DIONIS-CLUB ru
» » Схема импульсного блока ir2153

Схема импульсного блока ir2153

Категория : Полезное

Значение параметра Qg связывает между собой математическим путем — импульсный ток затвора с временем переключения транзистора, тем самым предоставляя возможность разработчику правильно рассчитать узел управления. При неизменно напряжении затвор — исток заряд затвора уменьшается с увеличением тока стока Is и с уменьшением напряжения сток — исток Ugs. Для этого ток управления драйвера должен иметь значение: Теперь осталось убедится в том, что один силовой транзистор успеет полность закрыться до того, как второй начнет открываться.

Для чего это нужно? В даташнике упоминается, что Deadtime typ.



импульсного ir2153 схема блока


Чтобы развеять сомнения была включена микросхема и подключен к ней двухканальный осцилограф: Питание составляло 15 V, а частота получилась 96 кГц.

Далее уменьшаем частоту и видим следующее: Как видно из фото при частоте 47 кГц время паузы практически не изменилось, следовательно вывеска, гласящая, что Deadtime typ. Поскольку микросхем уже работала нельзя было удержаться еще от одного эксперимента - снизить напряжение питания, чтобы убедиться, что частота генератора увеличится. В результате получилась следующая картинка: Так же следует отметить, что несколько увеличилось время паузы.

Этот факт несколько радует - при уменьшении управляющего напряжения немного увелифивается время открытия - закрытия силовых транзисторов и увеличение паузы в данном случае будет весьма полезным. Так же было выяснено, что UV DETECT прекрасно справляется со своей функцией - при дальнейшем снижении напряжения питания генератор останавливался, а при увеличии микросхема снова запускалась.


Импульсный блок питания 1000 Ватт на IR2153

Таким образом при микросхема IR через резисторы 22 Ома вполне нормально сможет управлять IRF, а вот IR скорей всего прикажет долго жить, поскольку для закрытия - открытия транзисторов нам потребовался ток в mA и mA соответсвенно, а у нее максимальные значения составляют mA и ma.

Подразумевается, что напряжение питание микросхемы составляет 15 В. Для снижения коммутационных помех и некоторого уменьшения времени закрывания силовых транзисторов в импульсных блоках питания используют шунтирование либо силового транзистора последовательно сединенными резистором и конденсатором, либо такой же цепочкой шунтируют сам силовой трансформатор.

Данный узел называется снаббером. Резистор снабберной цепи выбирают номиналом в 5—10 раз больше сопротивления сток — исток полевого транзистора в открытом состоянии.

Емкость конденсатора цепи определяется из выражения: Исходя из того, что продолжительность переходного процесса, равная 3RC, должна быть 10 раз меньше длительности значения мертвого времени tdt. Демпфирование задерживает моменты открывания и закрывания полевого транзистора относительно перепадов управляющего напряжения на его затворе и уменьшает скорость изменения напряжения между стоком и затвором.

В итоге пиковые значения импульсов затекающего тока меньше, а их длительность больше. Почти не изменяя времени включения, демпфирующая цепь заметно уменьшает время выключения полевого транзистора и ограничивает спектр создаваемых радиопомех. С теорией немного разобрались, можно приступить и практическим схемам. Самой простой схемой импульсного блока питания на IR является электронный трансформатор с минимумом функций: В схеме нет ни каких дополнительных функций, а вторичное двуполярное питание формируется двумя выпрямителями со средней точкой и парой сдвоенных диодов Шотки.


Четыре импульсных блока питания на IR2153

Емкость конденсатора С3 определяется из расчета 1 мкФ емкости на 1 Вт нагрузки. Конденсаторы С7 и С8 равной емкости и распологаются в пределах от 1 мкФ до 2,2 мкФ. Мощность зависит от используемого сердечника и максимального тока силовых транзисторов и теоритически может достигать Вт.

На практике же во всех даташитах указанно снижение максимального тока в зависимости от температуры кристалла транзистора и для транзистора STP10NK60Z максимальный ток составляет 10 А при температуре кристалла 25 град Цельсия. При температуре кристалла в град Цельсия максимальный ток уже составляет 5,7 А и речь идет именно о температуре кристалла, а не теплоотводящего фланца и уж тем более о температуре радиатора.

Следовательно максимальную мощность следует выбирать исходя из максвимального тока транзистора деленного на 3, если это блок питания для усилителя мощности и деленного на 4, если это блок питания для постоянной нагрузки, например ламп накаливания.



ir2153 схема импульсного блока


Кроме этого, если исходить из того, что 1 мкФ емкости первичного питания на 1 Вт мощности нагрузки, то нам потребуется конденсатор, или конденсаторы емкостью мкФ, а такую емкость заряжать уже нужно через системы софт-старта. Импульсный блок питания с защитой от перегрезки и софтстартом по вторичному питанию представлен на следующей схеме: Прежде всего в данном блоке питания присутствует защита от перегрузки, выполненная на трансформаторе тока.





Однако в подавляющем большинстве случаев вполне достаточно ферритового кольца диаметром Затем начало одной обмотки осединяется с концов второй. Это и есть вторичная обмотка. Первичная обмотка содержит один-два, иногда удобней полтора витка. Так же в схеме уменьшены номиналы резистор R4 и R6, чтобы расширить диапазон питающего первичного напряжения Чтобы не перегружать установленный в микросхему стабилитрон в схеме имеется отдельный стабилитрон мощностью 1,3 Вт на 15 В. Без этой системы блок питания входил в защиту в момент включения.

Принцип действия защиты основан на работе IR на повышенной частоте в момент включения. Это вызывает потери в трансформаторе и он не способен отдать в нагрузку максимальную мощность. Как только началась генерация через делитель R8-R9 напряжение, подаваемое на трансформатор попадает на детектор VD5 и VD7 и начинается зарядка конденсатора С7. Как только напряжение станет досточным для открытия VT1 к частотозадающей цепочки микросхемы подключается С3 и микросхема выходит на рабочую частоту.

Так же введены дополнительные индуктивности по первичному и вторичному напряжениям. Индуктивность по первичному питанию уменьшает помехи, создаваемые блоком питания и уходящие в сеть В, а по вторичному - снижают ВЧ пульсации на нагрузке.

В данном варианте имеется еще два дополнительных вторичных питания. Первое предназначено для запитки компьтерного двенадцативольтового куллера, а второе - для питания предварительных каскадов усилителя мощности. Еще один подвариант схемы - импульсный блок питания с однополярным выходным напряжением: Разумеется, что вторичная обмотка расчитывает на то напряжение, которое необходимо. Блок питания можно запаять на той же плате не монтируюя элементы, которых на схеме нет. Следующий вариант импульсного блока питания способен отдать в нагрузку порядка Вт и содержит системы мягкого старта как по первичному питанию, так и по вторичному, имеет защиту от перегрузки и напряжение для куллера принудительного охлаждения.

Проблема управления мощными силовыми транзисторами решена использованием эмиттерных повторителей на транзистора VT1 и VT2, которые разряжают емкость затворов мощных транзисторов через себя: В момент включения напряжение на диодный мост первичного питания подается через резистор R1, поскольку контакты реле К1 разомкнуты.

Далее напряжение, через R5 подается на микросхему и через R11 и R12 на вывод обмотки реле.


Схема импульсного блока питания на IR2151-IR2153

Однако напряжение увеличивается постепенно - С10 достаточно большой емкости. Со второй обмотки реле напряжение поступает на стабилитрон и тиристор VS2. Как только напряжение достигнет 13 В его уже будет достаточно, чтобы пройдя ти вольтовый стабилитрон открыть VS2.

Тут следует напомнить, что IR стартует при напряжении питания примерно в 9 В, следовательно на момент открытитя VS2 через IR уже будет генерировать управляющие импульсы, только в первичную обмотку они будут попадать через резистор R17 и конденсатор С14, поскольку вторая группа контактов реле К1 тоже разомкнута.

Это существенно ограничит ток заряда конденсаторов фильтров вторичного питания. Как только тиристор VS2 откроется на обмотку реле будет подано напряжение и обе контактные группы замкнуться.



импульсного ir2153 схема блока


Первая зашунтирует токоограничиваюй резистор R1, а вторая - R17 и С На силовом трансформаторе имеет служебная обмотка и выпрямитель на диодах VD10 и VD11 с которых и будет питаться реле, а так же дополнительная подпитка микросхемы.

R14 служит для ограничения тока вентилятора принудительного охлаждения. Схема взята из статьи Виталий Шевченко, "Использование драйверов компании International Rectifier" и к сожалению номиналами не украшена, хотя их не трудно и вычислить. Последней авторской схемой с использованием IR будет схема автомобильно преобразователя напряжения в которой IR будет выполнять роль управляющего элемена преобразователя со средней точкой.

В данной схеме драйвер верхнего плеча подключен к напряжению питания микросхемы и общем проводу, что позволяет ему управлять транзистором VT6: Как и в предудущем варианте закрытие силовых транзисторов производится биполярами VT4 и VT5. Схема оснащена софтстартом вторичного напряжения на VT1. Старт производится от бортовой сети автомобиля а дальше питание осуществляется стабилизированным напряжением 15 В вормируемым диодами VD8, VD9, резистором R10 и стабилитроном VD6.

В данной схеме есть еще один довольно любопытный элемент - tC. Это защита от перегрева радиатора, которую можно использовать практически с любыми преобразователями. Однозначного названия найти не удалось, в простонародье это тепловой предохранитель самовостанавливающийся, в прайсах имеет обычно обозначение KSD Используется во многих бытовых электроприборах в качестве защитного или регулирующего температуру элемента, поскольку выпускаются с различной температурой срабатывания.

Выглядит этот предохранитель так: Как только температура радиатора достигнет предела отключения предохранителя управляющее напряжение с точки REM будет снято и преобразователь выключится.

После снижение температуры на градусов предохранитель востановится и подаст управляющее напряжение и преобразователь снова запустится.



импульсного блока ir2153 схема


Этот же термопредохранитель, ну или термореле можно использовать и в сетевых блоках питания контролируя температуру радиатора и отключая питание, желательно низковольтное, идущее на микросхему - термореле так дольше проработает. В схему можно ввести защиту от перегрузку, но во время ее разработки основной упор делался на миниатюризацию - даже узел софтстарта был под большим вопросом.



Схема импульсного блока ir2153 видеоматериалы




Изготовление моточных деталей и печатные платы описаны на следующих страницах статьи. Ну и под занавес несколько схем импульсных блоков питания, найденых в интернете. Защита организована на падении напряжении на резисторах RR11, однако она отслеживает ток протекающий только через транзитор VT4.

В принципе ни чего страшного но все же желательно следить за обоими транзиторами.



ir2153 схема импульсного блока


Как было сказанно выше большая емкость вольтодабавки смысла не имеет и автор использовал конденсатор на 0,68 мФ С7. Следующая схема сетевого преобразователя примечательна тем, что на силовом трансформаторе имеется дополнительная обмотка дя питания самой микросхемы IR Так же введена индуктивность L3, уменьшающая ударные процессы в трансформаторе: В следующем блоке питания на самотактируемом драйвере IR емкость вольтодобавочного конденсатора сведена до минимальной достаточности 0,22 мкф С Питание микросхемы осуществляется с искуственной средней точки силового трансформатора, что не принципиально.

Защиты от перегрузки нет, форма подаваемого в силовой трансформатор напряжения немного корретируется индуктивностью L1: Подбирая схемы для этой статьи попалась и вот такая. Идея заключается в использовании двух IR в мостовом преобразователе. Идея автора вполне понятна - выход RS триггера подается на вход Ct и по логике на выходах ведомой микросхемы должны образоваться управляющие импульсы противоположные по фазе.

Идея заинтргировала и был проден следственный эксперимент на тему проверки работоспособности. Получить устойчивые управляющие импульсы на выходах IC2 не удалось - либо работал верхний драйвер, либо нижний. Отличительная черта следующего блока питания на IR заключается в том, что если он и будет работать, то работа эта сродни пороховой бочке.






Комментарии

Жаль, что сейчас не могу высказаться - нет свободного времени. Но освобожусь - обязательно напишу что я думаю.
23.08.2018 13:04
Уважаемый респект
29.08.2018 17:46
Как хорошо что удалось отыскать таковой несравненный блог, и тем более отлично, что есть таковые писателя толковые!
04.09.2018 22:48
Мне не очень
11.09.2018 03:56

  • © 2009-2017
    dionis-club.ru
    RSS фид | Карта сайта