Блок питания для всего на 350 Вт
Блок питания для всего на 350 Вт — представляю вашему вниманию конструкцию источника питания реализованного на микросхеме IR2153. Вначале было желание собрать его с использованием популярной TL494, но познакомившись поближе со схемой, то оказалось что элементов обвязки требуется очень много. К тому же в этом варианте необходимо построение гальванической развязки напряжения с использованием трансформатора, а его придется собственноручно наматывать. Поэтому этот вариант сборки я отложил на «потом».
Блок питания для всего на 350 Вт я рассчитывал изготовить высокоэффективным и в то же время менее затратным, поэтому следующим на рассмотрение взял ШИМ-контроллер UC3825, элементов обвязки там значительно меньше, но все равно требуются трансформаторы для гальванической развязки и по току. С изготовлением трансформаторов я не захотел связываться и начал искать другие, устраивающие меня варианты. Вспомнил про такой чип как полу мостовой драйвер IR2153, предназначенный для работы в схеме с полевыми транзисторами, который имеет лучшие функциональные возможности, чем аналогичные микросхемы, да и в его использовании нет ничего сложного. Выходной ток конечно слабоват, но для работы MOSFET IRF740 будет вполне достаточно.
Но как обычно бывает проблемы возникают ниоткуда — оказалось, что в этой микросхеме, а именно в контуре управления, отсутствует усилитель сигнала ошибки — следовательно создать защиту при помощи самого IR2153 не представляется возможным. Но почти всегда в таких случаях находится выход из создавшегося положения, то есть существует схема триггерной защиты, в которую входит пара транзисторов, четыре постоянных резистора и один конденсатор. Вот в принципе и вся защита, которая была задействована в этой конструкции. Теперь перейдем к непосредственному рассмотрению двух принципиальных схем — блока питания и схемы защиты.
Как было сказано выше, блок питания для всего на 350 Вт и его принципиальная схема довольно простая для ее повторения. Хотя некоторые нюансы стоит упомянуть. Во первых это принцип преобразования частоты сигнала, в котором заключается проблема установки частоты больше 60 кГц. Так как в случае увеличении частоты сигнала, номинальное значение балластного резистора пришлось бы снижать для того, чтобы конденсатор в запирающем контуре смог как можно быстрее разрядиться.
Тогда, в таком случае, микросхема не сможет обеспечить нормальную работу полевых транзисторов с установленными резисторами на 10 Ом (это при частоте сигнала более 60 кГц). Вследствие чего желательно выставлять частоту до 56-57 кГц. Небольшое уточнение! Я в приведенной здесь схеме упустил из виду указать конденсатор в цепи между общей точкой трансформатора и конденсаторов, а он должен быть там ОБЯЗАТЕЛЬНО!! Его отсутствие может привести к большому перекосу напряжения на конденсаторах при этом емкость может взорваться.
Второй нюанс — это конденсатор в цепи вольт-добавки (bootstrap). Здесь закавыка в том, что IR2153 отпирает верхний по схеме транзистор принудительно с помощью диода и конденсатора. Для правильного переключения переходов верхнего полевого транзистора требуется конденсатор, а уже с помощью диода конденсатор разряжается. Может возникнуть вопрос: — И что из этого вытекает? Ответ такой — номинальное значение этого конденсатора во многом зависит от частоты сигнала. У меня блок питания нормально заработал с установленным конденсатором 1uF. В вашем варианте номинал емкости может быть другим, а по поводу этого я уже подробнее остановлюсь, когда будем настраивать это устройство.
Ниже показана принципиальная схема защиты от короткого замыкания:
Эта схема также не представляет никакой сложности. Особенность ее работы основана на том, что в зависимости от мощности начинает падать напряжение на сопротивлениях R5-R6 до установленного подстроечным резистором R4 определенного значения, тогда открывается переход ключа VT2 BC556, и своим импульсом также открывает транзисторный переход VT1 C945, в следствии чего шунтируется напряжение питание драйвера на корпус и процесс генерации импульсов прекращается. Модуль защиты и сам блок питания являются самостоятельными устройствами и работать могут как в составе определенной схемы, так и раздельно друг от друга.
Что касается трансформатора, то его я наматывал на кольцевом сердечнике из низкочастотного феррита PC40TDK размером 38х13х18 выпускаемый TDK. Первичная обмотка получилась 68 витков, вторичная обмотка содержит 40 витков с отводом провода на 20 витке для средней точки, то есть 2 по 20 витков. Если использовать вместо кольца Ш-образный сердечник, то в таком случае есть возможность снизить количество витков в первичной обмотке, а во вторичной обмотке увеличить сечение провода, тем самым вы поднимите габаритную мощность транса, при этом его размеры будут меньше.
Настройка блока питания также отличается своей простотой, но делать все нужно достаточно осторожно.
1. Блок питания должен быть собран без ошибок.
2. Включать в сеть БП желательно через лампу накаливания мощностью 60 Вт.
3. Обязательно замерить напряжение питания драйвера, первый вывод «+», четвертый вывод «-«, оно должно составлять примерно ±16v.
4. Подключить мультиметр на выход драйвера и убедиться в наличии напряжения около 5v — это 5-4 и 6-7 выводы микросхемы.
5. Соблюдая осторожность замерить напряжение на конденсаторах диодного моста, которое должно составлять примерно 160v в каждом плече.
6. Замерить выходное напряжение, оно должно составлять столько, сколько вы сами определили изначально и должно держаться стабильно, без явных колебаний.
7. Подключить к выходным клеммам блока питания нагрузку. Теперь измеряем действующее напряжение под нагрузкой, которое должно упасть примерно на 2v относительно значения без нагрузки.
8. Далее нужно подключить такую нагрузку, с которой БП будет работать на максимальной мощности. Подстроечным резистором R4 устанавливаем значение сопротивления, при котором устройство работает в стабильном режиме, но должно отключатся, если регулятор немного сместить в какую либо сторону. Вот этот момент и будет порогом пиковой мощности. При мощности выше этого порога блок питания будет отключаться.
Здесь показаны пара фотографий уже собранного блока питания:
На фото платы еще без корпуса, так как находятся в процессе настройки, но номинальная мощность уже определена — 350 Вт. Под эту мощность и защита настроена.
Здесь можно скачать готовую печатную плату, созданную в Layout-5: Скачать печатную плату