и может находится в пределах от 80 Гц до 400 кГц.
Минимальные значения
R2
— 10 кОм, С2 — 330 пФ.
Плавная регулировка осуществляется резистором
R2
и в среднем его положении, при указанных номиналах, составляет примерно
70 кГц.
Микросхема управляет мощными ключами на полевых транзисторах. Такой
выбор силовых ключей обусловлен тем, что они имеют очень низкое
сопротивление сток-исток в открытом состоянии, достаточно легко
управляются и неплохо работают на высоких частотах. (естественно, что
все это относительно, например относительно биполярных транзисторов).
Нижний ключ на транзисторе
VT1
управляется импульсами с вывода 5 микросхемы через резистор
R4,
необходимый для ограничения бросков тока заряда емкости затвора. Верхний
ключ на транзисторе
VT2
управляется импульсами на выводе 7 микросхемы. Формируются они следующим
образом: во время открытого состояния нижнего ключа происходит заряд
бутстрепного конденсатора С4 через диод
VD2.
Конденсатор C4 обеспечивает взвешенным питанием интегрированный в IR2153
драйвер верхнего ключа.
После времени открытого состояния нижнего ключа
выдерживается пауза (дет-тайм) порядка 1,2 мкс, необходимая для разряда
емкости затвора и полного закрывания
VT1,
что исключает протекание сквозного тока через одновременно открытые
ключи. После выдержки паузы, на 7 выводе микросхемы появляется импульс и
открывает верхний ключ. Потом он закрывается, небольшая пауза и все
повторяется.
Конденсатор С5 служит для фильтрации постоянной составляющей, так как напряжение на средней точке соединения ключей равно половине питающего. На выходе напряжение достигает практически половины питающего (минус падение на транзисторах и конденсаторе). В качестве нагрузки можно использовать самые различные устройства. Как пример — повышающий трансформатор на ферритовом сердечнике от строчника телевизора с готовой вторичной обмоткой.
Питается это все дело напрямую от сети через выпрямитель на диодном
мосте VD1 с конденсатором фильтра С1. После
фильтра напряжение составляет 310 В.
Детали: (и попробуйте поставить что то другое……. если схема выживет, это будет исключение из правил 🙂 )
С1: конденсатор фильтра питания, чем его ёмкость больше — тем лучше. Минимальные параметры 470 мкФ х 400 В
С2: обычный оксидный конденсатор емкость порядка 220 мкФ напряжение 16 V
C3: емкость зависит от необходимой частоты. Керамика 1 нФ
С4: тантал (так как он обеспечивает более быстрый заряд емкости затвора и как следствие более четкое и быстрое открывание верхнего ключа, применение других типов нежелательно) 22мкФ х 25 В.
С5: бумага или пленка, емкость от 1 мкФ.
VD1: диодный мост, рабочее напряжение не менее 400 В максимальный ток не менее 4 А. Можно взять с запасом, так как при включении устройства в сеть происходит огромный бросок тока заряда конденсатора С1.
VD2:
быстродействующий (ультрафаст) диод типа UF4007
или аналогичный с временем восстановления не более 200 нс, ток порядка 1
А.
(применение быстрого диода необходимо так
как схема работает на высоких частотах, и медленные выпрямительные диоды
могут пропускать помехи в цепь питания микросхемы, что негативно
сказывается на стабильности работы схемы).
R1: 33…56 кОм, 2 Вт (по возможности 5 Вт).
R2: подстроечный на 30 кОм.
R3, R4: 30 Ом, 0.5 Вт.
VT1, VT2: типа IRF740, IRF840 ( в зависимости от ваших потребностей, параметры распространенных мощных полевых транзисторов можно посмотреть на сайте тов. Сталина а именно тут. )
Конструкция: (ЧИТАТЬ ВСЕМ! иначе погорит все 🙂 )
Что касается конструкции устройства, то это отдельная тема. Глядя на опыт огромного количества людей собравших его, можно сделать вывод, что схема очень устойчива и надежна, но при ГРАМОТНОЙ конструкции. А именно, сборка должна быть на печатной плате, разработанной с учетом некоторых особенностей:
Мощные выходные цепи и слаботочные малосигнальные должны находиться на
максимальном расстоянии, чтобы уменьшить наводки.
Их необходимо развести
таким образом, чтобы свести к минимуму их влияние друг на друга.
Затворные и силовые проводники должны иметь минимальную длину. Мощные проводники должны иметь достаточное сечение.
При кажущейся простоте обеспечить выполнение этих требований не так то просто, поэтому советую собирать устройство на уже опробованной печатной плате. Например на моей 🙂
Эскиз моей печатной платы.
Транзисторы установлены со стороны печати, выводы изогнуты, корпуса
прижаты к теплоотводу. Плата, естественно, тоже крепится к теплоотводу и
получается наиболее компактная и удобная конструкция. Резисторы
R3
и
R4
установлены вертикально. Конденсатор С2 шунтирован пленочным на 0.1 мкФ
(для перестраховки), резистор
R1
может не впаиваться, при этом питание микросхемы осуществляется от
внешнего источника питания на 12 В (зачем так делать написано ниже).
Выпрямитель и сетевой фильтр собранны на другой плате или навесным
монтажом.
Вот плата в формате .LAY
Также рекомендую собирать на плате от Николая, которую можно найти здесь. Только её неплохо бы немного доработать, а именно подогнать размещение деталей под имеющиеся детали, так как они бывают разных габаритов.
ВНИМАНИЕ: вы можете собрать схему как вам заблагорассудится, хоть навесным монтажом на коленке, 🙂 но если схема при этом выживет, чего нельзя исключать, это будет исключением из правил и является очень маловероятной перспективой.
Запуск: (если вы спаяли это дело и не боитесь его запустить, внимательно читайте ниже написанное и следуйте указаниям)
Запускать данное дело советую через балласт в виде мощного резистора на
100…300 Ом, включенного в разрыв цепи питания после конденсатора
фильтра. Это поможет уберечь транзисторы от возможного выхода из строя.
Также можно использовать лампу накаливания, например на 60 Вт. При
выходе на номинальный режим и удостоверении в том, что схема работает
правильно, ток потребляет нормальный, балласт можно (и нужно) замкнуть.
Также желательно включить амперметр в разрыв цепи питания. Очень здорово
питать устройство временно от ЛАТРа, плавно увеличивая напряжение,
постоянно контролируя потребляемый ток. Так можно полностью исключить
возможность выхода транзисторов из строя. При этом, естественно,
микросхему надо питать от внешнего источника, иначе запускаться схема
начнет с достаточно большого напряжения (порядка 80В). Еще было бы
здорово (но не необходимо) контролировать форму сигнала на затворах
транзисторов осциллографом. Для начала надо подключить трансформатор на
сердечнике от телевизорного строчника с первичной обмоткой в виде 50
витков провода, диаметром около 0.5 мм. Вторичную обмотку пока НЕ
СТАВИТЬ.
Подав питание, плавно увеличиваем напряжение ЛАТРом (если он есть) и
контролируем потребление схемы. На холостом ходу при такой нагрузке при
полном питании (310 В) схема должна потреблять ток не более 200 мА. Если
ток неимоверно больше чем надо, значит что то явно не то.
Я даже
предположить не могу в чем может быть дело, потому что при таких
условиях схема ничего не делает и просто не может ничего особого
выкинуть. Проверьте монтаж и детали. Если все ОК едем дальше………..
Ставим вторичку (например от строчника готовую или самодельную на нужное число витков, например 500 🙂 ) и плавненько увеличиваем напряжение ЛАТРом (если такой имеется). Смотрим потребление. На холостом ходу схема должна потреблять опять же не более 200 мА. Если ток очень резко растет и превышает норму на порядок, а без вторички все было ОК, значит вторичка горелая или вы попали в резонанс. Необходимо покрутить резистор регулировки частоты, чтобы добиться минимального потребления схемы на холостом ходу. Если не помогает, значит ищем другую вторичку. Работа схемы в резонансе крайне неустойчива и практически всегда приводит к взрыву выходных транзисторов. Если все было ОК, едем дальше……..
А если все работает замечательно, то нам остается только проверить
наличие высокого напряжения на выходе транса.
С типичным строчником от
лампового телека на вторичке будет около 7 кВ. При этом можно вытянуть
неплохие дуги. Дальше будем разгонять схему для получения большей
мощности и более длинных и горячих дуг. Правильно собранная схема
работает очень надежно и практически не греются выходные транзисторы.
Если не загонять ее в экстремальные режимы, но об этом позже 🙂
Важным вопросом является выбор частоты работы схемы. Дело в том, что с
увеличением частоты можно увеличить мощность, снимаемую с трансформатора
и улучшить ряд параметров. НО при увеличении частоты начинает
сказываться емкость затворов мощных полевых транзисторов. Это приводит к
многочисленным неприятным моментам и ведет к нестабильности работы
схемы. По сему для данной схемы можно считать оптимальной работу на
частотах не выше 100 кГц. При дальнейшем увеличении частоты необходимо
применять более специальные драйверы мощных ключей. Да, и еще, к
частоте. Опасайтесь резонансов. При этом резко растут токи и напряжения
в силовой цепи, что неминуемо приведет к выходу из строя ключей.
Поэтому
всегда подбирайте частоту, максимально удаленную от области резонанса.
Это можно сделать контролируя потребление схемы при работе через балласт
(для ограничения токов, и защиты транзисторов) и плавно регулируя
частоту. Определяют нужный момент по минимуму потребления на холостом
ходу.
Если вдруг руки кривые, в голове пустота и прочие обстоятельства не дадут таки запустить схему, транзисторы будут лететь косяками в ведро и вам наконец то станет жалко деньги и время, могу посоветовать поискать дополнительную информацию на форуме flyback.org.ru. Там есть целый раздел, посвященный подобным устройствам, где можно найти ответ практически на любой вопрос или задать его и получить таки что надо. Только убедительная просьба: пораскиньте мозгами и паяльником сами, как следует пораскиньте! И если все глухо как в танке, тогда отправляйтесь на поиски дополнительного материала.
Вариации на тему, что можно еще такого сделать с этим зверьком:
(если вам все таки хочется сжечь ведерко, другое фетов — этот раздел для вас 🙂 )
Итак схема собрана и вроде вполне неплохо работает.
Что дальше? А дальше
можно попробовать выжать из схемы все на что она способна. Правда, при
этом возможно ее полное уничтожение, но если все делать аккуратно, то
можно значительно поднять возможности этого простенького девайса.
Для начала надо сделать хорошую первичку. А именно, надо рассчитать количество витков. Как пример наиболее распространенного случая, предложу для трансформатора на сердечнике от телевизорного строчника 35…40 витков первичной обмотки. С таким трансформатором схема будет работать очень стабильно и надежно.
Также возможно дальнейшее уменьшение числа витков с целью повышения
напряжения во вторичке и мощности схемы. Но это уже сопряжено с возможно
нестабильной работой схемы. Для сердечника на одном строчнике минимумом
можно считать 20 витков первички. При этом мощность схемы может
достигать около 500 Вт. Но возможна нестабильная работа схемы. Дальше
необходимо увеличивать сечение сердечника, например сложив вместе
несколько строчников.
Например, при трех сложенных вместе можно уже до
10 витков уменьшить первичку. И так далее. Но учтите, что тут все
зависит от вашего опыта и если по глупости вы чего то накосячите
(например намотав на одном строчнике 5 витков первички, сославшись на
то, что так все вроде не плохо работает через балласт и пока не горит),
то выходные транзисторы точно сгорят и не дай бог вам задать вопрос,
почему это произошло 🙂 35 витков для одного строчника это предел!
Дальше вопросы отпадают.
При увеличении мощности необходимо предусмотреть хороший отвод тепла от выходных ключей. Также первичку нужно выполнять проводом достаточного сечения. Еще нужно увеличивать емкость конденсатора С5. Можно применить несколько иную схему фильтрации постоянной составляющей, как показано на рисунке ниже:
Это даст уменьшение потерь мощности и позволит применять более
низковольтные конденсаторы. Естественно, емкость конденсаторов может
быть любой разумной и для увеличения мощности схемы, помимо прочего,
надо и емкость этих конденсаторов увеличить.
Но не ставьте вместо пленок
электролиты. Они плохо работают на ВЧ.
Так же есть еще одно очень полезное дело, а именно питание микросхемы от внешнего источника. Это позволит еще больше повысить стабильность работы и проводить самые убийственные опыты по разгону схемы не боясь спалить что либо. Очень советую, по крайней мере на этапе настройки и первых запусков, а так же при разгоне, питать именно так. На рисунке показана измененная часть схемы.
Как видите, мы просто убрали резистор R1 и теперь микросхема очень хорошо развязана по питанию от выходных цепей.
Еще, при использовании больших емкостей конденсаторов фильтра питания, существенную проблему представляют броски тока заряда конденсатора. При этом подгорают (а иногда и сплавляются) контакты сетевых выключателей. Для ограничения этого броска рекомендую использовать термисторы.
Параметры схемы ПОЛНОСТЬЮ зависят от нагрузки и примененных транзисторов.
Это
могут быть любые разумные напряжения на выходе и мощности порядка
киловатта при соответствующем трансформаторе.
Примеры из моего личного опыта: (чего добился я и можете вы 🙂 )
Фотки сняты телефоном — за качество извиняйте. Дуги аццки горячие, с самопальной вторичкой (500 витков) гвозди и отвертки плавятся моментально. С вторичкой на третьей фотке без ветра дуги вытягиваются сантиметров на 12. (в принципе, длина дуги на последней фотке такая и есть, но с сильным ветром и при сильном свете) Дужки громко хлопают и извиваются 🙂 Видео не дам, ибо трафик дорогой. Лестница Иакова и плазм не засняты, ибо лампочки взрываются и от лестницы телефон слепнет.
IR2153 Драйвер самоосциллирующей полумоста IC DIP-8 Package
Драйвер и интерфейс IC
₹82,00 Без налогов
IR2153 Автоколебательный драйвер полумоста IC DIP-8 Количество в упаковке
Категория: Драйвер и интерфейсная ИС Теги: батарея, IC, IR2153
Добавить в список желаний
Разложить компоненты
- Описание
- Отзывы (0)
IR2153 представляет собой улучшенную версию популярных ИС драйверов затворов IR2155 и IR2151 и включает высоковольтный полумостовой драйвер затвора с входным генератором, аналогичным стандартному таймеру CMOS 555.
IR2153 обладает большей функциональностью и проще в использовании, чем предыдущие микросхемы. На выводе CT реализована функция отключения, так что оба выхода драйвера затвора могут быть отключены с помощью управляющего сигнала низкого напряжения. Кроме того, ширина выходного импульса драйвера затвора остается неизменной после достижения возрастающего порога блокировки при пониженном напряжении на VCC, что приводит к более стабильному профилю частоты в зависимости от времени при запуске. Помехоустойчивость была значительно улучшена как за счет снижения пикового значения di/dt драйверов затвора, так и за счет увеличения гистерезиса блокировки при пониженном напряжении до 1 В. Наконец, особое внимание было уделено максимальному повышению устойчивости устройства к защелкам и обеспечению комплексной защиты от электростатических разрядов на всех контактах.
Особенности:-
- Встроенный полумостовой драйвер затвора 600 В
- Зажим стабилитрона 15,6 В на Vcc • Настоящая микромощность при запуске
- Более жесткий начальный контроль мертвого времени
- Низкотемпературный коэффициент простоя
- Функция отключения (1/6 Vcc) на контакте CT
- Увеличенный гистерезис блокировки минимального напряжения (1 В)
- Нижняя схема переключения уровня мощности
- Постоянная ширина импульса LO, HO при запуске
- Нижний драйвер затвора di/dt для лучшей помехоустойчивости
- Нижняя сторона выхода в фазе с RT
- Внутренний диод начальной загрузки 50 нс (тип.
) (IR2153D) - Отличная устойчивость к защелкам на всех входах и выходах
- Защита от электростатического разряда на всех проводах
- Также доступен без свинца
) (IR2153D)Технические характеристики:-
| Параметр | Мин. | Максимум | Блок |
| VB-Высокая сторона плавающего напряжения питания | -0,3 | 625 | В |
| VS- Напряжение смещения плавающего питания на стороне высокого напряжения | ВБ-25 | ВБ +0,3 | В |
| VHO- Плавающее выходное напряжение на стороне высокого напряжения | ВС -0,3 | ВБ +0,3 | В |
| VLO-Низкое выходное напряжение | -0,3 | ВКК+0,3 | В |
| Напряжение на контакте VRT-RT | -0,3 | ВКК+0,3 | В |
| ICC-ток питания (примечание 1) | – | 25 | мА |
ir2153-ic-datasheet
* изображение продукта предназначено только для иллюстрации.
фактический продукт может отличаться.
Только зарегистрированные клиенты, которые приобрели этот продукт, могут оставить отзыв.
Вам также может понравиться…
IR2113 Драйвер высокого и низкого напряжения IC DIP-14 в упаковке
₹192,00 Без налогов В корзинуIR2110 Драйвер высокого и низкого напряжения IC DIP-14 в упаковке
₹109,00 Без налогов В корзинуIR2112 Драйвер высокого и низкого напряжения IC DIP-14 в упаковке
₹158,00 Без налогов В корзинуCD4071 Quad 2-входовая логическая микросхема DIP-14
₹15,00 Без налогов В корзинуДрайвер половинного моста IR2111 IC DIP-8 Пакет
₹138,00 Без налогов В корзинуCD4514 4-битная защелка/4-16-строчный декодер IC DIP-24 в упаковке
₹138,00 Без налогов В корзину
Бутстрапный конденсатор в схеме управления полумоста
Интегральные схемы — драйверы полумоста, такие как, например, IR2153 или IR2110, предполагают включение в общую схему так называемого бутстрепного (отдельного) конденсатора для независимого питания подача питания на цепь управления верхним ключом.
Пока нижний ключ открыт и проводит ток, бутстрепный конденсатор подключен через этот открытый нижний ключ к отрицательной шине питания, и в это время он может получать заряд через бутстрепный диод непосредственно от источника питания драйвера.
При замыкании нижнего ключа бутстрепный диод перестает подавать заряд на бутстрепный конденсатор, так как конденсатор в этот же момент отключается от минусовой шины, и теперь может функционировать как плавающий источник питания для схемы управления затвором верхний полумостовой ключ.
Такое решение оправдано, поскольку мощность, часто необходимая для управления ключами, относительно невелика, а потребляемую энергию можно просто периодически восполнять от низковольтного питания драйвера непосредственно во время работы силового агрегата. Ярким примером является выходной низкочастотный каскад практически любого маломощного инвертора 12-220.
Что касается емкости бутстрепного конденсатора, то она должна быть не слишком большой (чтобы иметь возможность вовремя полностью перезаряжаться при открытом нижнем ключе) и не слишком маленькой, чтобы не только раньше времени разрядиться на элементах схемы , но и иметь возможность постоянно держать достаточное количество заряда без заметного падения напряжения, чтобы этого заряда с лихвой хватило на цикл управления верхней клавишей.
Поэтому при расчете минимальной емкости бутстрепного конденсатора учитываются следующие значимые параметры: заряд затвора верхнего ключа Qg, ток потребления выходного каскада микросхемы в статическом режиме Is, падение напряжения на бутстрепном диоде Vbd.
Ток потребления выходного каскада микросхемы можно принять с запасом Is=1мА, а падение напряжения на диоде принять равным Vbd=0,7В. Что касается типа конденсатора, то это должен быть конденсатор с минимальным током утечки, иначе придется учитывать и ток утечки конденсатора. На роль бутстрапа хорошо подходит танталовый конденсатор, так как конденсаторы этого типа имеют наименьший ток утечки по сравнению с другими электролитическими аналогами.
Пример расчета
Предположим, нам необходимо подобрать бутстрепный конденсатор для питания схемы управления верхнего ключа полумоста, собранного на транзисторах IRF830 и работающего на частоте 50 кГц, и затворного ключа верхнего ключа ( управляющее напряжение с учетом падения напряжения на диоде составит 11,3 В) при этом напряжении 30 нКл (полный заряд затвора Qg определяется по даташиту).
