Меню

Ir2153 схема регулировки скважности

Поделки своими руками для автолюбителей

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

Читайте также:  Датчик регулировки дроссельной заслонки приора

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.

Источник

Ir2153 схема регулировки скважности

При амплитуде импульсов управляющего напряжения на затворе Ug = 15 В сумма выходного сопротивления драйвера и сопротивления ограничительного резистора не должна превышать:

R max = U g / I g = 15 / 0,525 = 29 (Ом) (2)

Расчитаем выходное выходное сопротивление драйверного каскада для микросхемы IR2155:

R on = U cc / I max = 15V / 210mA = 71,43 ohms
R off = U cc / I max = 15V / 420mA = 33,71 ohms

Учитывая расчетное значение по формуле (2) Rmax = 29 Ом приходим к заключению, что с драйвером IR2155 заданное быстродействие транзистора IRF840 получить невозможно. Если в цепи затвора будет установлен резистор Rg = 22 Ом, время включении транзистора определим следующим образом:

Чтобы развеять сомнения была включена микросхема и подключен к ней двухканальный осцилограф:

Питание составляло 15 V, а частота получилась 96 кГц. Как видно из фотографии при развертке 1 µS длительность паузы составляет совсем немного больше одного деления, что как раз и соответсвует примерно 1,2 µS. Далее уменьшаем частоту и видим следующее:

С теорией немного разобрались, можно приступить и практическим схемам.
Самой простой схемой импульсного блока питания на IR2153 является электронный трансформатор с минимумом функций:

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 1500 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:

Последней авторской схемой с использованием IR2155 будет схема автомобильно преобразователя напряжения в которой IR2155 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:

Ну и под занавес несколько схем импульсных блоков питания, найденых в интернете.
Схема №6 взята с сайта «ПАЯЛЬНИК»:

Защита организована на падении напряжении на резисторах R10-R11, однако она отслеживает ток протекающий только через транзитор VT4. В принципе ни чего страшного но все же желательно следить за обоими транзиторами. 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 IR2153. Так же введена индуктивность L3, уменьшающая ударные процессы в трансформаторе:

В следующем блоке питания на самотактируемом драйвере IR2153 емкость вольтодобавочного конденсатора сведена до минимальной достаточности 0,22 мкф (С10). 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:

Отличительная черта следующего блока питания на IR2153 заключается в том, что если он и будет работать, то работа эта сродни пороховой бочке. Прежде всего бросилась в глаза дополнительная обмотка на силовом трансформаторе для питания самой IR2153. Однако после диодов D3 и D6 нет токоограничивающего резистора, а это означает, что пятнадцативольтовый стабилитрон, находящийся внутри микросхемы будет ОЧЕНЬ сильно нагружен. Что произойдет при его перегреве и тепловом пробое можно только гадать.
Защита от перегрузки на VT3 шунтирует время задающий конденсатор С13, что вполне приемелемо.

Эта схема импульсного блока питания способна развивать довольно большую мощность, поскольку после выходного каскада микросхемы установлены дополнительные эмиттерные повторители на биполярных транзисторах которые собственно управляют затворами силовых транзисторов. В этом варианте максимальная мощность преобразователя уже будет зависеть от максимального тока биполярных транзисторов и максимального тока силовых полевиков. Поскольку выросло потребление на переключение силовых транзисторов емкость конденсатора вольтодобавки увеличина до 2,2 мкФ.

Последний приемлемый вариант схемы истоника питания на IR2153 не представляет собой ни чего уникального. Правда автор зачем то уж слишком уменьшил сопротивление резисторов в затворах силовых транзисторов и установил стабилитроны D2 и D3, назначение которых весьма не понятно. Кроме этого емкость С11 слишком мала, хотя возможно речь идет о резонансном преобразователе.

Есть еще один вариант импульсного блока питания с использованием IR2155 и именно для управления мостовым преобразвателем. Но там микросхема управляет силовыми транзисторами через дополнительный драйвер и согласующий трансформатор и речь идет об индукционной плавке металлов, поэтому этот вариант заслуживает отдельной страницы, а всем кто понял хотя бы половину из прочитанного стоит переходить на страницу с ПЕЧАТНЫМИ ПЛАТАМИ.

ВИДЕОИНСТРУКЦИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ СБОРКЕ
ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ НА БАЗЕ IR2153 ИЛИ IR2155

Несколько слов об изготовлении импульсных трансформаторов:

Как определить количество витков не зная марку феррита:

Несколько ньансов при сборке блока питания на IR2153:

Последним будет ролик о том как сделать блок питания на IR2155, причем со стабилизацией выходного напряжения. В ролике подробно расписано каким образом производится стабилизация, даны варианты организации стабилизации выходного напряжения или тока.

Термоскотч я покупал на Алиэкспресс, если конкретно, то продавец указан тут.

Источник

Схема простого балласта на IR2153

В статье, ниже рассмотрим простую схему электронного балласта на микросхеме IR2153 (IR2151).

Основные параметры IR2153 таковы:

Принципиальная электрическая схема электронного балласта, выполненного на основе IR2153, изображена на рисунке, ниже:

Принципиальная схема IR2153

IR2153 — это драйвер мощных полевых транзисторов с изолирован­ным затвором (MOSFET), с внутренним генератором. Он представляет собой точную копию генератора, использующегося в таймере серии 555, отечественный аналог— КР1006ВИ1. Работает непосредственно от шины постоянного напряжения через гасящий резистор R1.

Внутренняя стабилизация напряжения предотвращает превышение напряжения VQC выше 15,6 В. Блокировка по пониженному напряжению блокирует оба выхода управления затворами VT1 и VT2, когда напряже­ние Vcc ниже 9 В.

Структурная схема IR2153

DA1 имеет два управляющих выхода:

При управлении силовыми ключами (VT1, VT2) микросхема IR2151 обеспечивает задержку коммутации продолжительностью 1,2 мкс для предотвращения ситуации, когда транзисторы VT1 и VT2 одновременно открыты и через них протекает сквозной ток, который моментально выводит оба транзистора из строя.

Примечание.

Данный балласт рассчитан на питание одной или двух ламп мощностью 40 (36) Вт (ток лампы— 0,43 А) от сети пере­менного тока 220 В 50 Гц. При использовании двух ламп по 40 Вт необходимо добавить элементы, выделенные пунктиром (EL2, L3, С11, RK3). Следует заметить, что для устойчивой работы номиналы элементов в параллельных ветвях должны быть равными (L3, С11 = L2, С10), а длина проводов, подводи­мых к лампам, — одинаковой.

При работе одного драйвера на две лампы предпочтительнее использовать частотный прогрев электродов (без позисторов). Об этом способе будет рассказано в следующей статье (при описании ЭПРА на микросхеме IR53HD420).

При использовании ламп другой мощности (18—30 Вт) следует изме­нить номиналы L2 = 1,8—1,5 мГн (соответственно); при использова­нии ламп мощностью 60—80 Вт — L2 = 1—0,85 мГн, a R2 — из условия выполнения Fr = Fб (формулы расчета этих частот приведены ниже).

Напряжение сети 220 В поступает на сетевой фильтр (фильтр элек­тромагнитной совместимости), образованный элементами C1, L1, С2, СЗ. Необходимость его применения вызвана тем, что ключевые преоб­разователи являются источниками электромагнитных радиочастотных помех, которые сетевые провода излучают в окружающее пространство как антенны.

Действующие российские и зарубежные стандарты нормируют уровни радиопомех, создаваемых этими устройствами. Хорошие резуль­таты дают двухзвенные LC-фильтры и экранировка всей конструкции.

На входе сетевого фильтра включен традиционный узел защиты от сетевых перенапряжений и импульсных помех, включающий варистор RU1 и предохранитель FU1. Терморезистор RK1 с отрицательным тем­пературным коэффициентом (NTC) ограничивает бросок входного тока, обусловленный зарядом емкостного фильтра С4 на входе инвертора при подключении электронного балласта к сети.

Далее напряжение сети выпрямляется диодным мостом VD1 и сгла­живается конденсаторам С4. Цепочка R1C5 питает микросхему DA1 — IR2153. Частота внутреннего генератора Fr микросхемы задается эле­ментами R2 = 15 кОм; С6 = 1 нФ в соответствии с формулой:

Резонансная частота балластной схемы F6 задается элементами L2 = 1,24 мГн; С10 = 10 нФ в соответствии с формулой:

Правило.

Для обеспечения хорошего резонанса требуется выполнение следующего условия: частота внутреннего генератора должна быть примерно равна резонансной частоте балластной схемы, т. е. Fг= Fб

В нашем случае это правило выполняется. Элементы VD2, С7 обра­зуют плавающий (бутстрепный) источник питания формирователя импульсов управления полевым транзистором VT1. Элементы R5, С9 — демпфирующая цепь (snubber), предотвращающего защелкивание (сра­батывания паразитного тиристора в структуре КМОП драйвера) выход­ных каскадов микросхемы. R3, R4 — ограничительные затворные рези­сторы, ограничивают наведенные токи и тоже предохраняют выходные каскады микросхемы от защелкиваниия. Увеличивать (в больших преде­лах) сопротивление этих резисторов не рекомендуется, т. к. это может привести к самопроизвольному открытию силовых транзисторов.

Конструкция и детали

Дроссель сетевого фильтра L1 намотан на ферритовом кольце К32х20х6 М2000НМ двухжильным сетевым прово­дом до полного заполнения окна. Возможна замена на дроссель от ПФП блока питания телевизора, видеомагнитофона, компьютера.

Хорошие результаты помехоподавления дают специализированные фильтры EPCOS:

Дроссель электронного балласта L2 выполнен на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника Ш5х5 с зазором 8 = 0,4 мм. Величина зазора в нашем случае — это толщина прокладки между соприкосающимися поверхностями половинок магнитопровода. Возможна замена магнитопровода на Шбхб с зазором 8 = 0,5 мм; Ш7х7 с зазором 8 = 0,8 мм.

Для изготовления зазора необходимо проложить прокладки из немаг­нитного материала (нефольгированный стеклотекстолит или гетинакс) соответствующей толщины между соприкосающимися поверхностями половинок магнитопровода и скрепить эпоксидным клеем.

Примечание.

От величины немагнитного зазора зависит величина индук­тивности дросселя (при постоянном количестве витков). При уменьшении зазора индуктивность возрастает, при увеличе­нии — уменьшается. Уменьшать величину зазора не рекомендуется, т. к. это приводит к насыщению сердечника.

При насыщении сердечника его относительная магнитная прони­цаемость резко уменьшается, что влечет за собой пропорциональное уменьшение индуктивности. Снижение индуктивности вызывает уско­ренный рост тока через дроссель и его нагрев. Возрастает и ток, про­ходящий через ЛЛ, что отрицательно сказывается на сроке ее службы. Ускоренно нарастающий ток через дроссель также вызывает ударные токовые перегрузки силовых ключей VT1, VT2, повышенные омические потери в ключах, их перегрев и преждевременный выход из строя.

Обмотка L2 — 143 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Межслойная изоляция — лакоткань. Намотка — виток к витку.

Основные размеры Ш-образных сердечников (состоят из двух одина­ковых Ш-образных сердечников) из магнитомягких ферритов (по ГОСТ 18614-79) приведены в таблице, ниже:

Транзисторы VT1, VT2 — IRF720, мощные полевые транзисторы с изолированным затвором. MOSFET— это Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; в отечественном варианте МОП ПТ — полевые транзисторы структуры металл-окисел-полупроводник.

Рассмотрим их параметры:

Ассортимент транзисторов постоянно расширяется, появляются более совершенные с улучшен­ными характеристиками. Параметры, на которые следует обращать повышенное внимание:

Возможные замены транзисторов для электронного балласта:

Транзисторы установлены на небольшие пластинчатые радиаторы. Длина проводников между выходами драйвера 5,7, резисторами в цепях затворов R3, R4 и затворами полевых транзисторов должна быть мини­мальной.

Диодный мост VD1 — импортный RS207; допустимый прямой ток 2 А; обратное напряжение 1000 В. Можно заменить на четыре диода с соответствующими параметрами.

Диод VD2 класса ultra-fast (сверхбыстрый) — обратное напряжение не менее 400 В; допустимый прямой постоянный ток — 1 А; время обратного восстановления—35 не. Подойдут 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105—HER108, HER205—HER208, SF18, SF28, SF106—SF109, BYT1-600. Этот диод должен располагаться как можно ближе к микросхеме.

Микросхема DA1— IR2153, она заменима на IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, 1R2154, IR2155, L6569, МС2151, MPIC2151. При использовании IR2153D диод VD2 не требуется, т. к. он установлен вну­три микросхемы.

Резисторы R1—R5 — ОМЛТ или МЛТ.

Конденсаторы С1—СЗ — К73-17 на 630 В; С4 — электролитический (импортный) на номинальное напряжение не менее 350 В; С5 — элек­тролитический на 25 В; С6 — керамический на 50 В; С7 — керамический или К73-17 на напряжение не менее 60 В; С8, С9 — К73-17 на 400 В; С10 — полипропиленовый К78-2 на 1600 В.

Варистор RU1 фирмы EPCOS — S14K275, S20K275, заменим на TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 или отечественный СН2-1а-430 В.

Терморезистор (термистор) RK1 с отрицательным температурным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient) — SCK 105 (10 Ом, 5 А) или фирмы EPCOS — B57234-S10-M, B57364-S 100-М.

Термистор можно заменить на проволочный резистор 4,7 Ом мощно­стью 3—5 Вт.

Позистор RK2 — термистор РТС (Positive Temperature Coefficient) с положительным температурным коэффициентом. Разработчики IR2153 рекомендуют использовать позистор фирмы Vishay Cera-Mite — 307С1260. Его основные параметры:

Возможная замена позистора RK2 — импульсные позисторы фирмы EPCOS (число циклов переключения 50000—100000): В59339-А1801-Р20, В59339-А1501-Р20, B59320-J120-A20, В59339-А1321-Р20.

Позисторы с необходимыми параметрами в количестве, достаточ­ном для восьми электронных балластов, можно изготовить из широко распространенного позистора СТ15-2-220 от системы размагничива­ния телевизора ЗУСЦТ. Разобрав пластмассовый корпус, извлекают две «таблетки». Алмазным надфилем делают на каждой два надпила крест-накрест, как показано на рисунке, ниже, и разламывают ее по надпилам на четыре части.

К металлизированным поверхностям изготовленного таким образом позистора очень трудно припаять выводы. Поэтому, как показано на рисунке, выше, делают в печатной плате (поз. 3) прямоугольное отверстие и зажимаю обломок «таблетки» (поз. 1) между упругими контактами (поз. 2), припаянными к печатным проводникам. Подбирая размер обломка, можно добиться желаемой продолжительности прогрева лампы.

Настройка

Разброс параметров элементов С6, L2, СЮ может потре­бовать подстройки частоты драйвера. Равенства частоты задающего гене­ратора микросхемы IR2153 резонансной частоте контура L2C10 проще всего добиваться подборкой частотозадающего резистора R2. Для этого его удобно временно заменить парой последовательно соединенных резисторов: постоянного (10—12 кОм) и подстроечного (10—15 кОм). Критерием правильной настройки служат надежный запуск (зажигание) и устойчивое горение лампы.

Балласт собран на печатной плате из фольгированного стеклотексто­лита и помещен в алюминиевый экранирующий кожух. Печатная плата и расположение элементов показана на рисунке, ниже:

Подробнее о принципе работы электронного балласта можно узнать из этой статьи:

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Источник: Давиденко Ю. Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в осве­щении. Эффективное электропитание люминисцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов «Умного дома»

Источник