Схемы импульсных блоков питания на микросхеме IR2153

с устройством мягкого пуска и защитой от токовых перегрузок и КЗ. Двуполярный ИБП для питания усилителей, онлайн калькулятор по расчёту частотозадающей цепи IR2153

Перенесу-ка я сюда схему устройства мягкого пуска и защиты импульсника с предыдущей страницы.

Рис.1 Схема плавного пуска и защиты импульсного блока питания на IR2153

Фактически, основной фрагмент импульсного блока питания (Рис.2), состоящий из самотактируемого полумостового драйвера, управляющего мощными полевыми транзисторами, самих транзисторов и импульсного трансформатора, издавна уже обрёл привычные очертания. Изделие отработано до мелочей и радует счастливые взоры радиолюбителей предсказуемым поведением и весьма приличными характеристиками.

Рис.2 Схема импульсного источника питания на микросхеме IR2153

Приведённая схема импульсного источника питания позволяет снимать с блока максимальную мощность до 300Вт.
Дополнительные резисторы R9 и R10 введены для устранения сквозных токов через транзисторные ключи в начальный момент включения блока питания (до тех пор, пока напряжение питания микросхемы DA1 не достигнет рабочих значений).

Частота преобразования драйвера IR2153 – 50кГц. При желании изменить тактовую частоту следует изменить значения номиналов элементов R1 и С1 в соответствии с формулой F = 1 / [1,4×C×(R+75)].

Большинство схемотехнических решений ИПБ на IR2153, представленных в сети, не учитывают простой рекомендации производителя микросхемы по выбору номиналов данных элементов, а именно:
Timing resistor value (Min) – 10 kΩ, C_T pin capacitor value (Min) - 330 pF.

Приведём простой онлайн калькулятор по расчёту частотозадающих элементов IR2153.

Номинал резистора R1	10k 11k 12k 13k 15k 16k 18k 20k 22k 24k 27k 30k 33k 36k 39k 43k 47k 51k 56k 62k 68k 75k
Частота задающего генератора F (кГц)
Ёмкость конденсатора С1 (пФ)

И с другими вводными – расчёт частоты IR2153 с учётом имеющихся у вас деталей.

Номинал резистора R1 (кОм)
Ёмкость конденсатора С1 (пФ)
Частота задающего генератора F (кГц)

На страшилки по поводу опасности несущественного отклонения рабочей частоты от расчётной, как то: насыщение феррита, снижение КПД и т.д. и т.п. – не следует обращать никакого внимания. Прекрасно Ваш феррит переживёт подобные отклонения, вплоть до 10-15% изменения частоты преобразователя, без всяких последствий для собственного здоровья.

Теперь о намотке трансформатора Tr1.
Парой слов здесь ограничиться не удастся, потому как именно импульсный трансформатор назначен главным ответственным за показатели ИБП.
Собственно, исходя из этих соображений, мы и посвятили целую статью расчётам и намотке трансформатора на тороидальном ферритовом сердечнике для данного блока с возможностью выбора желаемого диапазона мощностей – Ссылка на страницу.

Плавно переходим к снабберной цепочке R8, С9. Снаббер – это демпфирующее устройство, которое выполняет действие по замыканию на себе токов переходных процессов. Устройство предназначено для подавления индуктивных выбросов, которые появляются при переключении коммутационных полупроводников и способствует снижению величины нагрева обмоток трансформатора и силовых транзисторов.
В теории, существуют методики расчёта снабберных цепей. На практике - а не пошли бы они лесом, уж очень много различных параметров необходимо учитывать для получения корректного результата. К тому же достаточно велика вероятность того, что данная цепочка вообще не понадобится в транзисторно-трансформаторном хозяйстве.
Для проверки этого предчувствия следует к выходу ИПБ подключить нагрузку, обеспечивающую его работу при 10% мощности от максимальной, и поочерёдно ткнувшись пальцем в импульсный трансформатор и радиатор выходных транзисторов, убедиться, что температура данных элементов не превышает 30...40 градусов.
Если это так, то про снабберную цепочку забываем, если не повезло – начинаем юзать снаббер, начиная со значения ёмкости конденсатора С9 200пФ и постепенно повышая её до тех пор, пока не будет получен устойчивый положительный результат. Естественным делом данный конденсатор обязан быть высоковольтным.

Выходной выпрямитель особенностей не имеет, П-образные фильтры C5,L1,C9 и C6,L2,C11 необходимы для предотвращения попадания высокочастотных помех в нагрузку, электролиты С10 и С12 борются с сетевыми 50-ти герцовыми пульсациями. Дроссели L1 и L2 номиналом 10-20 мкГн, должны быть рассчитаны на максимальный ток нагрузки, и могут быть как покупными, так и самостоятельно намотанными на силовых ферритах.

Радиатор для ключевых транзисторов Т1, Т2 для схемы, приведённой на Рис.2, должен рассчитываться исходя мощности рассеивания 3...5Вт и в простейшем случае может представлять из себя алюминиевую или медную пластину площадью 40-50 см².

При необходимости радикально увеличить мощность блока питания вплоть до значений, превышающих 1 кВт, имеет смысл воспользоваться ещё одной расхожей схемой ИБП с использованием более мощных полевых транзисторов (Рис.3).

Рис.3 Схема умощнённого импульсного ИП на микросхеме IR2153

Поскольку выходным драйверам IR2153 сложновато прокачать значительные ёмкости С_зи могучих полевиков, в схему добавлены двухтактные эмиттерные повторители на транзисторах Т1-Т4, во всём остальном схема повторяет свой менее мощный аналог, приведённый на Рис.2.
Значения ёмкостей конденсаторов С3, С4 приведены для мощности ИБП 500Вт, для 1000Вт их номиналы следует увеличить в 2 раза.
Пропорционально росту мощности ИПБ в соответствующее количество раз нужно увеличивать и размер радиатора полевых транзисторов.
Расчёт трансформатора произведём всё на той же странице – Ссылка на страницу.

Ну а на следующей странице с головой окунёмся в культработу над мощным лабораторным блоком питания с регулируемым выходным напряжением.

Назад

Дальше