Схема бп на ir2153. Импульсный блок питания на IR2153: схема, сборка и особенности

Как собрать импульсный блок питания на микросхеме IR2153. Какие особенности схемы следует учесть при сборке. Как правильно намотать трансформатор и настроить защиту. На что обратить внимание при первом включении.

Особенности импульсного блока питания на IR2153

Микросхема IR2153 является популярным выбором для создания простых импульсных источников питания. Рассмотрим основные особенности таких схем:

• Простота конструкции — минимум компонентов
• Возможность получить различные выходные напряжения
• Высокий КПД по сравнению с линейными блоками питания
• Компактные размеры за счет работы на высокой частоте
• Необходимость правильной намотки трансформатора
• Желательно наличие защиты от перегрузки и КЗ

При грамотном подходе можно собрать надежный и эффективный блок питания для различной аппаратуры.

Схема импульсного блока питания на IR2153

Рассмотрим типовую схему импульсного источника на IR2153:

• Сетевое напряжение 220В выпрямляется диодным мостом
• Сглаживающий конденсатор большой емкости (100-330 мкФ)
• IR2153 генерирует прямоугольные импульсы частотой 40-50 кГц
• Импульсы через драйверы управляют силовыми MOSFET-транзисторами
• Трансформатор преобразует импульсы в нужное выходное напряжение
• Выпрямитель и фильтр на выходе формируют постоянное напряжение

Важно правильно рассчитать частотозадающие элементы и намотку трансформатора под требуемую мощность.

Намотка трансформатора для ИБП на IR2153

Трансформатор является ключевым элементом импульсного блока питания. От правильности его намотки зависит эффективность и надежность всего устройства.

Основные рекомендации по намотке:

• Использовать ферритовые кольца с высокой магнитной проницаемостью
• Первичную и вторичную обмотки наматывать в одном направлении
• Между слоями делать качественную изоляцию
• Использовать провод с запасом по току
• Тщательно изолировать выводы обмоток

Число витков зависит от требуемого выходного напряжения и частоты работы преобразователя. Для расчета можно воспользоваться специальными программами.

Настройка защиты от перегрузки

Защита от перегрузки и короткого замыкания крайне важна для надежной работы импульсного блока питания. Рассмотрим основные варианты реализации защиты:

1. Токовая защита на шунте в первичной цепи
2. Защита по напряжению на вторичной обмотке
3. Комбинированная защита по току и напряжению

При срабатывании защиты необходимо останавливать генерацию импульсов микросхемой IR2153. Это можно реализовать, подтягивая вывод CT к земле.

Важно правильно настроить порог срабатывания защиты, чтобы она не мешала нормальной работе, но надежно защищала при перегрузках.

Особенности первого включения ИБП на IR2153

При первом включении импульсного блока питания на IR2153 следует соблюдать меры предосторожности:

• Включать через лампочку на 100 Вт для ограничения тока
• Проверить наличие выходного напряжения мультиметром
• Убедиться в отсутствии нагрева компонентов
• Проконтролировать форму сигналов осциллографом
• Постепенно увеличивать нагрузку, контролируя параметры

При обнаружении неполадок следует немедленно отключить питание и выявить причину. Только после успешного тестирования можно переходить к полноценной эксплуатации.

Типичные ошибки при сборке ИБП на IR2153

При сборке импульсных блоков питания на IR2153 начинающие радиолюбители часто допускают следующие ошибки:

• Неправильный расчет частотозадающих элементов
• Ошибки в намотке трансформатора
• Отсутствие или неверная настройка защиты
• Использование компонентов с недостаточным запасом по напряжению/току
• Неправильная разводка печатной платы

Внимательное изучение схемы и соблюдение рекомендаций поможет избежать этих проблем и собрать надежно работающее устройство.

Модификации схемы ИБП на IR2153

Базовую схему импульсного блока питания на IR2153 можно модифицировать для улучшения характеристик:

• Добавление обратной связи для стабилизации выходного напряжения
• Реализация плавного пуска (soft start)
• Добавление вспомогательного источника питания для микросхемы
• Схемы активного корректора коэффициента мощности
• Дополнительные выходные каналы с разными напряжениями

Эти улучшения позволят получить более качественный и функциональный источник питания, хотя и усложнят схему.

Заключение

Импульсные блоки питания на IR2153 при грамотном подходе позволяют создать эффективные и надежные источники питания для различной аппаратуры. Ключевыми моментами являются правильный расчет компонентов, аккуратная намотка трансформатора и реализация защиты. При соблюдении рекомендаций можно собрать качественное устройство даже начинающему радиолюбителю.

Импульсный блок питания на IR2153

Приветствую, Самоделкины!
В данной статье мы вместе с Романом (автором YouTube канала «Open Frime TV») соберем универсальный блок питания на микросхеме IR2153. Это некий «франкенштейн», который содержит в себе лучшие качества из разных схем.

В интернете полно схем блоков питания на микросхеме IR2153. Каждая из них имеет некие положительные особенности, но вот универсальной схемы автор еще не встречал. Поэтому было принято решение создать такую схему и показать ее вам. Думаю, можно сразу к ней перейти. Итак, давайте разбираться.

Первое, что бросается в глаза, это использование двух высоковольтных конденсаторов вместо одного на 400В. Таким образом мы убиваем двух зайцев. Эти конденсаторы можно достать из старых блоков питания от компьютера, не тратя на них деньги. Автор специально сделал несколько отверстий в плате под разные размеры конденсаторов.

Если же блока нету в наличии, то цены на пару таких конденсаторов ниже чем на один высоковольтный. Емкость конденсаторов одинакова и должна быть из расчета 1 мкФ на 1 Вт выходной мощности. Это означает, что для 300 Вт выходной мощности вам потребуется пара конденсаторов по 330 мкФ каждый.

Также, если использовать такую топологию, отпадает потребность во втором конденсаторе развязки, что экономит нам место. И это еще не все. Напряжение конденсатора развязки уже должно быть не 600 В, а всего лишь 250В. Сейчас вы можете видеть размеры конденсаторов на 250В и на 600В.


Следующая особенность схемы, это запитка для IR2153. Все кто строил блоки на ней сталкивались нереальным нагревом питающих резисторов.


Даже если их ставить от переменки, количество тепла выделяется очень много. Тут же применено гениальное решение, использование вместо резистора конденсатор, а это нам дает то, что нагрев элемента по питанию отсутствует.

Такое решение автор данной самоделки увидел у Юрия, автора YouTube канала «Red Shade». Также плата оснащена защитой, но в первоначальном варианте схемы ее не было.

Но после тестов на макете выяснилось, что для установки трансформатора слишком мало места и поэтому схему пришлось увеличить на 1 см, это дало лишнее пространство, на которое автор установил защиту. Если она не нужна, то можно просто поставить перемычки вместо шунта и не устанавливать компоненты, отмеченные красным цветом.


Ток защиты регулируется с помощью вот этого подстроечного резистора:

Номиналы резисторов шунта изменяетюся в зависимости от максимальной выходной мощности. Чем больше мощность, тем меньше нужно сопротивление. Вот к примеру, для мощности ниже 150 Вт нужны резисторы на 0,3 Ом. Если мощность 300 Вт, то нужны резисторы на 0,2 Ом, ну и при 500 Вт и выше ставим резисторы с сопротивлением 0,1 Ом.

Данный блок не стоит собирать мощностью выше 600 Вт, а также нужно сказать пару слов про работу защиты. Она тут икающая. Частота запусков составляет 50 Гц, это происходит потому, что питание взято от переменки, следовательно, сброс защелки происходит с частотой сети.


Если вам нужен защелкивающийся вариант, то в таком случае питание микросхемы IR2153 нужно брать постоянное, а точнее от высоковольтных конденсаторов. Выходное напряжение данной схемы будет сниматься с двухполупериодного выпрямителя.

Основным диодом будет диод Шоттки в корпусе ТО-247, ток выбираете под ваш трансформатор.

Если же нет желания брать большой корпус, то в программе Layout его легко поменять на ТО-220. По выходу стоит конденсатор на 1000 мкФ, его с головой хватает для любых токов, так как при больших частотах емкость можно ставить меньше чем для 50-ти герцового выпрямителя.


Также необходимо отметить и такие вспомогательные элементы как снабберы (Snubber) в обвязке трансформатора;

сглаживающие конденсаторы;

а также Y-конденсатор между землями высокой и низкой стороны, который гасит помехи на выходной обмотке блока питания.

Про данные конденсаторы есть отличный ролик на Ютубе (ссылку автор прикрепил в описании под своим видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи)).

Нельзя пропускать и частотозадающую часть схемы.

Это конденсатор на 1 нФ, его номинал автор не советует менять, а вот резистор задающей части он поставил подстроечный, на это были свои причины. Первая из них, это точный подбор нужного резистора, а вторая — это небольшая корректировка выходного напряжения с помощью частоты. А сейчас небольшой пример, допустим, вы изготавливаете трансформатор и смотрите, что при частоте 50 кГц выходное напряжение составляет 26В, а вам нужно 24В. Меняя частоту можно найти такое значение, при котором на выходе будут требуемые 24В. При установке данного резистора пользуемся мультиметром. Зажимаем контакты в крокодилы и вращая ручку резистора, добиваемся нужного сопротивления.


Сейчас вы можете видеть 2-е макетные платы, на которых производились испытания. Они очень похожи, но плата с защитой немного больше.

Макетки автор делал для того, чтобы со спокойной душой заказать изготовление данной платы в Китае. В описании под оригинальным видеороликом автора, вы найдете архив с данной платой, схемой и печаткой. Там будет в двух платках и первый, и второй варианты, так что можете скачивать и повторять данный проект.

После заказа автор с нетерпением ждал платы, и вот они уже приехали. Раскрываем посылку, платы достаточно хорошо упакованы — не придерешься. Визуально осматриваем их, вроде все отлично, и сразу же приступаем к запайке платы.

И вот она уже готова. Выглядит все таким образом. Сейчас быстренько пройдемся по основным элементам ранее не упомянутым. В первую очередь это предохранители. Их тут 2, по высокой и низкой стороне. Автор применил вот такие круглые, потому что их размеры весьма скромные.


Далее видим конденсаторы фильтра.

Их можно достать из старого блока питания компьютера. Дроссель автор мотал на кольце т-9052, 10 витков проводом 0,8 мм 2 жилы, но можно применить дроссель из того же компьютерного блока питания.
Диодный мост – любой, с током не меньше 10 А.

Еще на плате имеются 2 резистора для разрядки емкости, один по высокой стороне, другой по низкой.


Ну и остается дроссель по низкой стороне, его мотаем 8-10 витков на таком же сердечнике, что и сетевой.
Как видим, данная плата рассчитана под тороидальные сердечники, так как они при одинаковых размерах с Ш-образными, имеют большую габаритную мощность.

Настало время протестировать устройство. Пока основным советом является производить первое включение через лампочку на 40 Вт.


Если все работает в штатном режиме лампу можно откинуть. Проверяем схему на работу. Как видим, выходное напряжение присутствует. Проверим как реагирует защита. Скрестив пальцы и закрыв глаза, коротим выводы вторички.

Как видим защита сработала, все хорошо, теперь можно сильнее нагрузить блок. Для этого воспользуемся нашей электронной нагрузкой. Подключим 2 мультиметра, чтоб мониторить ток и напряжение. Начинаем плавно поднимать ток.


Как видим при нагрузке в 2А, напряжение просело незначительно. Если поставить мощнее трансформатор, то просадка уменьшится, но все равно будет, так как этот блок не имеет обратной связи, поэтому его предпочтительнее использовать для менее капризных схем.

А на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт

Ну, наконец, после небольшого перерыва выкладываю новую статью по сборке импульсного источника двухполярного питания на ir2153 для усилителя низкой частоты. Данный ИИП мощностью 300 Вт может питать такие усилители как “Ланзар” или усилитель на TDA7294 и др., требующие двухполярное питание.

Рассматриваемый блок питания я буду задействовать для питания своего будущего усилителя “Ланзар”. Мощность источника питания 300-400 Вт будет достаточной для двух каналов усилителя  по 100Вт с КПД=55%.

Схема была найдена на просторах интернета, собрана, отработана мною и выложена в виде данной статьи, как проверенная схема, чтобы вы могли без проблем повторить её. Вы же меня понимаете друзья, как редко найденная в интернете схема запускается и работает с первого раза.

На самом деле, схема не сложна, но я с ней помучился и попробую вам объяснить некоторые моменты настройки защиты.

Данный импульсный блок питания имеет защиту от перегрузки. Блок питания нестабилизированный.

Схема ИИП на ir2153 для усилителя низкой частоты.

Данный источник питания не имеет стабилизации, поэтому в выходном каскаде отсутствуют дроссели.

Напряжение планировал +-45Вольт, но расчеты не точны вследствие неизвестного материала сердечника трансформатора, в итоге +-50Вольт при токе 3.5А. Сердечник импортный. Ну, я не огорчился, нормальное напряжение +-50Вольт, в самый раз для моего будущего усилителя.

 

Опишу немного работу схемы.

Все, что зеленым цветом является плавным запуском. Плавный запуск в данной схеме служит для гашения больших токов при включении источника питания в сеть. При включении в сеть, начинается зарядка большой емкости электролитического конденсатора С10, а так же электролитов в выходном каскаде C13-C16. Суть работы плавного запуска следующая, при включении источника питания в сеть, весь ток протекает через резистор R6, тем самым рассеивая излишки в виде тепла в атмосферу. Как только все емкости зарядились (прошли переходные процессы), замыкаются контакты реле K1, и весь ток начинает течь не через резистор R6 а через замкнутые контакты реле K1. Временная задержка срабатывания реле задается времязадающей емкостью С7. VDS1 является выпрямительным мостом для питания плавного запуска. VD1 стабилитрон на 13 Вольт для питания реле К1.

Перейдем к самому источнику питания. Резистор R2 ограничивает ток питания самого драйвера ir2153, то есть через него запитан драйвер. VD2 является однополупериодным выпрямителем питания драйвера.

Емкость С6 и резистор R4 задают частоту генерации драйвера ir2153. Под статьей можете скачать программу расчета номиналов данных элементов по частоте. Номиналы C6 и R4 указанные на схеме способствуют генерации прямоугольных импульсов с частотой 43-44кГц. Я убавил номинал резистора R4 до 13кОм, тем самым повысил частоту до 50кГц, трансформатор стал греться меньше, но и поднялось напряжение на нагрузке, было +-48 Вольт при токе 3А, стало +-50Вольт, но это только мне на руку.

На транзисторах VT1,VT2,R1,R3 собран “икающий” триггер защиты. R11 является датчиком тока. На нем совсем небольшое падение напряжения, и при увеличении тока во вторичной обмотке, ток первичной обмотки тоже увеличивается, увеличивается и падение напряжения на резисторе R11. Через подстроечный резистор R10 ток поступает на базу транзистора VT1, и при достижении определенного напряжения база-эмиттер примерно 0,6 Вольт транзистор открывается. Через  открытый транзистор VT1 и резистор R1 начинает протекать небольшой ток, который открывает транзистор VT2, через данный транзистор и резистор R3 питание драйвера зашунтируется. Драйвер прекращает работу, ток падает в обмотках трансформатора, транзистор VT1 закрывается. Питание на драйвер вновь появляется, так как закрыт транзистор VT1, а следовательно и VT2, и питание драйвера уже не зашунтировано.

Далее цикл повторяется, пока в первичной обмотке трансформатора не ослабится ток. Визуально это все наблюдается миганием светодиода, эффект “икания”. Подстройка защиты ведется подстроечным резистором R10, но о настройке защиты чуть ниже.

На выходе стоят диоды типа “Шоттки”, позволяющие выпрямить высокочастотный ток. Ну и в каждом из плеч выходного каскада стоят электролиты по 2000мкФ на плечо. Данных баночек вполне достаточно для импульсного источника питания мощностью до 500Вт, используемого под усилитель низкой частоты.

Варистор VDR1 защищает схему от скачков напряжения. При скачке напряжения (напряжение срабатывания MYG14-431 составляет 430В при токе 1мА) сопротивление варистора мгновенно уменьшается, выкорачивая цепь питания схемы, перегорает предохранитель, обрывая сетевое питание.

Дроссель T1 служит для подавления высокочастотных помех на входе.

Детали для сборки импульсного источника питания на ir2153

ОБОЗНАЧЕНИЕ	ТИП	НОМИНАЛ	КОЛИЧЕСТВО	КОММЕНТАРИЙ
	Драйвер питания	IR2153	1
VT1	Биполярный транзистор	2n5551	1
VT2	Биполярный транзистор	2n5401	1
VT3	Биполярный транзистор	BC517	1	Составной транзистор
VT4,VT5	MOSFET — транзистор	IRF740	2	Полевой транзистор
VD1	Стабилитрон	1n4743A	1	13В 1.3Вт
VD2,VD4	Выпрямительный диод	HER108	2	Другой быстрый диод
VD3	Выпрямительный диод	1n4148	1
VD5,VD6	Диод Шоттки	MBR20100	2	20А 100В
VDS1	Выпрямительный диод	1n4007	4
VDS2	Диодный мост	RS607	1	6А 1000В
VDR1	Варистор	MYG14-431	1
HL1	Светодиод	Красный	1
K1	Реле	HK3FF-DC12V-SH	1	Обмотка на 12В 400 Ом
R1	Резистор 0,25Вт	8,2кОм	1
R2	Резистор 2Вт	18кОм	1
R3	Резистор 0,25Вт	100 Ом	1
R5	Резистор 0,25Вт	47кОм	1
R6	Резистор 5Вт	22 Ом	1
R4,R7	Резистор 0,25Вт	15кОм	2
R8,R9	Резистор 0,25Вт	33 Ом	2
R10	Резистор подстр.	330 Ом	1	Однооборотный
R11,R11	Резистор 2Вт	0,2 Ом	2
C1,C3,C17,C18	Конденсатор неполярный	100нФ 400В	4	Пленка
C2	Конденсатор неполярный	470нФ 400В	1	Пленка
C4,C5,C7	Электролит	220мкФ 16В	3
C6,C8	Конденсатор неполярный	1нФ	2	Керамика любое напряж.
C9	Конденсатор неполярный	680нФ	1	Керамика любое напряж.
C10	Электролит	330мкФ 400В	1
C11,C12	Конденсатор неполярный	1мкФ 400В	2	Пленка
C13-C16	Электролит	1000мкФ 63В	4

Дроссель Т1 можете выдрать из любого импульсного блока питания ПК, как это сделал я.
Скачать список компонентов для ИИП на ir2153 в файле PDF.

Трансформатор намотан на кольце марки 2000НМ, размеры 40-24-20 мм. Первичная обмотка содержит 33 витка проводом диаметра 0,85мм в две жилы (перестраховался).

Вторичная обмотка ложится в два слоя. Диаметр провода вторичной обмотки 0,85мм и имеет 13+13 витков (то есть с отводом от середины, всего 26 витков), второй слой аналогичен первому (13+13 витков). Между слоями лежит диэлектрик.

Более подробную инструкцию о расчете и намотке трансформатора читайте в статье «Расчет и намотка импульсного трансформатора», также рекомендую прочитать статью «Как перемотать трансформатор из блока питания ПК».

Данный импульсный источник питания на ir2153 можно пересчитать под любое напряжение, достаточно перемотать трансформатор.

Если надумаете собирать данный блок питания напряжением более +-50В, то следует заменить выходные емкости С13-С16 на более высоковольтные, например на 100В., а также заменить Шоттки, например, на MBR20200.

Пару слов о защите.

Может сложиться так, что после сборки ИИП описанного в этой статье, при запуске будет срабатывать защита. И регулировка подстроечного резистора не даст никакого результата. Тогда следует уменьшить номинал резистора R11 до 0,07 Ом. У меня так и сделано, параллельно зацеплены три резистора по 0,2 Ом.

Суть ребята такая, если номинал резистора R11 большой, например 0,2 Ом, то на нем будет падение напряжения больше чем нужно, и при работе ИИП постоянно будет большое напряжение на базе транзистора VT1, защита будет срабатывать.

Может случиться так, что при испытании на довольно большой нагрузке защита не срабатывает, то можно попробовать увеличить номинал R11, например до 0,15 Ом. Либо попробовать увеличить номинал подстроечного резистора R10, например до 3,3 кОм. Так как, R10 и R11 соединены параллельно, и R11 на два порядка меньше, то увеличение R10 приведет к очень малому (несколько тысячных-сотых долей) изменению эквивалентного соединен

Простой, импульсный блок питания на IR2153

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 скачать.

Автор; Тумин Игорь

IR2153 софтстарт, простой испульсный блок питания

Предлагаю вам простую схему импульсного блока питания для усилителя на основе легендарной микросхемы IR2153. Схем в сети очень много, но ни одна не имеет нормального софтстарта, из-за чего начинающие радиолюбители палят много полевых транзисторов и микросхем (я тоже с этого начинал).

ИИП IR2153

Характеристики:
— напряжение питания: 210-240в;
— напряжение на выходе (холостой ход): +38/-38в;
— мощность: 300вт;
— софтстарт: есть.
— защита от короткого замыкания: есть.

DA_Power IR2153 схема

Данная схема отличается от всех остальных тем, что в ней каждый полевик защищен от токовой перегрузки. Принцип работы защиты очень прост, рассмотрим схему управления нижним полевиком. С выхода LO микроcмы IR2153 поступаем меандр амплитудой 12в и частотой 44кГц, через конденсатор С11 и затворный резистор R8 этот сигнал открывает и закрывает полевик. Как только ток через шунт R10 хоть на мгновение превысит значение 7А, зарядится конденсатор С13, транзистор VT2 откроется и разрядит внутреннюю емкость полевика и конденсатор С11. Трансзистор T2 закроется , и может быть открыт только поле следующего сигнала от IR2153. Ток через полевый транзистор будет иметь форму острой иголки (подобие ШИМ с малым заполнением импульса).

Рисунок платы

Скачать файлы: DA-Power-IR2153.zip (1845 Загрузок)

При 6А импульсы обычные:

При токе более 7А импульсы принимают следующую форму:

Первое включение нужно осуществлять при подаче на вход 12в вместо 220, установив перемычку на резистор R4. На плате подписаны +12 и -12в для проверки. Если все нормально работает и на выходе в плечах есть небольшое постоянное напряжение, значит все собрано верно и можно включать в сеть через лампочку, затем напрямую. Блок питания стартует очень мягко, можно смело ставить на выходе большие емкости, при коротком замыкании на выходе напряжение падает до нуля, затем снова поднимается до оптимального значения.

Фото собранного блока питания:

Осциллограммы на обмотках трансформатора:

Холостой ходДобавляем снаббер 100ом + 220пф стало поменьше звонаНагрузка 250вт, огромный DeadtimeУдалось зафиксировать работу софтстарта при включении, заряд емкостей по 1000мкф в плече происходит за 10мСУвеличиваем разверткуНачало пуска

Удачи в повторении….

Более надежный вариант с триггерной защитой:

Собранный блока питания.

R17 и транзистор VT4 — датчик тока, VT1 и VT3 — триггер, VT2 — при защелкивании притягивает вывод (CT) микросхемы IR2153 к земле, мгновенно останавливая генерацию. При токовой перегрузке или КЗ ИИП выключается, дальнейшая работа возможна при обесточивании на 1 минуту. С9 — предотвращает ложное срабатывание защиты при первом пуске, когда заряжаются емкости во вторичке.

Печатная плата второй версии:

Скачать файл печатной платы: DA_Power_IR2153-v2.1.zip (905 Загрузок)

Описание сборки данного блока питания.

Силовой трансформатор намотан на кольце R31*19*15 PC40.

Ферритовое кольцо.

Для надежности поверх лака уложен слой изоляции в 1 слой:

Слой изоляции.

Первичная обмотка содержит 52 витков проводом 0,75мм. Выводы дополнительно изолируются термоусадкой.

Первичная обмотка.

Далее накладываются 2 слоя изоляиции:

Двойной слой изоляции.

Вторичная обмотка содержит 11 витков, мотается разом 4-мя жилами провода 0,75мм (в диаметре). При 52 витках первички будет ровно 3в/виток, 11 витков вторички дадут нам +33/-33в на выходе.

Вторичная обмотка.

Те выводы, что снизу фиксируются нитками, также сразу надо зачистить все жилы:

Готовый трансформатор.

Синфазный дроссель, установлена перегодка для разделения обмоток:

Ферритовое кольцо для синфазного фильтра. R16*10*4.5 PC40

Обмотки выполнены проводом 0,5 мм длиной по 50см каждая, выводы также зачищаются:

Синфазный дроссель.

Проводом 0,75мм на оправке сделаны обмотки для силовых дросселей:

Намотка дросселя.

Далее на сердечниках 6*20 Zn600 с помощью клея крепятся обмотки:

Силовые дроссели.

Закупаем все необходимые детали:

Набор деталей.

Подложка от самоклейки с помощью скотчка крепится на лист бумаги А4:

Подложка.

Распечатываем на принтере рисунок платы, зеркалить ничего не надо!

Распечатанный рисунок.

Подготавливаем поверхность:

Чистка меди наждачкой.

Обезжириваем медь и кладем подложку рисунком вверх на полумягкую поверхность, например книгу:

До переноса рисунка обезжириваем поверхность меди.

Кладем текстолит медью вниз и выравниваем по отметкам:

Текстолит на рисунке.

Ставим сверху утюг, прижимаем сильно, не двигаем горячий утюг в течении 1 минуты:

Утюг — мощность на максимум.

После убираем утюг, приживаем сверху текстолит еще парочкой книг, и даем немного остынуть. Далее подложка легко отрывается, а рисунок остается на медной поверхности:

Отрываем подложку.

Кладем текстолит в раствор хлорного железа:

В растворе хлорного железа.

После травления сверлим отверстия и залуживаем:

Олово, паяльник с оплеткой и канифоль.

Вставляем резисторы и всякую мелочь:

Резисторы+перемычки.

Далее более габаритные элементы:

Остальное

Правильно фазируем обмотки, тут проще некуда, если провода заранее промаркировать:

Не забываем зачищать лак на проводах.

Вставляем трансформатор на место:

Установка трансформатора.

Загибаем выводы и запаиваем:

Осталось запаять.

Сверлим радиатор для крепления транзисторов, делаем прижимную планку, а снизу делаем отверстие сверлом на 2,5мм и метчиком на 3 нарезаем резьбу для крепления радиатора:

Сверловка отверстий и нарезка резьбы.

Устанавливаем радиатор на место:

Крепим радиатор.

Все тщательно проверяем:

Проверка на «сопли» с помощью подсветки платы фонариком.

Готовимся к проверке работоспособности от блока питания 12в:

Перед проверкой от 12 в ставим перемычку.

На вход вместо 230в подаем 12в ( +и- обозначены на плате) на выходе должно появится небольшое постоянное напряжение:

Проверка от 12в с перемычкой, на выходе около 1в в плече.

Смотрим форму сигнала на затворах транзисторов:

Форма сигнала на затворе полевика, питание 12в ( для безопасности).

А на обмотках трансформатора должен появится меандр частотой 45-47кГц:

Проверка меандра на первичке при питании от 12в.

Далее обязательно убираем перемычку с резистора снизу платы и включаем в сеть:

Первое включение от сети с резистором 200ом в разрыв.

Прижимаем транзисторы к радиатору изолировав их с помощью теплопроводных прокладок:

Крепление транзисторов к радиатору.

ИИП в сборе:

Силовые диоды при работе греются довольно сильно.Вид сверху.

Форма сигнала на вторичных обмотках на холостом ходу:

Холостой ход, питание 220в, вторичка.

Тоже самое, но нагрузка 180вт.

Нагрузка 180вт.

ИИП работает хорошо, софтстарт, триггерная защита от КЗ. Микры китайские с али, но работают нормально, частота 47кГц. IR2153 Deadtime бы поменьше, было бы круто, напряжение под нагрузкой падает на 15%.

Удачи в повторении, вопросы задаем в комментариях, в группе вконтакте или vatsapp( в нижней правой части экрана жмем кнопку).

 

IR2153 — параметры микросхемы, даташит и схемы блоков питания

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 IR2153IR2153 — схема электрическая БПСхема 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.

Особенности БП на IR2153

• Питание нагрузки от 60 до 400 В DC
• Напряжение питания драйвера 15 В DC
• Частоты генерации 12 кГц — 100 кГц
• Скважность приблизительно 50%
• Ручной потенциометр для установки частот

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)

Возможные изменения

Частота колебаний генератора регулируется потенциометром и охватывает диапазон от 10 кГц до 100 кГц, скважность 50%.

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. Скачать даташит на IR2153 можно по ссылке.

cxema.org — Импульсный блок питания на IR2153

Блок питания построен по полу мостовой схеме на основе микросхемы IR2153. На выходе этого блока можно получить любое нужное вам напряжение, все зависит от параметров вторичной обмотки трансформатора.

Подробно рассмотрим схему импульсного блока питания.

Мощность источника питания именно с такими компонентами около 150 ватт.

Сетевое переменное напряжение через предохранитель и термистор поступает на диодный выпрямитель.

После выпрямителя стоит электролитический конденсатор, который в момент включения блока в сеть будет заряжаться большим током, термистор как раз ограничивает этот ток. Конденсатор нужен с напряжением 400-450 Вольт. Далее  постоянное напряжение поступает на силовые ключи. Одновременно через ограничительный резистор и выпрямительный диод поступает питание на микросхему IR2153.

Резистор нужен мощный, не менее 2-х ватт, лучше взять 5-и ваттный. Напряжение питания для микросхемы дополнительно сглаживается небольшим электролитическим конденсатором, емкостью от 100 до 470мкФ, желательно на 35 Вольт.  Микросхема начинает вырабатывать последовательность прямоугольных импульсов, частота которых зависят от номинала компонентов времязадающей цепи, в моем случае частота находиться в районе 45кГц.

На выходе установлен выпрямитель со средней точкой. Выпрямитель в виде диодной сборки в корпусе то-220. Если выходное напряжение планируется в пределах 40 вольт, то можно использовать диодные сборки  выпаянные из компьютерных блоков питания.

Конденсатор вольтодобавки, предназначен для корректного срабатывания верхнего полевого ключа, емкость зависит от того, какой транзистор использован, но в среднем 1мкФ хватит для большинства случаев.

Перед запуском нужно проверить работу генератора. Для этих целей от внешнего источника питания на указанные выводы микросхемы подается около 15-и вольт постоянного напряжения.
Далее проверяется наличие прямоугольных импульсов на затворе полевых ключей, импульсы должны быть полностью идентичными, одинаковой частоты и заполнения.
Первый запуск источника питания обязательно делается через страховочную лампу накаливания на 220 Вольт с мощностью около 40 ватт, будьте предельно осторожны, не дотрагивайтесь платы во время работы, после отключения блока от сети дождитесь несколько минут пока высоковольтный конденсатор не разрядится через соответствующий резистор.
Очень важно указать то, что эта схема не имеет защиты от коротких замыканий, поэтому любые короткие замыкания, даже кратковременные приведут к выходу из строя силовых ключей и микросхемы IR2153, так, что будьте аккуратны.

Схема также лишена обратной связи по напряжению, так что выходное напряжение будет плавать в зависимости от перепадов сетевого напряжения. Многие скажут, кому нужен этот блок питания, если он такой нехороший. На самом деле блоки питания на IR2153 очень популярны, они просты, практически не требуют наладки, себестоимость маленькая и к тому если использовать соответствующий трансформатор, выпрямитель, транзисторы и входной электролит, с блока питания можно выкачивать до пол киловатта мощности, но и это не все, я делал вплоть до 1 киловатта, правда с дополнительным эмиттерным повторителем и прочими плюшками, включая защиту от коротких замыканий, перенапряжения и релейным  плавным пуском,  схема такого блока питания сейчас перед вами.

Печатная плата тут 

Импульсный источник питания для TDA7294 на IR2153

Приспичило как-то мне собрать усилитель на TDA7294. Причем собрать нужно было как можно скорее. День рождения был на носу, и планировалось отметить его на открытом воздухе, под звуки, испускаемые моими раритетными колонками Радиотехника S30.

Усилитель собран был незамедлительно. Кому интересно, читайте статью «Усилитель НЧ на TDA7294». Пришло время сборки импульсного источника питания. Крайне важны были малые габариты источника.

Была выбрана наипростейшая схема импульсного источника питания на ir2153.

В интернете полно аналогичных схем чуть-чуть отличающихся друг от друга. Схемы не все рабочие, что в сети. Это я тоже не сразу понял, поэтому, немного намучился. Приведенная мною схема полностью рабочая. Соблюдая все номиналы данной схемы, и используя мою печатную плату, сэкономите время на исправлении своих и чужих ошибок.

Более сложный аналог данной схемы описан в статье «Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт». Эту схему отличает наличие блока защиты от перегрузок и плавный запуск.

Простота схемы ИИП для TDA7294 на ir2153 позволяет новичкам с легкостью повторить её. Еще один плюс, это габариты. Плата импульсного источника питания имеет размеры 80мм в ширину и 80мм в высоту.

Принцип работы схемы.
Как работает блок питания на ir2153 описано в статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт”.

На принципиальной схеме не нарисован варистор, но в печатной плате он есть. В принципе его можно не ставить, так как роли почти не играет, он служит защитой от скачков напряжения в сети (никаких перемычек не нужно впаивать, просто не ставим варистор и все).

Термистор NTC при первом включении ограничивает скачок тока, при зарядке сетевых и выходных электролитов, через некоторое время он нагревается и его сопротивление уменьшается. Простая, но не совсем надежная защита. При повторном включении, когда термистор нагретый, защита уже не эффективна. Но как показала практика, блок питания надежен и не выходит из строя, как пишут некоторые люди в комментариях.

Времязадающие элементы R2 и C3 выбраны таким образом, чтобы драйвер обеспечивал генерацию импульсов с частотой около 70 кГц. Программа для расчета R2 и C3 находится под статьей, можете рассчитать под нужную вам частоту.

Элементы.

ОБОЗНАЧЕНИЕ	ТИП	НОМИНАЛ	КОЛИЧЕСТВО	КОММЕНТАРИЙ
	Драйвер питания	IR2153	1
VT1,VT2	MOSFET — транзистор	IRF740	2
VDS1	Диодный мост	RS607	1	6А 1000В
VDR1	Варистор	MYG14-431	1	Можно не ставить
NTC	Термистор	5D-9	1	Или другой на 5Ом
R1	Резистор 2Вт	18кОм	1
R2	Резистор 0,25Вт	HER108	10кОм
R3,R4	Резистор 0,25Вт	33 Ом	2
C1,C2	Электролит	220мкФ 220В	2
C3	Конденсатор неполярный	1нФ	1	Керамика любое напряж.
C4	Конденсатор неполярный	0,1 мкФ	1	Керамика любое напряж.
C5	Электролит	220мкФ 16В	1
C6	Конденсатор неполярный	0,33 мкФ	1	Керамика любое напряж.
C7	Конденсатор неполярный	1мкФ 400В	1	Пленка
C8-C9	Электролит	470 мкФ 50В	2
C10-C11	Конденсатор неполярный	0,1 мкФ	2	Пленка
VD1	Диод	HER108	1
VD2	Импульсный диод	FR107,FR157	1	Любой другой импульсный
VD3-VD6	Диод Шоттки	КД213А	4

Список компонентов в PDF формате СКАЧАТЬ

Трансформатор.
Самым трудным этапом сборки является расчёт и напитка импульсного трансформатора. Подробно рассказывать про технологию расчёта и намотки транса я не буду, так как уже рассказывал ранее, читайте статью ”Расчет и намотка импульсного трансформатора”. Также рекомендую прочесть статью «Как перемотать трансформатор из блока питания ПК«

На этом этапе поделюсь немного опытом. В статье, ссылка на которую расположена чуть выше, описан метод намотки вторички с отводом от середины, сдвоенным проводом (если по расчетам вторичка имеет одну жилу) а потом соединении их в среднюю точку. Это дает синхронность, то есть, в обоих плечах будет одинаковое напряжение. Вторичная обмотка трансформатора для этого устройства должна иметь две жилы диаметром 0,85 мм, чтобы обеспечить нужную нам мощность (по моим расчетам, у вас может иметь и одну жилу).

Поэтому, если мотать методом из статьи выше, то пришлось бы мотать сразу 4-мя проводами, это крайне неудобно.

Я решил мотать двумя проводами, то есть, сначала мотал одно плечо двумя проводами, потом изоляция и далее второе плечо двумя проводами.

Таким способом советуют не мотать, из-за не синхронной намотки будет разное напряжение. У меня же получилось совсем одинаковое напряжение, и мотать мне было легче, бублик маленький.

Ниже я приведу некоторые намоточные данные.

Диаметр провода и первичной и вторичной обмотки 0,85 мм. Магнитопровод склеен из двух колец размером 28мм*16мм*9мм и магнитной проницаемостью 2000НМ.

Первичная обмотка содержит 39 витков, хотя по расчетам было сорок с копейками, ноне влезли они. Вследствие чего, пришлось уменьшить количество витков вторичной обмотки, относительно расчетов.

Итак, вторичная обмотка содержит 8 + 8 витков. Это значит 8 витков, далее отвод (это будет средняя точка), изоляция, потом еще 8 витков.

Вторичная обмотка мотается двумя жилами диаметром 0,85 мм.

(мотаем 8 витков вторички)

(кладем изоляцию)

(скручиваем концы)

(соединяем конец 8-го витка с проводом, чтобы сделать отвод, и мотаем еще 8 витков в ту же сторону)

Изоляцию берем по вкусу (тряпочную изоленту, киперную или ФУМ ленту, лавсановую пленку или скотч). Я использую лавсановую пленку из обрезков витой пары.

Все обмотки должны мотаться в одном выбранном вами направлении.

Охлаждение.

Радиатором для ключей у меня является передняя панелька усилителя. Исполнена она из дюрали, высота 47мм, ширина 92мм, толщина 7мм. При испытаниях и дальнейшей эксплуатации одного канала TDA7294, ключи теплые, не горячие.

Ключи установлены на радиатор через силиконовые прокладки и диэлектрические втулки.

Шоттки без радиаторов. Греются не сильно, опять же при эксплуатации одного канала, трансформатор не горячий.

Микросхема драйвера полумоста

IRS2153 (1) D Datasheet

В публикации подробно описаны таблица данных, спецификации, конфигурации распиновки и несколько схем применения для IC IRS2153, которая представляет собой полумостовую ИС от Texas Instruments. Уникальной особенностью этого драйвера полумоста является то, что он не должен зависеть от внешних логических источников для операций, а позволяет настраивать собственный генератор через простую RC-сеть.

Микросхема IRS2153 (1) D, которая по сути представляет собой микросхему драйвера полумостового МОП, может быть фактически использована для ряда различных интересных схемотехнических приложений, таких как повышающие преобразователи, компактные инверторы для солнечных батарей, и если два из них соединены, может быть даже сконфигурирован как схема драйвера полного моста mosfet.Давайте узнаем больше об этом интересном устройстве.

Основные электрические характеристики

Прежде чем обсуждать потенциальные применения этого чипа, давайте сначала изучим некоторые из его основных характеристик:

• Чип разработан, чтобы выдерживать и работать с напряжениями до 600 В постоянного тока (зажим стабилитрона 15,4 В на VCC).
• Состоит из схемы внутреннего встроенного генератора с фиксированным рабочим циклом 50%, а его частота может быть просто определена с помощью двух внешних компонентов ПДУ (программируемый генератор CT, RT).
• Состоит из встроенной драйверной сети с высокой стороны, которая обеспечивает отказоустойчивое проведение МОП-транзистора с высокой стороны (верхний МОП-транзистор) с необходимым основным напряжением затвора с загрузочной стяжкой.
• Позволяет принудительно выполнять функцию внешнего отключения, просто добавляя дополнительный транзисторный каскад с IC (2-тактное отключение на выводе CT (1/6 VCC). Эта функция может быть очень полезна для приложений, в которых автоматический ток или регулировка напряжения имеет решающее значение
• Чип также включает функцию запуска Micropower, которая гарантирует гарантированную инициализацию даже при относительно минимальных значениях напряжения и тока.
• Внутренняя функция мертвого времени обеспечивает идеальное разделение между выходами для обеспечения отказоустойчивости.
• Все выводы имеют внутреннюю защиту от электростатического разряда для защиты микросхемы от статического напряжения во время упаковки и транспортировки.

Базовая конфигурация схемы ИС

Описание выводов ИС драйвера полумоста IRS2153 (1) D

На рисунке выше показана стандартная конфигурация схемы предлагаемой ИС полумоста. Функции распиновки можно понять следующим образом:

Вывод №1 — это напряжение постоянного тока микросхемы ИС, он внутренне зафиксирован на 15.4 В для защиты ИС от высокого напряжения питания.

RC-сеть, состоящая из RVCC и CVCC, выполняет две важные функции: резистор управляет током на внутреннем стабилитроне, а конденсатор обеспечивает задержку запуска микросхемы, так что выходы могут инициироваться с нулевой логикой до тех пор, пока встроенный генератор начал колебаться.

Резисторы Rt и Ct на контактах №2,3,4 представляют собой внешнюю RC-цепь, которая определяет частоту генератора (рабочий цикл установлен на 50% внутри).

Для определения частоты генератора можно использовать следующую формулу:

f = 1 / 1.453 × Rt x Ct

Контакт № 4 является заземляющим контактом ИС.

Выводы №7 и №5 являются выходами высокого и низкого уровня микросхемы, то есть вывод №7 управляет МОП-транзистором, подключенным к напряжению питания, а контакт №5 отвечает за управление МОП-транзистором, соединенным с шиной заземления.

Вывод № 8 оканчивается загрузочным конденсатором C, который гарантирует, что HO и LO никогда не проводят вместе, а также повышает необходимое начальное напряжение для вывода HO IC.

Application Note :

Основное применение этой ИС — инверторы и топологии преобразователей.

Один стандартный дизайн приложения инвертора можно увидеть на приведенной ниже диаграмме:

Простая конструкция инвертора, показанная выше, с использованием IC IRS2153, может использоваться для питания сетевых ламп CFL от источников питания 12 В.

Здесь функция Cboot исключена, потому что конфигурация представляет собой обычный инвертор с центральным ответвлением, который не требует питания с начальной загрузкой из-за отсутствия здесь сети MOSFET высокого напряжения.

Трансформатор может быть намотан на любой стандартный ферритовый узел 27 мм с E-образным сердечником, как показано ниже.

Полную таблицу данных вы можете найти в следующем посте:

irf.com/product-info/datasheets/data/irs2153d.pdf

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Высоковольтный полумостовой драйвер с использованием IR2153 и IGBT

Полумостовая плата на базе IGBT

была разработана для множества приложений, таких как драйвер индукционного нагревателя, драйвер катушки Тесла, преобразователи постоянного тока, SMPS и т. Д. Сильноточные и высоковольтные IGBT используются для удовлетворения требований высокой мощности.

IGBT NGTB40N120FL2WG от ON semi и IR2153 от Infineon semiconductor являются важными частями схемы, IR2153 — это ИС драйвера затвора, включая встроенный генератор, IGBT 40A / 1200V может выдерживать большой ток.Схема драйвера затвора работает с напряжением 15 В постоянного тока и нагрузкой от 60 до 400 В постоянного тока.

IR2153D (S) — это улучшенная версия ИС драйверов затвора Popular IR2155 и IR2151, включающая в себя высоковольтный полумостовой драйвер затвора с генератором входного каскада, аналогичный стандартному таймеру CMO 555. IR2153 предоставляет больше функциональных возможностей и проще в использовании, чем предыдущие микросхемы. В вывод CT встроена функция отключения, так что оба выхода драйвера затвора могут быть отключены с помощью управляющего сигнала низкого напряжения.Кроме того, ширина выходных импульсов драйвера затвора остается такой же, как только достигается возрастающий порог блокировки по пониженному напряжению на VCC, что приводит к более стабильному профилю зависимости частоты от времени при запуске. Помехозащищенность была значительно улучшена как за счет снижения пикового di / dt драйверов затвора, так и за счет увеличения гистерезиса блокировки пониженного напряжения до 1 В. Наконец, особое внимание было уделено максимальной устойчивости устройства к защелке и обеспечению комплексной защиты от электростатического разряда на всех контактах.

Частота колебаний регулируется встроенным подстроечным потенциометром, диапазон частот прибл. От 12 кГц до 100 кГц, рабочий цикл 50%.

Источник питания 400 В — 5 А для бесщеточных двигателей — подходящий источник питания для этого драйвера.

Пожалуйста, примите соответствующие меры предосторожности, так как в этом проекте используются смертельные напряжения!

Банкноты

• Примечание 1: Схема снабжена несколькими дополнительными компонентами, которые могут использоваться в соответствии с требованиями приложения, другие компоненты могут быть опущены, как указано в спецификации
• Примечание 2: Диапазон частот определяется значением конденсатора трансформатора тока (C8) и потенциометра подстроечного резистора. Соответствующее значение для требуемого диапазона частот см. В таблице данных.C8 1Kpf, R5 = 7k5 и PR1 = 50K обеспечивают частотный диапазон от 12 кГц до 100 кГц.
• Примечание 3: Могут использоваться другие МОП-транзисторы или IGBT в соответствии с вашими требованиями к току и напряжению.
• Примечание 4: Эту плату также можно использовать в качестве полумоста с использованием полевых МОП-транзисторов IR2101 и с высоким импульсом ШИМ и низким входным сигналом ШИМ или IR2104 с одним импульсом ШИМ. Заголовок CN3 обеспечивает для этой цели входные Pin1 HIN и Pin2 LIN. Не используйте следующие компоненты R5, PR1, C8 с IR2101 / IR2105.
• Примечание 5: для IGBT требуется радиатор большого размера.

Характеристики

• Питание нагрузки от 60 до 400 В постоянного тока
• Источник питания драйвера затвора, 15 В постоянного тока
• Диапазон частот от 12 кГц до 100 кГц, возможен другой частотный диапазон, измените R5, PR1, C8
• Рабочий цикл прибл. 50%
• PR1: Подстроечный потенциометр для установки частоты
• CN3: питание логики 15 В постоянного тока
• CN1: Вход постоянного тока
• CN2: L1 нагрузка

Схема

Пример катушки Тесла

Схема

с БП

Список деталей

Подключения

Фото

IR2153 Лист данных

ir2153

IR2101 / IR2102 Лист данных

ir2101
.

SMPS 2 x 50V 350W Схема для аудиоусилителей мощности

В этой статье будет проиллюстрирована простая процедура создания нерегулируемого импульсного SMPS-источника питания мощностью 350 Вт на 50 В. Это устройство можно заменить стандартным блоком питания аудиоусилителя, чтобы снизить расходы, а также вес. Предлагаемый блок питания работает как полумост без регулирования.

Составлено и представлено: Дхрубаджоти Бисвас

Мосфеты как устройства питания

Мой источник питания основан на двух N MOSFET и работает на интегральной схеме IR2153.IR2153 питается от силового резистора 27 кОм 6 Вт. Пульсации при полной нагрузке регистрируются ниже 2 В.

Использование стабилитрона (15 В) обеспечивает стабилизацию напряжения, а рабочая частота устанавливается на 50 кГц (прибл.).

В точке входа я поместил термистор, чтобы принудительно проверять пиковый ток, когда конденсатор заряжается.

То же самое явление можно найти в блоке питания AT / ATX компьютера. Кроме того, чтобы обеспечить низкую индуктивность рассеяния и полное выходное напряжение, первая половина первичной обмотки проходит 20 витков, а затем вторичная обмотка.

Также для обеспечения безопасности в системе обязательно подключите выход (центральный отвод 0 В) к земле.

Дроссели для фильтрации RF

Дроссели, используемые в конструкции, облегчат устранение пульсаций на выходе РЧ. Количество витков и сердечник, которые есть в комплекте поставки ПК, не являются критическим фактором.

Кроме того, резисторы 6k8 в выходной секции используются для разряда конденсаторов после выключения и таким образом помогают предотвратить повышение напряжения без нагрузки.

Предлагаемый импульсный источник питания 2x 50V 350W работает по топологии с одним коммутатором и прямым переключателем. Он имеет рабочую частоту 80-90 кГц и имеет схему управления IRF2153, которая очень похожа на схему US3842. Однако рабочий цикл меньше и ограничен 50%.

Перемотка трансформатора ATX Trafo

Трансформатор Tr1 был разработан путем перемотки трансформатора SMPS ATX, и его первичная индуктивность составляет 6,4 мГн (прибл.).

Сердечник системы не имеет воздушного зазора, а первичная индуктивность разделена на две части: первая половина — это ветер, а вторая — обмотка.

Более того, также возможно развернуть исходную основную нижнюю половину без перемотки. Этот тип источника питания идеально подходит для применения в усилителях мощности.

При необходимости его также можно защитить от перегрузки или короткого замыкания и стабилизировать выходное напряжение. Обратную связь системы можно включить с помощью оптопары.

Важно отметить, что в отношении мощности 350 Вт необходимо следить за тем, чтобы в проводящем состоянии типичное сопротивление не превышало 0.8R. MOSFET также может использоваться для понижения точки сопротивления.

Интересно, что чем меньше сопротивление, тем лучше для системы.

Допуск по напряжению находится в диапазоне 900-1000В. В худшем случае можно использовать 800 В. Учитывая это, лучшим MOSFET, который я нашел, был SPP17N80C3 или IGBT на 900 В.

Принципиальная схема

Обмотка катушки Детали:

1. Главный трансформатор SMPS, который можно увидеть интегрированным с полевыми МОП-транзисторами, может быть намотан на стандартный ферритовый сердечник размером 90 на 140 квадратных мм.
2. Обмотка первичной стороны состоит из 40 витков суперэмалированного медного провода диаметром 0,6 мм.
3. Не забудьте остановиться после 20 витков, положить изоляционный слой с изоляционной лентой и намотать вторичную обмотку, после намотки вторичной обмотки снова изолируйте ее и продолжайте с оставшимися 20 витками поверх нее.
4. Это означает, что вторичная обмотка зажата между 20 + 20 витками первичной обмотки.
5. Центральный отвод этого 20 + 20 может быть соединен с корпусом SMPS для улучшенной стабилизации и более чистых выходных сигналов с точки зрения пульсации или гудения.
6. Вторичная обмотка состоит из 14 витков с отводом по центру, образованных намоткой 0,6 мм суперэмалированного медного провода.
7. Катушки входного и выходного фильтров могут быть намотаны на ферритовых тороидальных сердечниках. Парная обмотка должна быть намотана на одинаковые отдельные тороидальные сердечники с использованием суперэмалированного медного провода диаметром 0,6 мм с 25 витками на каждом плече соответствующих клемм питания.

Обновление:

Вышеупомянутая схема SMPS на 350 Вт была усовершенствована одним из преданных членов этого веб-сайта г-ном.Айк Мхланга. Полную схему можно увидеть на следующем рисунке:

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.Цепь индукционного нагревателя

с использованием IGBT (протестировано)

В этом посте мы подробно обсуждаем, как построить цепь индукционного нагревателя высокой мощности 1000 Вт с использованием IGBT, которые считаются наиболее универсальными и мощными переключающими устройствами, даже превосходящими MOSFET.

Принцип работы индукционного нагревателя

Принцип работы индукционного нагрева очень прост для понимания.

Магнитное поле высокой частоты создается катушкой, присутствующей в индукционном нагревателе, и, таким образом, вихревые токи, в свою очередь, наводятся на металлический (магнитный) объект, находящийся в середине катушки, и нагревают его.

Чтобы компенсировать индуктивный характер катушки, параллельно катушке размещается резонансная емкость.

Резонансная частота — это частота, на которой должен работать резонансный контур (также известный как катушка-конденсатор).

Ток, протекающий через катушку, всегда намного больше, чем ток возбуждения. Схема IR2153 используется для обеспечения работы схемы в качестве «двойного полумоста» вместе с четырьмя управляемыми IGBT STGW30NC60W.

Двойной полумост передает такую ​​же мощность, что и полный мост, но драйвер затвора в первом случае проще.

IGBT STGW30NC60W

Использование антипараллельных диодов

Двойные диоды большого размера STTh300L06TV1 (2x 120A) используются в виде встречно-параллельных диодов. Даже если для этого хватит диодов поменьше размером 30А.

Если вы используете встроенные диоды IGBT, такие как STGW30NC60WD, вам не потребуется использовать диоды меньшего размера или большие двойные диоды.Потенциометр используется для настройки рабочей частоты в резонанс.

Один из лучших индикаторов резонанса — максимальная яркость светодиода. Вы, безусловно, можете создавать более сложные драйверы в зависимости от ваших требований.

Вы также можете использовать автоматическую настройку, которая является одним из лучших способов сделать, как это принято в профессиональных обогревателях; но есть один недостаток, заключающийся в том, что при этом будет потеряна простота схемы.

Вы можете управлять частотой, которая находится в диапазоне приблизительно от 110 до 210 кГц.Адаптер небольшого размера, который может быть трансформаторного типа или smps, используется для обеспечения вспомогательного напряжения 14-15 В, которое требуется в цепи управления.

Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор и согласующий дроссель L1 — это электрическое оборудование, которое используется для подключения выхода к рабочей цепи.

Оба этих индуктора присутствуют в конструкции с воздушным сердечником.

С одной стороны, где дроссель состоит из 4 витков на диаметре 23 см, разделительный трансформатор, с другой стороны, состоит из 12 витков на диаметре 14 см, и эти витки состоят из двухпроводного кабеля (как показано на приведенном рисунке ниже).

Даже когда выходная мощность достигает 1600 Вт, вы обнаружите, что есть еще много возможностей для улучшения.

Рабочая катушка предлагаемого индукционного нагревателя IGBT состоит из проволоки диаметром 3,3 мм.

Использование меди для катушки

Медный провод считается более подходящим для изготовления рабочей катушки, поскольку его можно легко и эффективно подключить к системе водяного охлаждения.

Катушка состоит из шести витков с размерами 23 мм в высоту и 24 мм в диаметре.Змеевик может нагреваться при длительной работе.

Резонансный конденсатор состоит из 23 конденсаторов небольшого размера, общая емкость которых составляет 2u3. Вы также можете использовать конденсаторы 100 нФ в таких конструкциях, как полипропилен класса X2 и 275 В MKP.

Вы можете использовать их для этой цели, даже если они в основном не предназначены или не созданы для таких целей.

Частота резонанса 160 кГц. Всегда рекомендуется использовать фильтр EMI.Плавный пуск можно использовать для замены вариак.

Я всегда настоятельно рекомендую вам использовать ограничитель, который подключается последовательно к сети, например, галогенные лампы и нагреватели примерно 1 кВт, когда он включается в первый раз.

Предупреждение: используемая цепь индукционного нагрева подключена к сети и содержит высокое напряжение, которое может привести к летальному исходу.

Во избежание несчастных случаев из-за этого следует использовать потенциометр с пластмассовой штангой.Электромагнитные поля высокой частоты всегда вредны и могут повредить носители информации и электронные устройства.

Цепь создает значительный уровень электромагнитных помех, что, в свою очередь, может вызвать поражение электрическим током, возгорание или ожоги.

Каждая задача или процесс, которые вы выполняете, вы выполняете на свой страх и риск, и ответственность будет лежать на вас, и я не буду нести ответственности за какой-либо ущерб, который может возникнуть при выполнении этого процесса.

Принципиальная схема

Цепь мостового выпрямителя переменного тока от 220 В до 220 В постоянного тока с предохранительной лампой

Дроссель L1

Конструкцию дросселя L1, используемого в приведенной выше схеме индукционного нагревателя с полным мостом IGBT, можно увидеть на приведенном ниже изображении:

Это можно сделать, свернув 4 витка диаметром 23 см, используя любой толстый одножильный кабель.

На следующем изображении показан изолирующий трансформатор с двойной спиралью и воздушным сердечником. Модель :

. Его можно построить, свернув 12 витков диаметром 14 см, используя любой толстый двойной проводной кабель.

Рабочая катушка может быть построена в соответствии со следующей инструкцией.

Обратите внимание, что если катушка намотана плотно, то может потребоваться только 5 витков. Если используется шесть витков, вы можете попробовать немного растянуть катушку для достижения оптимального резонанса и эффективности.

ОБНОВЛЕНИЕ

Добавление ограничения тока

На следующей диаграмме показано, как можно добавить простую функцию ограничения тока к описанной выше конструкции индукционного нагревателя.

Описание контактов оптопары TIL111

Здесь резистор рядом с L1 (назовем его Rx) становится резистором, чувствительным к току, который создает небольшое напряжение на себе до желаемой точки, когда ток начинает превышать безопасные пределы.

Это напряжение на Rx используется для срабатывания светодиода внутри подключенного оптопары. Выходной транзистор внутри оптоэлектронной схемы реагирует на срабатывание светодиода и быстро проводит заземление Ct, контакт № 3 основной микросхемы драйвера IR2153.

Микросхема немедленно отключается, запрещая дальнейшее повышение тока. Когда это происходит, ток падает, что, в свою очередь, снимает напряжение на Rx, тем самым выключая оптический светодиод. Это возвращает ситуацию к более ранней нормальной ситуации, и IC снова начинает колебаться.Теперь этот цикл быстро повторяется, обеспечивая постоянное потребление тока нагрузкой в ​​заданных безопасных пределах.

Rx = 2 / Current Limit

Отзыв от одного из специализированных читателей:

Уважаемый сэр, я успешно сделал индукционный нагреватель 1/2 моста с 4 IGBT, и я хочу знать, что лампа нагревателя мощностью 1000 Вт, которая Предлагаемый должен быть постоянно подключен к цепи или только до тестирования в первый раз.

Изображения результатов теста включены здесь под:

Ожидаем вашего ответа в ближайшее время.С уважением — Маниш.

.