Автомобилен инвертор на базата на IR2153

Задачата е проста: има таблет с навигационни програми и навигатор с подобни функции. Задача: заредете ги с помощта на родни зарядни устройства.

Защо така? Тези устройства консумират особено електрическа енергия. И те изискват толкова много от него, че обикновените евтини китайски зарядни за автомобили не могат да се справят с това и или не работят, или изгарят. Но китайците не предупреждават за това. И дори в нашите магазини те няма да говорят за това, тъй като продавачите не използват техните стоки.

Поради тези причини бяха създадени прости изисквания за автомобилен инвертор: той трябва да захранва стандартни зарядни устройства за електроника. Това е всичко.

Какви трудности може да има тук? Не са много от тях. Първо, трябва да решим, че ще направим преобразувател. И това значително опростява много неща.

За да не инсталираме диоден мост от бързи високоволтови диоди след трансформатора, ще направим преобразувателя еднокраен, за който използваме само един изход на микросхемата IR2153. Работният цикъл ще бъде 50%. Тъй като входният инвертор консумира прилично количество ток, ще поставим два ключови транзистора паралелно, за да разпределим отоплението. Ще направим и две първични намотки, за да не търсим дебел проводник. Този подход не е много правилен и не препоръчваме да го повтаряте. Според ума, в допълнение, изравнителните резистори трябва да се поставят в източниците на транзистори, когато са свързани паралелно.

Този инвертор няма стабилизация и изходното напрежение ще падне леко при натоварване. Защо избрахме опцията с толкова опростен дизайн на веригата?

Всички модерни зарядни за електроника са импулсни. На входа имат диоден мост и електролитен кондензатор. Така те могат да работят и на постоянен ток. В някои зарядни устройства диодният мост е съставен от бързи диоди и те могат да работят с пулсиращ ток (някои китайски инвертори нямат електролитен кондензатор на изхода). И ако зарядите са толкова „всеядни“, тогава те не се нуждаят от стабилизация в инвертора, което ви позволява да изоставите голям индуктор и да направите веригата много проста за повторение.

За целта на експеримента обаче направихме няколко отвода от вторичната намотка на трансформатора за различни напрежения - от 220 до 310 волта. Необходимият кран се избира с помощта на джъмпер. Това е необходимо за тези, които не вярват напълно, че когато мрежовото напрежение от 220 волта се коригира, се получават 310 волта постоянно напрежение и се страхуват да захранват зарядни устройства от 310 волта. Всъщност зарядните устройства не се интересуват; те работят в много широк диапазон от захранващи напрежения. По време на тестването абсолютно всички зарядни устройства работеха от всички напрежения, подавани от инвертора.

Максималната изходна мощност от инвертора ще зависи от използвания трансформатор. За неговия ферит трябва да изберете честотата IR2153, зададена от веригата C1R1. Полевите транзистори са с ниско напрежение, те трябва да бъдат избрани според тока. Изходният диод е бързо високоволтов. По време на тестването успяхме успешно да захранваме крушка с мощност 60 W.

Този дизайн е сглобен въз основа на резултатите от скорошно

Захранване

Импулсен усилвател захранване за IR2151, IR2153

Импулсните захранвания са най-ефективният клас вторични захранвания. Отличават се с компактни размери, висока надеждност и ефективност. Единствените недостатъци включват създаването на високочестотни смущения и сложността на дизайна/изпълнението.

Всички импулсни захранващи банки са вид инвертори (системи, които генерират променливо напрежение на високочестотния изход от изправеното напрежение на входа).
Сложността на такива системи дори не е в първо коригиране на входното мрежово напрежение или последващо преобразуване на изходния високочестотен сигнал в постоянен, а в обратната връзка, която ви позволява ефективно да стабилизирате изходното напрежение.

Особено сложен тук е процесът на управление на високо ниво на изходно напрежение. Много често контролният блок се захранва от ниско напрежение, което създава необходимостта от координиране на нивата.

Драйвери IR2151, IR2153

За да се управляват независимо (или зависимо, но със специална пауза, която предотвратява едновременното отваряне на клавишите) каналите на горния и долния клавиш се използват драйвери с половин мост с тактова честота, като IR2151 или IR2153 (последният чип е подобрена версия на оригиналния IR2151, и двете са взаимозаменяеми).

Има множество модификации на тези схеми и аналози от други производители.

Типична драйверна схема с транзистори изглежда така.

Ориз. 1. Схема за свързване на драйвер с транзистори

Типът пакет може да бъде PDIP или SOIC (разликата е на снимката по-долу).

Ориз. 2. Тип пакет PDIP и SOIC

Модификацията с буквата D в края предполага наличието на допълнителен усилващ диод.

Разликите между микросхемите IR2151 / 2153 / 2155 в параметрите могат да се видят в таблицата по-долу.

Таблица

UPS на IR2153 - най-простият вариант

Самата схематична диаграма изглежда така.

Ориз. 3. Принципна схема на UPS

На изхода можете да получите биполярно захранване (осъществено от токоизправители със средна точка).

Мощността на захранването може да се увеличи чрез промяна на параметрите на капацитета на кондензатора C3 (изчислено като 1:1 - 1 µF е необходим за 1 W натоварване).

На теория изходната мощност може да се увеличи до 1,5 kW (въпреки че кондензаторите с такъв капацитет ще изискват система за плавен старт).

С конфигурацията, посочена в електрическата схема, се постига изходен ток от 3,3 A (до 511 V), когато се използва в усилватели на мощност, или 2,5 A (387 V) при свързване на постоянен товар.

UPS със защита от претоварване

Самата схема.

Ориз. 4. UPS схема със защита от претоварване

Това захранване осигурява система за превключване към работната честота, елиминиране на ударни токове (мек старт), както и проста защита срещу радиочестотни смущения (на входа и изхода на индуктора).

UPS до 1,5 kW

Схемата по-долу може да работи с мощни транзистори като SPW35N60C3, IRFP460 и др.

Ориз. 5. Схема на UPS с мощност до 1,5 kW

Мощните VT4 и VT5 се управляват чрез емитерни последователи на VT2 и VT1.

Захранване на усилвател на трансформатор от компютърно захранване

Често се случва практически да няма нужда да купувате компоненти, те могат да седят и да събират прах като част от оборудване, което не е използвано дълго време, например в системен блок на компютър някъде в мазето или на балкона.

По-долу е една от доста простите, но не по-малко ефективни UPS вериги за усилвател.

Александър / 24.04.2019 г. - 08:24 ч
на фиг. 6 има грешка: няма кондензатор във веригата на изходния трансформатор

От дълго време се интересувах от темата как можете да използвате захранването от компютър за захранване на усилвател на мощност. Но преправянето на захранване все още е забавно, особено импулсно с такава плътна инсталация. Въпреки че съм свикнал с всякакви видове фойерверки, наистина не исках да плаша семейството си, а това е опасно за мен.

Като цяло проучването на проблема доведе до сравнително просто решение, което не изискваше никакви специални подробности и практически никаква настройка. Сглобен, включен, работи. Да, и исках да практикувам ецване на печатни платки с фоторезист, тъй като наскоро модерните лазерни принтери станаха алчни за тонер и обичайната технология за лазерно желязо не се получи добре. Бях много доволен от резултата от работата с фоторезист; за експеримента гравирах надписа върху дъската с линия с дебелина 0,2 мм. И тя се оказа страхотна! И така, достатъчно прелюдии, ще опиша схемата и процеса на сглобяване и настройка на захранването.

Захранването всъщност е много просто, почти цялото е сглобено от части, останали след разглобяване на не много добър импулсен генератор от компютър - една от онези части, за които не се „отчита“. Една от тези части е импулсен трансформатор, който може да се използва без пренавиване в 12V захранване или да се преобразува, което също е много просто, на всяко напрежение, за което използвах програмата на Москатов.

Схема на импулсно захранване:

Използвани са следните компоненти:
Драйвер ir2153 - микросхема, използвана в импулсни преобразуватели за захранване на флуоресцентни лампи, нейният по-модерен аналог е ir2153D и ir2155. В случай на използване на ir2153D, диодът VD2 може да бъде пропуснат, тъй като той вече е вграден в чипа. Всички микросхеми от серия 2153 вече имат вграден ценеров диод от 15,6 V в захранващата верига, така че не трябва да се притеснявате твърде много с инсталирането на отделен стабилизатор на напрежението за захранване на самия драйвер;
VD1 - всеки токоизправител с обратно напрежение най-малко 400V;
VD2-VD4 - “бързодействащ”, с кратко време за възстановяване (не повече от 100ns) например - SF28; Всъщност VD3 и VD4 могат да бъдат изключени, не съм ги инсталирал;
като VD4, VD5 - използван е двоен диод от компютърно захранване “S16C40”? - това е диод на Шотки, можете да използвате всеки друг, по-малко мощен. Тази намотка е необходима за захранване на драйвера ir2153 след стартиране на импулсния преобразувател. Можете да изключите както диоди, така и намотка, ако не планирате да премахнете мощност над 150 W;
[i]Диоди VD7-VD10- мощни диоди на Шотки, за напрежение най-малко 100V и ток най-малко 10 A, например - MBR10100 или други;
транзистори VT1, VT2 - всякакви мощни полеви, изходът зависи от тяхната мощност, но не трябва да се увличате твърде много тук, точно както не трябва да премахвате повече от 300 W от устройството;
L3 - навит на феритен прът и съдържа 4-5 навивки от тел 0,7 mm; Тази верига (L3, C15, R8) може да бъде напълно премахната, необходима е за леко улесняване на работата на транзисторите;
Дросел L4 навит на пръстен от стария групов стабилизиращ дросел на същото захранване от компютъра и съдържа 20 оборота, навити с двоен проводник.

Кондензаторите на входа също могат да бъдат инсталирани с по-малък капацитет; техният капацитет може да бъде приблизително избран въз основа на отстранената мощност на захранването, приблизително 1-2 µF на 1 W мощност. Не трябва да се увличате с кондензатори и да поставите капацитет над 10 000 uF на изхода на захранването, тъй като това може да доведе до „фойерверки“, когато са включени, тъй като те изискват значителен ток за зареждане, когато са включени.

Сега няколко думи за трансформатора. Параметрите на импулсния трансформатор са определени в програмата на Москатов и съответстват на W-образна сърцевина със следните данни: S0 = 1,68 кв.см; Sc = 1,44 cm2; Lsr.l. = 86см; Честота на преобразуване - 100 kHz;

Получените данни за изчисление:
Навиване 1- 27 навивки 0.90мм; напрежение - 155V; Намотан на 2 слоя с тел, състоящ се от 2 жила по 0,45 mm всяка; Първият слой - вътрешният съдържа 14 навивки, вторият слой - външният съдържа 13 навивки;
навиване 2- 2 половини от 3 навивки от тел 0,5 mm; това е "самозахранваща намотка" с напрежение около 16V, навита с жица, така че посоките на навиване да са в различни посоки, средната точка е изведена и свързана към платката;
навиване 3- 2 половини от 7 оборота, също навити с многожилен проводник, първо - едната половина в една посока, след това през изолационния слой - втората половина, в обратната посока. Краищата на намотките се извеждат в „плитка“ и се свързват към обща точка на платката. Намотката е проектирана за напрежение около 40V.

По същия начин можете да изчислите трансформатор за всяко желано напрежение. Сглобих 2 такива захранвания, единият за усилвателя TDA7293, вторият за 12V за захранване на всякакви занаяти, използвани като лабораторен.

Захранване за усилвател за напрежение 2x40V:

12V импулсно захранване:

Монтаж на захранване в корпуса:

Снимки на тестове на импулсно захранване,- този за усилвател, използващ товар, еквивалентен на няколко резистора MLT-2 10 Ohm, свързани в различни последователности. Целта беше да се получат данни за мощността, спада на напрежението и разликата в напрежението в рамената +/- 40V. В резултат на това получих следните параметри:
Мощност- около 200W (повече не се опитах да снимам);
волтаж, в зависимост от натоварването - 37.9-40.1V в целия диапазон от 0 до 200W

Температура при максимална мощност 200 W след пробна работа за половин час:
трансформатор - около 70 градуса по Целзий, диоден радиатор без активно обдухване - около 90 градуса по Целзий. При активен въздушен поток бързо се доближава до стайна температура и практически не се нагрява. В резултат радиаторът е сменен, а на следващите снимки захранването вече е с друг радиатор.
При разработването на захранването са използвани материали от уебсайтовете vegalab и radiokot; това захранване е описано много подробно във форума на Vega; има и опции за устройството със защита от късо съединение, което не е лошо. Например, по време на случайно късо съединение, писта на платката във вторичната верига моментално изгоря.

внимание!
Първото захранване трябва да се включи чрез лампа с нажежаема жичка с мощност не повече от 40 W. Когато го включите за първи път, той трябва да мигне за кратко и да изгасне. На практика не трябва да свети! В този случай можете да проверите изходното напрежение и да опитате да натоварите леко устройството (не повече от 20W!). Ако всичко е наред, можете да премахнете електрическата крушка и да започнете тестването.

По време на сглобяването и настройката на захранването нито едно животно не пострада, въпреки че веднъж беше уловена „фойерверка“ с искри и специални ефекти, когато ключовете за захранване избухнаха. След смяната им уредът започна да работи все едно нищо не се е случило;

внимание! Това захранване има вериги, свързани към мрежата за високо напрежение! Ако не разбирате какво е това и до какво може да доведе, по-добре е да се откажете от идеята да сглобите този блок. Освен това във веригата за високо напрежение има ефективно напрежение от около 320V!

Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Опростен мост на IR2153— устройство като мост, реализиран на универсален драйвер за управление на полеви транзистори, с право се счита за един от най-ефективните преобразувателни модули. Но за сглобяването на такова устройство ще са необходими значителни финансови инвестиции и трябва да се вземе предвид технологичното ниво на сложност при производството му. Това е, ако ще поемете изграждането на много мощен мост от няколко киловата, тогава да, ще има някои трудности.

Но ако използвате диаграмата по-долу, тогава няма да има проблеми, особено след като устройството е сглобено на два популярни чипа IR2153, които са драйвери за високо напрежение с вътрешен генератор. Принципът на свързване на микросхеми е често срещан и е многократно тестван на половин мост. Функцията кара втория чип да бъде тактован първи от R входа.

Оценки на електронни компоненти:

B1 - диоден мост RS2007, RS3507 и други подобни. Когато работите с мощност над няколкостотин вата, е необходимо да инсталирате радиатор върху него.
C1, C7 - електролити 630...1000uF x 400V
R1, R5 - 33..56kOhm 2W. За по-точно изчисление можете да използвате формулата
R=310/(2*Cзатвор*15,6*fработа+0,003)
C2, C5 - електролити 220uF 25V
C8, C9 - керамика 0.1uF 25V
R8 - 2Ohm 0.25W
R9 - 24kOhm
R10 - 6kOhm
R2, C3 - изчислени от листа с данни на IR2153 въз основа на необходимата честота
IC1, IC2 - IR2153, IR2153D, IR21531 (ако се използва IR2153D, не инсталирайте D1 и D2!)
D1, D2, D3, D4 - UF4007, BYW26C, BY329 или други подобни ултра-бързи диоди
C4, C6 - тантал 22uF 25V
R3, R4, R6, R7 - 10...30Ohm 0.25W (по-ниска стойност за тежки порти, по-висока стойност за леки)
Q1, Q2, Q3, Q4 - IRF840 или нещо подобно. Всичко зависи от вашите нужди

Що се отнася до изчисленията, например: R2, C3, както беше споменато по-горе, трябва да го определите от листа с данни и има много програми за изчисления. Ако за някого това е гъста гора, тогава мисля, че тогава изобщо няма нужда да се занимавате с дизайн.

По-долу е показана печатна платка с обозначени върху нея части и тяхното място за монтаж.

Натоварването на този мост може да бъде изходен трансформатор за хоризонтално сканиране на телевизор, бобина SSTC или нещо подобно, но мощността не трябва да надвишава 1000 W. Ако използвате висока мощност, тогава няма гаранция за стабилна работа на микросхемата. Ако все още има нужда от реализиране на големи мощности, тогава е необходимо да добавите кондензатори във филтърната верига 310v, тогава има вероятност тя да работи перфектно при висока мощност.

Техническа информация

1. Когато възникне стартиране, се създава силен импулсен ток в резултат на продължаващия цикъл на зареждане на кондензаторите във филтърната верига. В този случай е възможно прекъсвачите да работят; ако това се случи, тогава трябва да инсталирате NTC термистор в мрежовата верига, който се използва за защита на импулсни захранвания и електронни баластни системи, като предварително сте избрали неговите стойности според необходимия ток.
2. При свързване на изходящ линеен трансформатор към моста като товар, първичната намотка трябва да бъде навита в количество от най-малко 65 оборота.
3. Когато сглобявате елементи на печатна платка, най-добре е да инсталирате гнезда под микросхемите и да поставите самата микросхема в тях, след като инсталацията на веригата е напълно завършена.

При сглобяването на ново устройство все повече се измъчва въпросът как да се захранва. Да, добре е, когато има много различно оборудване, където има подходящи трансформатори, но какво ще стане, ако пренавиете??? Пренавиването на трансформатор не е приятна задача, дори ако приложенията за изчисляване на трансформатор помагат с изчисленията, самият процес на пренавиване често е досаден.

Спомням си, че веднъж имаше TSSh-180, добър анодно горещ транс, и трябваше да го пренавия. Навивах го сигурно два дни, плюс го напръсках с лак, за да е по-добра изолацията и да не жужи... Сглобих го, толкова е здрав. Тежах 3 кг и за малко да падна на крак. Помислих за всичко това и реших да премина към импулсни захранвания и има много причини за това.

Причини за избор на импулсно захранване:

1. ППървата и не по-малко важна причина е финансовата. Тук имаме същата TSH-180 a.-нажежаема жичка струва 150-180 UAH. Докато 200W SMPS на монтаж IR2153 ще струва 130-160 UAH. Да, разликата не е голяма, но домът ви е пълен с необходимите части. Например закупих само IRF740 и IR2153 и платих 40 UAH. Каква е разликата?? И също така се отървах от малко боклуци)) И също така помним, че мостът и банките вече са включени в изчислението и това също трябва да се купи за транса. А добрите буркани струват толкова много. И на SMPS вместо 22 000mF, можете да поставите 3300mF и дори няма да забележите разликата във филтрирането

2. БВтората причина е размерът. Трансите са тежки 200 вата с тегло 3-4 кг, заменени с SMPS 300гр и размер на платката около 120*120мм. Удобно е да събереш нещо силно в DVD кутия, Lanzar например...

3. Дтогава ниското ниво на смущения е в рамките на 20-20 000Hz. Това е много добро за бас усилвател, дори страхотно. Без намеса, без фон.

На схемата виждаме силовата част, която съдържа: защитни вериги (R1, R2, FU1), филтър C-R-C (C1, L1, C1), токоизправител с филтърен делител (VD1 (400V 3A), C3, C4, C6, C7 , R44, R6) и ключова част, която включва два MOSFET (VT1, VT2), трансформатор (T1) и две вериги за потискане на смущения (R8C9, C8R7)

В контролната част също няма нищо сложно. Захранващата част на микросхемата се състои от баластно съпротивление R9 и ценеров диод VD2. филтър C10C11 и друг баласт резистор R10. По време на работа може да се наложи да вземете R9R10.
Работната честота на ШИМ се задава от R11C13. И се изчислява по формулата f=1/1.4*(R11+75Ohm)*C13. В нашия случай се получава f=1/1.4*(10000+75)*0.000000001=70896 Hz= 70.9 kHz. Внимавайте с нулите

Е, тук наистина няма какво да се каже: двоен диод VD4, филтърен токоизправител C14-L3-C15-C16 и това е. Не забравяйте, когато изчислявате, че това не е стабилизирано захранване и напрежението може да варира. Ето защо е по-добре да въведете няколко волта по-малко при изчисляване

При изчисляване на трансформатор ще ви помогне приложението за изчисляване на импулсни трансформатори. Съветът е да навиете вторичната част с наклонена тънка тел, за да избегнете скин ефекта.

Между другото, един от моите приятели използва такава схема за захранване на 2.1 единици, сглобени на TDA2030A с обща мощност 65 W. Това е малка част от това, което SMPS произвежда на IR2153, но работи с години. Да, отново, трансформатор от 70 W сега струва същото като модула SMPS на IR2153, така че SMPS също има резерв от 130 W...

Това е всичко, благодаря на всички за вниманието и успех със сглобяването...