Полумост с раздельным питанием на микросхеме IR2153 и мосфетах IRFP460
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. Для питания микросхемы был использован сетевой трансформатор с двумя обмотками на 15В. На этом трансформаторе и интегральных стабилизаторах LM7812 делаем двуканальный БП.
Трансформатор должен быть обязательно с двумя отдельными вторичными обмотками для развязки и эти обмотки должны быть расположены в другой секции на трансформаторе, а не поверх сетевой, дабы влияние паразитных ёмкостей было минимальным. Особое внимание следует обратить на конденсатор С13. Он должен быть качественным.
Электролиты ставить не надо! Хватит плёнки или керамики на 1-2мкФ. Резисторы R2, R3 ограничивают ток заряда затворов, а R4, R5 – предохраняют ключи от «ложного» открытия. Многие говорят, что они не нужны, так как микросхема и без них удерживает затворы «в нуле». Но мне кажется, что лучше перестраховаться. Много места 2 маленьких резистора не займут.
Диоды VD1-4 предохраняют ключи от обратных импульсов. Я ставил FR607 (то, что было), но от них толку мало, надо ставить диоды пошустрее. HER307, например. Конденсаторы С8 и С12 образуют ёмкостный делитель напряжения. 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:
Импульсный источник питания на IR2153
Читать все новости ➔
О статье. В глобальной помойке много схем с использованием этой микросхемы и описанием делайте вот так и так… А как так и почему ? Будет ли работать ? На последний вопрос очень часто ответ – нет!! Очень много “Чудодейственных” печаток и советов применить именно 1000мкф х500В конденсатор, который не найти или стоить будет ползарплаты.
Постараюсь описать с чем пришлось столкнуться при построении устройства, как решалось, свести все к простым и понятным принципам, применяя которые каждый может определится с тем, что ему нужно.
О самой “ирке”- IR2153. Микросхема разработана для применения в электронных балластах экономичных ламп, это устройства микроскопической мощности, работает на частотах порядка 30КГц, не имеет специально предусмотренных цепей защиты и управления.
Это дает повод для размышлений! IR2153 имеет малое потребление и может питаться просто через гасящий резистор, также имеется разделение для верхнего и нижнего ключей полумоста, поэтому не требуется мотать трансформаторы или применять оптическое разделение сигналов управления ключами.
Это делает микросхему привлекательной не только для любителей, но и для серьезных брендов выпускающих продукцию серийно!
И так, сам проект.
Целью было построить простой, как можно более универсальный, модуль питания мощностью порядка 200Вт.
Область применения от питания галогеновых ламп до УМЗЧ и тп. , как ни странно по стоимости материалов этот модуль может конкурировать с заводскими трансформаторами для галогеновых ламп, в других сферах применения тем более.
Питание – сеть переменного тока 250В 50..60Гц Выход – 150В переменного тока частотой 50..60КГц на сменный трансформатор. Ориентировочная мощность – 200Вт.
Трансформатор на фото: напряжение холостого хода – 25В, напряжение под нагрузкой 200Вт – 23.5В
Здесь блок нагружен на 4 галогеновые лампы 12В 50Вт каждая.
Здесь по просьбе фанов этой чипы, блок нагружен на трансформатор 10КВ и убитую люминесцентную лампу, что дает жесткую нагрузку.
Здесь запустил настоящий HVшный девайс, называю его свечкой, электроды кабель 2.5мм2, нагреваются и горят очень шустро, транзисторам тоже нелегко.
Схема:
Платы блока. Формат Sprint Layout, основная плата и плата выходного драйвера полевых транзисторов.
Комплектующие: C1 – 220мкФ х 450В (у нас все скромненько
Инвертор 12-220 100 ватт для автомобиля
Среди многочисленных инверторов 12-220 Вольт, хочу представить конструкцию довольно мощного и компактного инвертора, который может питаться от бортовой сети автомобиля.
Инвертор способен отдавать 100 ватт выходной мощности, но и это не предел, с добавлением пар силовых транзисторов, можно построить инвертор с мощностью вплоть до 400 ватт, без дополнительных драйверов, для усиления сигнала с микросхемы.
Генератор построен на одной микросхеме IR2153 — это самотактируемый полумостовой драйвер, который нашел широкое применение в электронных балластах для питания газоразрядных ламп.
Драйвер также применяется в качестве задающего генератор в сетевых полумостовых инверторах, довольно популярная микросхема в кругах радиолюбителей.
Диапазон питающих напряжений очень широкий, микросхема имеет довольно мощный выходной каскад, что позволяет качать 2-3 пары силовых транзисторов.
В обвязке имеем всего несколько компонентов. Силовые транзисторы я взял IRFZ44, но при желании можно использовать IRF3205 , IRL3705 или из линейки IRFZ40/46/48 или же любые N-канальные транзисторы с током не менее 40А и с рабочим напряжением 50-60 Вольт. При выборе транзисторов, следует обратить внимание на сопротивление открытого перехода, чем оно меньше, тем лучше.
Трансформатор — тоже не критичен, сердечник можно взять марки 1500/2000/3000 НМ — чашки, кольца или Ш-образной формы — не принципиально. Можно ничего не мотать и взять готовый трансформатор от компьютерного блока питания, как в моем случае.
При самостоятельной намотки трансформатора следует использовать следующие параметры намотки. первичная обмотка содержит 2 х 5 витков, провод с диаметром 0,8 мм в 4 жилы.
Вторичная мотается поверх первички, предварительно нужно изолировать обмотки друг от друга. Обмотка состоит из 70 витков провода 0,8 мм , межслойные изоляции ставить не надо.
Подстройка рабочей частоты генератора делается изменением номиналов частотно-задающего конденсатора и резистора.
Данную схему повторил множество раз, при этом не пользовался никакими программами для расчета трансформаторов, схема всегда работала без нареканий.
Силовые транзисторы обязательно нужно установить на теплоотводы, при этом их нужно изолировать с помощью прокладок.
Напряжение на выход можно выпрямить, для этого можно использовать мост из быстрых диодов с током не менее 1 Ампер, и поставить сглаживающий конденсатор на 400 Вольт 10-100 мкФ.
Автор; АКА КАСЬЯН
Схема импульсного блока питания на IR2151-IR2153
Импульсный блок питания на IR2151-IR2153
Плюс любого импульсного блока питания состоит в том что не требуется намотки или покупки громоздкого трансформатора.А требуется всего лишь трансформатор с несколькими витками.Данный блок питания сделать самому несложно и требует немного деталей. И основа,это то что блок питания на микросхеме IR2151
Характерной чертой этого блока питания является его простота и повторяемость. Схема содержит малое количество компонентов и хорошо себя зарекомендовала на протяжении более двух лет. В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания.
На входе стоит PTC термистор– полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef.
Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов.
Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А.
Использована диодная сборка типа “вертикалка”, но можно использовать диодную сборку типа “табуретка”.
Пара конденсаторов на входе берется из расчета 1 мкф на 1 Вт. В нашем случае конденсаторы “вытянут” нагрузку в 220Вт.
Гасящее сопротивление в цепи питания драйвера мощностью 2 Вт. Предпочтение отдано отечественным резисторам типа МЛТ-2.
Драйвер IR2151 – для управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600В. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс “D”, например IR2153D, то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct.
Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR . Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД.
Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр. Справочник по полевым транзисторам фирмы IR на русском языке можно скачать здесь.
Внимание! Фланцы полевых транзисторов не закорачивать; при монтаже на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки.
Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Как правило, цоколевка соответствует приведенной на схеме. В этой схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В).
При выборе трансформатора следует брать такой, у которого на родной плате закорочены вывода так, как это показано на схеме. Это важно. Иначе вам следует закротить как это сделано на плате, из которой вы демонтируете трансформатор.
Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER (High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки.
Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует устанавливать емкость более 10000 мкф.
Печатная плата
Практика показала, что в данном приложении не требуется специальной организации обратной связи, индуктивных фильтров по питанию, снабберов и прочих “наворотов”, присущих импульсным преобразователям. Так или иначе, в звуке на слух не ощущается типичных дефектов, свойственных “плохому питанию” (фон и посторонние звуки).
В работе полевые транзисторы не сильно нагреваются.
Для них достаточно пассивного охлаждения. Полевые транзисторы фирмы IR очень устойчивы к тепловому разрушению и работают вплоть до температуры 150?С. Но это не означает, что их следует эксплуатировать в таком критическом режиме. Для таких случаев потребуется организация активного охлаждения, а по-простому, установить вентилятор.
Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки, правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением. После ВЫключения данного блока питания в его цепях не остается опасного напряжения. Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании.
Импульсный блок питания усилителя на IR2151, IR2153
Электропитание
Главная Радиолюбителю Электропитание
Импульсные блоки питания – наиболее эффективный класс вторичных источников питания. Они характеризуются компактными размерами, высокой надежностью и КПД. К недостаткам можно отнести лишь создание высокочастотных помех и сложность проектирования /реализации.
Все импульсные ПБ – это своего рода инверторы (системы, генерирующие переменное напряжение на выходе высокой частоты из выпрямленного напряжения на входе).
Сложность таких систем даже не в том, чтобы сначала выпрямить входное сетевое напряжение, или в последующем преобразовать выходной высокочастотный сигнал в постоянный, а в обратной связи, которая позволяет эффективно стабилизировать выходное напряжение.
Особо сложным здесь можно назвать процесс управления выходными напряжениями высокого уровня. Очень часто блок управления питается от низковольтного напряжения, что порождает необходимость согласования уровней.
Драйверы IR2151, IR2153
Для того, чтобы управлять независимо (или зависимо, но со специальной паузой, исключающей одновременное открытие ключей) каналами верхнего и нижнего ключа, применяются самотактируемые полумостовые драйвера, такие как IR2151 или IR2153 (последняя микросхема является улучшенной версией исходной IR2151, обе взаимозаменяемы).
Существуют многочисленные модификации данных схем и аналоги от других производителей.
Типовая схема включения драйвера с транзисторами выглядит следующим образом.
Рис. 1. Схема включения драйвера с транзисторами
Тип корпуса может быть PDIP или SOIC (разница на картинке ниже).
Рис. 2. Тип корпуса PDIP и SOIC
Модификация с буквой D в конце предполагает наличие дополнительного диода вольтодобавки.
Различия микросхем IR2151 / 2153 / 2155 по параметрам можно увидеть в таблице ниже.
Таблица
ИБП на IR2153 – простейший вариант
Сама принципиальная схема выглядит следующим образом.
Рис. 3. Принципиальная схема ИБП
На выходе можно получить двухполярное питание (реализуется выпрямителями со средней точкой).
Мощность БП можно увеличить за счет изменения параметров емкости конденсатора C3 (считается как 1:1 – на 1 Вт нагрузки требуется 1 мкф).
В теории выходную мощность можно нарастить до 1.5 кВт (правда для конденсаторов такой ёмкости потребуется система soft-старта).
При конфигурации, обозначенной на принципиальной схеме, достигается выходная сила тока 3,3А (до 511 В) при использовании в усилителях мощности, или 2,5А (387 В) – при подключении постоянной нагрузки.
ИБП с защитой от перегрузок
Сама схема.
Рис. 4. Схема ИБП с защитой от перегрузок
В данном БП предусмотрена система перехода на рабочую частоту, исключающая броски пускового тока (софт-старт), а также простейшая защита от ВЧ помех (на входе и выходе катушки индуктивности).
ИБП мощностью до 1,5 кВт
Схема ниже может обеспечивать работу с мощными силовыми транзисторами, такими как SPW35N60C3, IRFP460 и т.п.
Рис. 5. Схема ИБП мощностью до 1,5 кВт
Управление мощными VT4 и VT5 реализовано через эмиттерные повторители на VT2 и VT1.
БП усилителя на трансформаторе из БП компьютера
Часто случается так, что комплектующие покупать практически и не нужно, они могут стоять и пылиться в составе давно неиспользуемой техники, например, в системном блоке ПК где-то в подвале или на балконе.
Ниже приведена одна из достаточно простых, но не менее работоспособных схем ИБП для усилителя.
Рис. 6. Схема ИБП для усилителя
Пример готовой печатной платы может выглядеть следующим образом.
Рис. 7. Печатная плата устройства
А полностью реализованный узел так.
Рис. 8. Внешний вид устройства
