Každý automobilový nadšenec má pre batériu 12 V. Všetky tieto staré nabíjačky fungujú a plnia svoje funkcie s rôznou mierou úspešnosti, majú však spoločnú nevýhodu - sú príliš veľké čo do veľkosti a hmotnosti. To nie je prekvapujúce, pretože samotný 200-wattový výkonový transformátor môže vážiť až 5 kg. Preto som sa rozhodol zostaviť pulznú nabíjačku na autobatériu. Na internete, respektíve na fóre Kazus som našiel schému tejto pamäte.

Schematický diagram pamäte - kliknutím zväčšíte veľkosť

Rozumiem, funguje skvele! Nabil som autobatériu, nastavil som nabíjačku na 14,8 V a prúd cca 6 A, nedochádza k prebíjaniu ani podbíjaniu, keď napätie na svorkách batérie dosiahne 14,8 V, nabíjací prúd automaticky klesne. Nabíjal som aj héliovú olovenú batériu z PC neprerušiteľného napájania - je to normálne. Táto nabíjačka sa nebojí skratov na výstupe. Ale z prepólovania je potrebné urobiť ochranu, urobil to na relé.

Pozrite si dosku plošných spojov, katalógové listy niektorých rádiových prvkov a ďalšie súbory na fóre.

Vo všeobecnosti odporúčam každému, aby to urobil, pretože táto pamäť má veľa výhod: malá veľkosť, základňa rádiových prvkov nie je nedostatok, môžete si kúpiť veľa, vrátane hotového pulzného transformátora. Kúpil som si ho sám v internetovom obchode - poslali ho rýchlo a lacno. Hneď urobím rezerváciu, namiesto VD6 Schottkyho diódy (tepelná stabilizácia) dám odpor 100 Ohmov, nabíjačku a ide to s ňou super! Obvod bol zostavený a otestovaný:Demo.

Dobrý a zaujímavý obvod pre kvalitnú nabíjačku založenú na čipe IR2153, samotaktný polovičný mostík, ktorý sa pomerne často používa v elektronických predradníkoch pre energeticky úsporné žiarovky.

Obvod funguje na striedavé napätie 220 voltov, jeho výstupný výkon je asi 250 wattov, čo je asi 20 ampérov pri výstupnom napätí 14 voltov, čo je celkom dosť na nabíjanie autobatérií.

Na vstupe je prepäťová ochrana a ochrana proti prepätiu a preťaženiu zdroja. Termistor chráni kľúče pri prvotnom zapnutí obvodu do 220 voltovej siete. Potom sa sieťové napätie usmerní diódovým mostíkom.

Cez obmedzujúci odpor 47 kOhm prechádza napätie do mikroobvodu generátora. Impulzy určitej frekvencie sledujú hradla vysokonapäťových spínačov, ktoré po spustení prepustia napätie do sieťového vinutia transformátora. Na sekundárnom vinutí máme napätie potrebné na nabíjanie batérií.

Výstupné napätie nabíjačky závisí od počtu závitov sekundárneho vinutia a pracovnej frekvencie generátora. Frekvencia by však nemala byť zvýšená nad 80 kHz, optimálne 50-60 kHz.

Vysokonapäťové spínače IRF740 alebo IRF840. Zmenou kapacity kondenzátorov vo vstupnom obvode môžete zvýšiť alebo znížiť výstupný výkon nabíjačky, v prípade potreby môžete dosiahnuť výkon 600 wattov. Potrebujeme však 680 mikrofaradové kondenzátory a výkonný diódový mostík.

Transformátor je možné odobrať z napájacieho zdroja počítača. A môžete to urobiť sami. Primárne vinutie obsahuje 40 závitov drôtu s priemerom 0,8 mm, potom nanesieme vrstvu izolácie, navinieme sekundárne vinutie - niekde okolo 3,5-4 závitov z dosť hrubého drôtu alebo použijeme lanko.

Po usmerňovači je v obvode inštalovaný filtračný kondenzátor, kapacita nie je väčšia ako 2 000 mikrofaradov.

Na výstupe je potrebné umiestniť impulzné diódy s prúdom najmenej 10-30A, tie bežné okamžite vyhoria.

Pozor, pamäťový obvod nemá ochranu proti skratu a ak sa tak stane, okamžite zlyhá.

Diódový mostík pozostáva z ľubovoľných usmerňovacích diód s prúdom najmenej 2A, môže byť aj viac a so spätným napätím 400 voltov, môžete v ňom použiť hotový diódový mostík zo starého počítačového zdroja so spätným napätím 600 voltov pri prúde 6 A.

Na zabezpečenie požadovaných parametrov napájania mikroobvodu je potrebné odobrať odpor 45-55 kOhm s výkonom 2 watty, ak ich nenájdete, zapojte do série niekoľko odporov s nízkym výkonom.

Veľmi výkonná autonabíjačka do 50 ampérov. O rôznych nabíjačkách batérií sme už začali hovoriť viackrát. Tentoraz nebude výnimkou, zvážte veľmi výkonnú nabíjačku, ktorá nakoniec dokáže dodať výkon až 600 wattov s možnosťou pretaktovania na 1500 wattov.

Je jasné, že pri takýchto vysokých výkonoch sa bez spínaného zdroja nezaobídete, inak budú rozmery takéhoto zariadenia neúnosné na váhu a veľkosť. Obvod je pomerne jednoduchý, znázornený na obrázku nižšie.

Princíp činnosti vo všeobecnosti sa nelíši od iných spínaných zdrojov, ktoré sme uvažovali skôr. Štruktúra diela je postavená nasledovne, počiatočné sieťové napätie je filtrované, nežiaduce vlnenie je odstránené, následne je narovnávané a privádzané na klávesy, ktoré tvoria vysokofrekvenčné impulzy zodpovedajúce ich riadiacemu obvodu. Ďalej pulzný transformátor znižuje napätie na požadovanú hodnotu a je usmernený konvenčným mostíkovým usmerňovačom. Vo všeobecnosti je všetko jednoduché.

V tomto prípade hrá úlohu obvodu správy kľúčov hlavný oscilátor založený na čipe IR2153. Súprava tela mikroobvodu je znázornená na obrázku.

Ako kľúče boli použité tranzistory IRF740, dajú sa použiť aj iné, hneď si všimneme, že sú to tranzistory, ktoré nastavujú konečný výkon nabíjačky. Pri použití IRF740 je zaručený výkon približne 850 wattov.

Na vstupe je okrem filtra inštalovaný aj termistor na obmedzenie nábehového prúdu. Termistor by nemal byť väčší ako 5 ohmov a dimenzovaný na prúd do 5 A. V obvode je tiež mierna jemnosť, pretože. na vstupe sieťového napätia 50 Hz nie sú žiadne požiadavky na diódy, s výnimkou štandardných: neexistujú žiadne spätné napätie (600 V) a prúd (6-10 A), môžete si vziať takmer akékoľvek so špecifikovanými parametrami.

Druhý mostík inštalovaný na výstupe má jednu vlastnosť súvisiacu s tým, že z transformátora je privádzané vysokofrekvenčné napätie, preto okrem spätného napätia minimálne 25 V a spätného prúdu až 30 A je nevyhnutné brať ultra rýchle diódy. Mimochodom, nie je potrebné použiť 4 diódy ako prvý mostík, môžete si vziať hotovú zostavu diód z napájania počítača.

Inštalácia bude oveľa jednoduchšia. Elektrolytické kondenzátory inštalované za prvým mostíkom musia byť dimenzované na napätie najmenej 250 V a s kapacitou 470 mikrofarád, mimochodom, môžu sa odoberať aj z počítača. S transformátorom je všetko tiež jednoduché, môžete si ho vziať z rovnakého zdroja napájania počítača, ktorý nemusíte ani prevíjať.

Výkonové spínače je samozrejme potrebné nainštalovať na chladič, pretože. tranzistory nemajú spoločné body, inštalujeme ich buď na rôzne radiátory, alebo ich izolujeme sľudovým tesnením.

Na uľahčenie opravárenských prác je žiaduce nainštalovať mikroobvod do špeciálneho puzdra pre ľahké odstránenie a výmenu, čo výrazne uľahčí opravu a konfiguráciu. Pre kontrolu zariadenia po inštalácii ho zapnite v pohotovostnom režime, t.j. bez zaťaženia. Vypínače by sa v tomto prípade nemali vôbec zahriať. Výkon 25 ohmových odporov na bránach terénnych pracovníkov stačí na odber 0,5 wattu.

Rezistor inštalovaný na napájacom zdroji mikroobvodu IR2153 je možné odoberať v rozsahu od 47 kΩ do 60 kΩ s výkonom najmenej 5 W, je to odpor obmedzujúci prúd na prúdovú ochranu mikroobvodu. Výstupné kondenzátory musia byť zvolené s napätím najmenej 25 V a kapacitou 1000 uF.

Chcem vás okamžite upozorniť na skutočnosť, že obvod nemá ochranu proti skratu, prepólovaniu, nie je tam žiadna indikácia prevádzky atď. Všetky tieto nedostatky sa dajú ľahko opraviť, najmä preto, že boli na našom zdroji opísané viac ako raz.

A tiež chcem poznamenať jeden bod, ak potrebujete opraviť auto alebo naplniť klimatizáciu, potom nie je problém. Je tu skvelá firma, ktorá to robí na profesionálnej úrovni a zároveň robí všetko pre seba.

IMPULZNÉ NAPÁJANIE S RUKAMI NA IR2153

Funkčne sa mikroobvody IR2153 líšia iba diódou inštalovanou v planárnom obale.

Funkčná schéma IR2153

Funkčná schéma IR2153D

Na začiatok sa pozrime na to, ako funguje samotný mikroobvod, a až potom sa rozhodneme, ktorý napájací zdroj z neho zostavíme. Najprv sa pozrime, ako funguje samotný generátor. Obrázok nižšie ukazuje fragment odporového deliča, tri operačné zosilňovače a RS klopný obvod:

V počiatočnom okamihu, keď bolo práve privedené napájacie napätie, kondenzátor C1 nie je nabitý na všetkých invertujúcich vstupoch operačného zosilňovača, je nula a pri neinvertujúcom kladnom napätí generovanom odporovým deličom. V dôsledku toho sa ukazuje, že napätie na invertujúcich vstupoch je menšie ako na neinvertujúcich a všetky tri operačné zosilňovače na svojich výstupoch tvoria napätie blízke napájaciemu napätiu, t.j. log jednotka.
Keďže vstup R (nastavenie nuly) na spúšti je invertujúci, tak pre neho to bude stav, v ktorom neovplyvní stav spúšte, ale na vstupe S bude jeden log, ktorý zároveň nastaví log one na spúšťacom výstupe a kondenzátor Ct cez rezistor R1 sa začne nabíjať. Na obrázku napätie na Ct zobrazené ako modrá čiara,červená - napätie na výstupe DA1, zelená - na výstupe DA2, A ružová - na výstupe spúšťača RS:

Akonáhle napätie na Ct presiahne 5 V, na výstupe DA2 sa vytvorí log nula a keď pri pokračovaní v nabíjaní Ct napätie dosiahne hodnotu o niečo vyššiu ako 10 voltov, na výstupe DA2 sa objaví log nula. DA1, ktorý zase nastaví spúšťač RS do stavu log nula. Od tohto momentu sa Ct začne vybíjať aj cez odpor R1 a akonáhle napätie na ňom klesne o niečo pod nastavenú hodnotu 10 V, na výstupe DA1 sa opäť objaví log jednotka. Keď napätie na kondenzátore Ct klesne pod 5 V, na výstupe DA2 sa objaví log jednotka a otočte RS klopný obvod do stavu jedna a Ct sa začne znova nabíjať. Samozrejme, na invertovanom výstupe RS klopného obvodu bude mať napätie opačné logické hodnoty.
Na výstupoch spúšťača RS, ktoré sú vo fáze opačné, ale majú rovnakú dĺžku trvania, sa vytvárajú úrovne log jedna a nula:

Keďže trvanie riadiacich impulzov IR2153 závisí od rýchlosti nabíjania a vybíjania kondenzátora Ct, je potrebné dávať pozor na preplachovanie dosky od toku - nemali by dochádzať k únikom ani z vývodov kondenzátora, ani z plošného spoja vodičov dosky, pretože je to spojené s magnetizáciou jadra výkonového transformátora a poruchami výkonových tranzistorov.
V mikroobvode sú tiež ďalšie dva moduly - UV DETEKCIA A LOGIK. Prvý z nich je zodpovedný za spustenie a zastavenie procesu generátora v závislosti od napájacieho napätia a druhý generuje impulzy MŔTVY ČAS, ktoré sú potrebné na vylúčenie priechodného prúdu výkonového stupňa.
Potom dochádza k oddeleniu logických úrovní - jedna sa stáva riadiacim horným ramenom polovičného mosta a druhá spodnou. Rozdiel spočíva v tom, že horné rameno je riadené dvoma tranzistormi s efektom poľa, ktoré naopak riadia koncový stupeň „odtrhnutý“ od zeme a „odtrhnutý“ od napájacieho napätia. Ak vezmeme do úvahy zjednodušenú schému zapojenia IR2153, potom to dopadne takto:

Piny 8, 7 a 6 čipu IR2153 sú výstupy VB, HO a VS, t.j. napájací zdroj riadenia vysokej strany, výstup koncového stupňa riadenia vysokej strany a záporný vodič riadiaceho modulu vysokej strany. Pozor si treba dať na to, že v momente zopnutia je na Q RS klopného obvodu prítomné riadiace napätie, preto je nízkonapäťový výkonový tranzistor otvorený. Kondenzátor C3 sa nabíja cez diódu VD1, pretože jeho spodný výstup je pripojený k spoločnému vodiču cez tranzistor VT2.
Akonáhle spúšť RS mikroobvodu zmení svoj stav, VT2 sa zatvorí a riadiace napätie na kolíku 7 IR2153 otvorí tranzistor VT1. V tomto bode sa napätie na kolíku 6 mikroobvodu začína zvyšovať a aby VT1 zostal otvorený, napätie na jeho bráne musí byť väčšie ako na zdroji. Keďže odpor otvoreného tranzistora sa rovná desatinám ohmu, napätie na jeho odtoku nie je oveľa väčšie ako na zdroji. Ukazuje sa, že udržiavanie tranzistora v otvorenom stave vyžaduje napätie najmenej o 5 voltov vyššie ako napájacie napätie, a je to naozaj tak - kondenzátor C3 je nabitý až na 15 voltov a je to on, kto vám umožňuje udržiavať VT1 v otvorený stav, pretože energia v ňom uložená v tomto časovom okamihu je napájacie napätie pre horné rameno okenného stupňa mikroobvodu. Dióda VD1 v tomto okamihu neumožňuje vybitie C3 do napájacej zbernice samotného mikroobvodu.
Hneď ako skončí riadiaci impulz na kolíku 7, tranzistor VT1 sa zatvorí a potom sa otvorí VT2, čím sa opäť nabije kondenzátor C3 na napätie 15 V.

Pomerne často, paralelne s kondenzátorom C3, amatéri inštalujú elektrolytický kondenzátor s kapacitou 10 až 100 mikrofaradov, bez toho, aby sa ponorili do potreby tohto kondenzátora. Faktom je, že mikroobvod je schopný pracovať pri frekvenciách od 10 Hz do 300 kHz a potreba tohto elektrolytu je relevantná len do frekvencií 10 kHz a potom, za predpokladu, že elektrolytický kondenzátor je radu WL alebo WZ, technologicky majú malý ers a sú známejšie ako počítačové kondenzátory s nápismi v zlatej alebo striebornej farbe:

Pre populárne konverzné frekvencie používané pri vytváraní spínaných zdrojov sa berú frekvencie nad 40 kHz a niekedy sa upravujú na 60 - 80 kHz, takže význam použitia elektrolytu jednoducho zmizne - dokonca aj kapacita 0,22 uF už stačí na otvorenie a držte tranzistor SPW47N60C3 v otvorenom stave, ktorý má kapacitu brány 6800 pF. Na upokojenie svedomia je umiestnený kondenzátor 1 uF a vzhľadom na to, že IR2153 nemôže priamo spínať také výkonné tranzistory, potom akumulovaná energia kondenzátora C3 stačí na ovládanie tranzistorov s kapacitou brány až 2000 pF, t.j. všetky tranzistory s maximálnym prúdom cca 10 A (zoznam tranzistorov je nižšie v tabuľke). Ak máte stále pochybnosti, potom namiesto odporúčaného 1 uF použite keramický kondenzátor 4,7 uF, ale je to zbytočné:

Nebolo by fér nevšimnúť si, že čip IR2153 má analógy, t.j. mikročipy s podobnou funkčnosťou. Sú to IR2151 a IR2155. Pre prehľadnosť zhrnieme hlavné parametre v tabuľke a až potom zistíme, ktorý z nich je lepšie variť:

Ako je zrejmé z tabuľky, rozdiely medzi mikroobvodmi nie sú príliš veľké - všetky tri majú rovnakú bočníkovú zenerovu diódu na napájanie, napájacie napätie štart a stop pre všetky tri je takmer rovnaké. Rozdiel spočíva len v maximálnom prúde koncového stupňa, ktorý určuje, ktoré výkonové tranzistory a na akých frekvenciách môžu mikroobvody ovládať. Akokoľvek sa to môže zdať zvláštne, ale ukázalo sa, že najviac medializovaný IR2153 nie je ani ryba, ani mäso – nemá normalizovaný maximálny prúd posledného stupňa vodiča a čas stúpania a klesania je trochu predĺžený. Líšia sa aj nákladmi - IR2153 je najlacnejší, ale IR2155 je najdrahší.
Frekvencia generátora, je to frekvencia konverzie ( netreba deliť 2) pre IR2151 a IR2155 sa určuje podľa vzorcov nižšie a frekvenciu IR2153 je možné určiť z grafu:

Aby ste zistili, ktoré tranzistory je možné ovládať pomocou mikroobvodov IR2151, IR2153 a IR2155, mali by ste poznať parametre týchto tranzistorov. Najväčší záujem pri dokovaní mikroobvodu a výkonových tranzistorov je energia brány Qg, pretože práve ona ovplyvní okamžité hodnoty maximálneho prúdu ovládačov mikroobvodov, čo znamená, že je potrebná tabuľka s parametrami tranzistora. Tu ŠPECIÁLNE pozornosť by sa mala venovať výrobcovi, pretože tento parameter sa líši od výrobcu k výrobcovi. Najzreteľnejšie je to vidieť na príklade tranzistora IRFP450.
Dobre chápem, že na jednorazovú výrobu napájacieho zdroja je desať až dvadsať tranzistorov predsa len priveľa, napriek tomu som dal odkaz na každý typ tranzistora - bežne tam kupujem. Takže klikajte, pozrite si ceny, porovnajte s maloobchodom a pravdepodobnosť nákupu ľaváka. Samozrejme netvrdím, že Ali má len poctivých predajcov a všetok tovar najvyššej kvality – gaunerov je všade veľa. Ak si však objednáte tranzistory, ktoré sa vyrábajú priamo v Číne, je oveľa ťažšie naraziť na sračku. A práve z tohto dôvodu preferujem STP a STW tranzistory a nepohrdnem ani kúpou z demontáže, t.j. BOO.

I g \u003d Q g / t na \u003d 63 x 10 -9 / 120 x 10 -9 \u003d 0,525 (A) (1)

Pri amplitúde impulzov riadiaceho napätia na hradle Ug = 15 V by súčet výstupného odporu budiča a odporu obmedzovacieho odporu nemal prekročiť:

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

Vypočítame výstupnú výstupnú impedanciu budiaceho stupňa pre čip IR2155:

R zap \u003d U cc / I max \u003d 15 V / 210 mA \u003d 71,43 ohmov
R off \u003d U cc / I max \u003d 15 V / 420 mA \u003d 33,71 ohmov

Ak vezmeme do úvahy vypočítanú hodnotu podľa vzorca (2) Rmax = 29 Ohm, dôjdeme k záveru, že s budičom IR2155 nie je možné získať špecifikovanú rýchlosť tranzistora IRF840. Ak je v obvode brány nainštalovaný odpor Rg = 22 Ohm, určíme čas zapnutia tranzistora takto:

RE zap = R zap + R hradlo, kde RE - celkový odpor, R R brána - odpor inštalovaný v obvode brány výkonového tranzistora = 71,43 + 22 = 93,43 ohmov;
I on \u003d U g / RE on, kde I on je otvárací prúd, U g - hodnota riadiaceho napätia brány = 15 / 93,43 = 160mA;
t na \u003d Q g / I na \u003d 63 x 10-9 / 0,16 \u003d 392 nS
Čas vypnutia možno vypočítať pomocou rovnakých vzorcov:
RE off = R out + R gate, kde RE - celkový odpor, R výstupná impedancia budiča, R brána - odpor inštalovaný v obvode brány výkonového tranzistora = 36,71 + 22 = 57,71 ohmov;
I off \u003d U g / RE off, kde I vypnutý - otvárací prúd, U g - hodnota riadiaceho napätia brány = 15 / 58 = 259mA;
t off \u003d Q g / I off \u003d 63 x 10-9 / 0,26 \u003d 242nS
K výsledným hodnotám je potrebné pripočítať čas vlastného otvorenia - zatvorenia tranzistora, v dôsledku čoho sa reálny čas t na bude 392 + 40 = 432 nS, a t vypnuté 242 + 80 = 322 nS.
Teraz zostáva zabezpečiť, aby sa jeden výkonový tranzistor stihol úplne zavrieť, kým sa druhý začne otvárať. Ak to chcete urobiť, pridajte t zapnuté a vypnuté získanie 432 + 322 = 754 nS, t.j. 0,754 uS. Načo to je? Faktom je, že ktorýkoľvek z mikroobvodov, či už je to IR2151 alebo IR2153 alebo IR2155, má pevnú hodnotu MŔTVY ČAS, čo je 1,2 µS a nezávisí od frekvencie hlavného oscilátora. Datasheet uvádza, že Deadtime (typ.) je 1,2 µs, ale je tu aj veľmi zahanbujúce číslo, z ktorého záver naznačuje, že MŔTVY ČAS je 10 % trvania riadiaceho impulzu:

Aby sa rozptýlili pochybnosti, mikroobvod bol zapnutý a bol k nemu pripojený dvojkanálový osciloskop:

Napájanie bolo 15 V a frekvencia bola 96 kHz. Ako je možné vidieť na fotografii, pri pohybe 1 µS je trvanie pauzy o niečo viac ako jeden dielik, čo presne zodpovedá približne 1,2 µS. Potom znížte frekvenciu a pozrite si nasledovné:

Ako môžete vidieť na fotografii pri 47 kHz, čas pauzy sa v skutočnosti nezmenil, preto je znamenie, ktoré hovorí Deadtime (typ.) 1,2 µs, pravdivé.
Keďže mikroobvod už fungoval, nebolo možné odolať ešte jednému experimentu - znížiť napájacie napätie, aby sa zabezpečilo zvýšenie frekvencie generátora. Výsledkom je nasledujúci obrázok:

Očakávania však neboli opodstatnené - namiesto zvyšovania frekvencie sa znížila, a to o necelé 2%, čo možno vo všeobecnosti zanedbať a treba poznamenať, že čip IR2153 drží frekvenciu pomerne stabilnú - napájacie napätie sa zmenilo o r. viac ako 30 %. Treba tiež poznamenať, že čas pauzy sa mierne zvýšil. Táto skutočnosť je trochu potešujúca - s poklesom riadiaceho napätia sa čas otvárania - zatvárania výkonových tranzistorov mierne zvyšuje a zvýšenie pauzy v tomto prípade bude veľmi užitočné.
Zistilo sa aj to UV DETEKCIA dokonale zvláda svoju funkciu - s ďalším poklesom napájacieho napätia sa generátor zastavil a so zvýšením sa mikroobvod znova rozbehol.
Teraz sa vráťme k našej matematike, podľa výsledkov ktorej sme zistili, že pri 22 Ohm rezistoroch inštalovaných v hradlách sú časy zatvárania a otvárania 0,754 µS pre tranzistor IRF840, čo je menej ako pauza 1,2 µS daná parametrom samotný mikroobvod.
Takže s mikroobvodom IR2155 cez odpory 22 Ohm môže celkom normálne ovládať IRF840, ale IR2151 s najväčšou pravdepodobnosťou zomrie na dlhú dobu, pretože na zatvorenie a otvorenie tranzistorov sme potrebovali prúd 259 mA a 160 mA. a jeho maximálne hodnoty sú 210 mA a 100 ma. Samozrejme, môžete zvýšiť odpory inštalované v bránach výkonových tranzistorov, ale v tomto prípade existuje riziko prekročenia MŔTVY ČAS. Aby ste sa nepúšťali do veštenia na kávovej usadenine, bola v EXCEL-i zostavená tabuľka, ktorú si môžete vziať. Predpokladá sa, že napájacie napätie mikroobvodu je 15 V.
Na zníženie hlučnosti spínania a mierne skrátenie doby zopnutia výkonových tranzistorov v spínaných zdrojoch sa buď výkonový tranzistor prepojí s rezistorom a kondenzátorom zapojeným do série, alebo sa do toho istého obvodu prepojí samotný výkonový transformátor. Tento uzol sa nazýva snubber. Rezistor tlmiaceho obvodu sa volí s hodnotou 5–10-násobku odberového odporu - zdroj tranzistora s efektom poľa v otvorenom stave. Kapacita obvodového kondenzátora je určená výrazom:
C \u003d tdt / 30 x R
kde tdt je čas pauzy pre spínanie horných a dolných tranzistorov. Na základe skutočnosti, že trvanie prechodného javu, rovné 3RC, by malo byť 10-krát menšie ako trvanie mŕtveho času tdt.
Tlmenie oneskoruje otváracie a zatváracie momenty tranzistora s efektom poľa v porovnaní s poklesom riadiaceho napätia na jeho hradle a znižuje rýchlosť zmeny napätia medzi kolektorom a hradlom. V dôsledku toho sú špičkové hodnoty prúdových impulzov menšie a ich trvanie je dlhšie. Takmer bez zmeny času zapnutia tlmiaci obvod výrazne znižuje čas vypnutia tranzistora s efektom poľa a obmedzuje spektrum generovaného rádiového rušenia.

Po troche vyriešenej teórie môžete prejsť k praktickým schémam.
Najjednoduchší spínací napájací obvod IR2153 je elektronický transformátor s minimom funkcií:

V obvode nie sú žiadne doplnkové funkcie a sekundárne bipolárne napájanie tvoria dva usmerňovače so stredným bodom a dvojica duálnych Schottkyho diód. Kapacita kondenzátora C3 sa určuje na základe kapacity 1 mikrofarad na 1 W záťaže. Kondenzátory C7 a C8 majú rovnakú kapacitu a sú umiestnené v rozsahu od 1 uF do 2,2 uF. Výkon závisí od použitého jadra a maximálneho prúdu výkonových tranzistorov a teoreticky môže dosiahnuť 1500 wattov. Avšak, toto je len TEORETICKY , za predpokladu, že sa na transformátor aplikuje 155 VAC a maximálny prúd STP10NK60Z dosiahne 10A. V praxi sa vo všetkých datasheetoch uvádza pokles maximálneho prúdu v závislosti od teploty kryštálu tranzistora a pre tranzistor STP10NK60Z je maximálny prúd 10 A pri teplote kryštálu 25 stupňov Celzia. Pri teplote kryštálu 100 stupňov Celzia je maximálny prúd už 5,7 A, a to hovoríme o teplote kryštálu a nie o prírube chladiča a ešte viac o teplote radiátora.
Preto by sa mal maximálny výkon zvoliť na základe maximálneho prúdu tranzistora vydeleného 3, ak ide o napájací zdroj pre výkonový zosilňovač, a vydelený 4, ak ide o napájanie pre konštantnú záťaž, ako sú napríklad žiarovky.
Vzhľadom na vyššie uvedené sme získali, že pre výkonový zosilňovač môžete získať spínaný zdroj s výkonom 10 / 3 \u003d 3,3A, 3,3A x 155V \u003d 511W. Pri konštantnom zaťažení dostaneme napájací zdroj 10/4 \u003d 2,5 A, 2,5 A x 155V \u003d 387W. V oboch prípadoch sa využíva 100% účinnosť, čo sa v prírode nestáva.. Okrem toho, ak vychádzame zo skutočnosti, že 1 μF primárnej výkonovej kapacity na 1 W výkonu záťaže, potom potrebujeme kondenzátor alebo kondenzátory s kapacitou 1 500 μF a takúto kapacitu je už potrebné nabiť cez mäkký štart. systémov.
Spínaný zdroj s ochranou proti preťaženiu a mäkkým štartom pre sekundárne napájanie je znázornený na nasledujúcom obrázku:

Po prvé, tento zdroj má ochranu proti preťaženiu, vyrobenú na prúdovom transformátore. Podrobnosti o výpočte prúdového transformátora si môžete prečítať. Vo veľkej väčšine prípadov však úplne postačuje feritový krúžok s priemerom 12 ... 16 mm, na ktorom je navinutých asi 60 ... 80 závitov do dvoch drôtov. Priemer 0,1...0,15 mm. Potom je začiatok jedného vinutia spojený s koncami druhého. Toto je sekundárne vinutie. Primárne vinutie obsahuje jeden alebo dva, niekedy je vhodnejší jeden a pol otáčky.
Aj v obvode sú hodnoty rezistora R4 a R6 znížené, aby sa rozšíril rozsah primárneho napájacieho napätia (180 ... 240 V). Aby nedošlo k preťaženiu zenerovej diódy inštalovanej v mikroobvode, obvod má samostatnú zenerovu diódu s výkonom 1,3 W pri 15 V.
Navyše bol do napájacieho zdroja zavedený mäkký štart pre sekundárny výkon, čo umožnilo zvýšiť kapacitu sekundárnych výkonových filtrov na 1000 μF pri výstupnom napätí ±80 V. Bez tohto systému išlo napájanie do ochranu v momente zapnutia. Princíp činnosti ochrany je založený na prevádzke IR2153 pri zvýšenej frekvencii v čase zapnutia. To spôsobuje straty v transformátore a ten nie je schopný dodať záťaži maximálny výkon. Akonáhle je generovanie cez delič R8-R9, napätie dodávané do transformátora vstupuje do detektora VD5 a VD7 a začína sa nabíjanie kondenzátora C7. Akonáhle je napätie dostatočné na otvorenie VT1, C3 sa pripojí k reťazcu nastavenia frekvencie mikroobvodu a mikroobvod dosiahne prevádzkovú frekvenciu.
Boli tiež zavedené dodatočné indukčnosti pre primárne a sekundárne napätie. Primárna výkonová indukčnosť znižuje rušenie generované zdrojom a ide do siete 220V a sekundárna znižuje RF zvlnenie pri záťaži.
V tejto verzii sú ďalšie dva dodatočné sekundárne napájacie zdroje. Prvý je určený na napájanie dvanásťvoltového chladiča počítača a druhý na napájanie prípravných stupňov výkonového zosilňovača.
Ďalším podvariantom obvodu je spínaný zdroj s unipolárnym výstupným napätím:

Samozrejme, sekundárne vinutie počíta s napätím, ktoré je potrebné. Zdroj je možné prispájkovať na rovnakú dosku bez montážnych prvkov, ktoré nie sú na schéme.

Ďalšia verzia spínaného zdroja je schopná dodať do záťaže cca 1500 W a obsahuje systémy mäkkého štartu pre primárny aj sekundárny výkon, má ochranu proti preťaženiu a napätie pre chladič s núteným chladením. Problém ovládania výkonných výkonových tranzistorov je vyriešený použitím emitorových sledovačov na tranzistoroch VT1 a VT2, ktoré cez seba vybíjajú hradlovú kapacitu výkonných tranzistorov:

Takéto vynútenie zatvárania výkonových tranzistorov umožňuje použitie pomerne výkonných inštancií, ako sú IRFPS37N50A, SPW35N60C3, nehovoriac o IRFP360 a IRFP460.
V okamihu zapnutia je napätie na primárny výkonový diódový mostík privádzané cez odpor R1, pretože kontakty relé K1 sú otvorené. Ďalej sa napätie cez R5 privádza do mikroobvodu a cez R11 a R12 na výstup vinutia relé. Napätie sa však zvyšuje postupne - C10 je dosť veľká kapacita. Z druhého vinutia relé sa napätie privádza do zenerovej diódy a tyristora VS2. Akonáhle napätie dosiahne 13 V, po prechode 12 voltovej zenerovej diódy už bude stačiť otvoriť VS2. Tu je potrebné pripomenúť, že IR2155 začína pri napájacom napätí približne 9 V, preto v čase otvorenia VS2 až IR2155 už bude generovať riadiace impulzy, iba tie vstúpia do primárneho vinutia cez odpor R17 a kondenzátor C14, pretože druhá skupina kontaktov relé K1 je tiež otvorená. To výrazne obmedzí nabíjací prúd sekundárnych výkonových filtračných kondenzátorov. Akonáhle sa otvorí tyristor VS2, na vinutie relé sa privedie napätie a obe skupiny kontaktov sa uzavrú. Prvý odpája odpor obmedzujúci prúd R1 a druhý odpája R17 a C14.
Výkonový transformátor má servisné vinutie a usmerňovač na báze diód VD10 a VD11, z ktorých bude relé napájané, ako aj dodatočné napájanie mikroobvodu. R14 slúži na obmedzenie prúdu ventilátora núteného chladenia.
Použité tyristory VS1 a VS2 - MCR100-8 alebo podobné v balení TO-92
Na konci tejto stránky je ďalší obvod na rovnakom IR2155, ale tentoraz bude fungovať ako regulátor napätia:

Rovnako ako v predchádzajúcej verzii sú výkonové tranzistory uzavreté bipolármi VT4 a VT5. Obvod je vybavený mäkkým štartom sekundárneho napätia na VT1. Štartuje sa z palubnej siete vozidla a následne je napájanie dodávané stabilizovaným napätím 15 V, napájaným diódami VD8, VD9, odporom R10 a zenerovou diódou VD6.
V tejto schéme je ďalší pomerne zaujímavý prvok - tC. Ide o ochranu pred prehriatím chladiča, ktorú je možné použiť takmer s každým meničom. Jednoznačný názov sa nepodarilo nájsť, u bežných ľudí ide o samočinne vratnú tepelnú poistku, v cenníkoch má väčšinou označenie KSD301. Používa sa v mnohých domácich elektrických spotrebičoch ako ochranný alebo teplotný regulačný prvok, pretože sa vyrábajú s rôznymi teplotami odozvy. Poistka vyzerá takto:

Akonáhle teplota chladiča dosiahne hranicu vypnutia poistky, riadiace napätie z bodu REM sa odstráni a menič sa vypne. Po poklese teploty o 5-10 stupňov sa obnoví poistka a privedie sa riadiace napätie a menič sa opäť rozbehne. Rovnakú tepelnú poistku, studňu alebo tepelné relé je možné použiť aj v sieťových zdrojoch ovládaním teploty radiátora a vypnutím napájania, najlepšie nízkonapäťového, idúceho do mikroobvodu - tepelné relé bude takto pracovať dlhšie . Môžete si kúpiť KSD301.
VD4, VD5 - rýchle diódy zo série SF16, HER106 atď.
Do obvodu sa dá zaviesť ochrana proti preťaženiu, no pri jeho vývoji sa hlavný dôraz kládol na miniaturizáciu – aj uzol softstart bol veľkou otázkou.
Výroba častí vinutia a dosiek plošných spojov je popísaná na nasledujúcich stranách článku.

Nakoniec sa na internete nachádza niekoľko obvodov spínaných zdrojov napájania.
Schéma č.6 je prevzatá z webovej stránky PÁJKY:

V ďalšom napájacom zdroji na samotnom ovládači IR2153 je kapacita zosilňovacieho kondenzátora znížená na minimálnu dostatočnú hodnotu 0,22 mikrofaradov (C10). Mikroobvod je napájaný z umelého stredu výkonového transformátora, čo nie je dôležité. Neexistuje žiadna ochrana proti preťaženiu, tvar napätia dodávaného do výkonového transformátora je mierne korigovaný indukčnosťou L1:

Pri výbere schém pre tento článok som narazil na túto. Myšlienkou je použitie dvoch IR2153 v mostovom konvertore. Myšlienka autora je celkom pochopiteľná - výstup RS spúšte je privádzaný na vstup Ct a logicky by sa na výstupoch podriadeného mikroobvodu mali vytvárať riadiace impulzy opačné vo fáze.
Nápad zaujal a uskutočnil sa investigatívny experiment na tému testovania pracovnej kapacity. Na výstupoch IC2 nebolo možné získať stabilné riadiace impulzy - pracoval buď horný budič, alebo spodný. Okrem toho fáza pauzy MŔTVY ČAS, na jednom čipe voči druhému, čo výrazne zníži efektivitu a od tejto myšlienky sa muselo upustiť.

Charakteristickým rysom ďalšieho napájacieho zdroja na IR2153 je, že ak funguje, potom je táto práca podobná sudu na prášok. Ako prvé ma zaujalo prídavné vinutie na výkonovom transformátore pre napájanie samotného IR2153. Za diódami D3 a D6 však nie je žiadny odpor obmedzujúci prúd, čo znamená, že pätnásťvoltová zenerova dióda vo vnútri mikroobvodu bude VEĽMI silne zaťažená. Čo sa stane, keď sa prehreje a tepelný rozpad, sa dá len hádať.
Ochrana proti preťaženiu na VT3 posúva kondenzátor C13 s časovým nastavením, čo je celkom prijateľné.

Posledný prijateľný napájací obvod na IR2153 nie je ničím výnimočným. Je pravda, že autor z nejakého dôvodu príliš znížil odpor rezistorov v bránach výkonových tranzistorov a nainštaloval zenerove diódy D2 a D3, ktorých účel nie je príliš jasný. Navyše kapacita C11 je príliš malá, aj keď je možné, že hovoríme o rezonančnom meniči.

Existuje ďalšia možnosť pre spínaný zdroj pomocou IR2155 a to pre ovládanie mostíkového meniča. Tam však mikroobvod riadi výkonové tranzistory pomocou dodatočného ovládača a zodpovedajúceho transformátora a hovoríme o indukčnom tavení kovov, takže táto možnosť si zaslúži samostatnú stránku a každý, kto rozumie aspoň polovici toho, čo číta, by mal ísť na strana s doskami plošných spojov.

VIDEONÁVOD NA SAMOMONTÁŽ
IMPULZNÉ NAPÁJANIE NA ZÁKLADE IR2153 ALEBO IR2155

Niekoľko slov o výrobe impulzných transformátorov:

Ako určiť počet závitov bez znalosti značky feritu:

Pomerne jednoduchý obvod laboratórneho napájacieho zdroja alebo nabíjačky, napríklad pre batériu. Implementuje sa pomerne jednoducho, ako je zrejmé z diagramu. Jedinečnou vlastnosťou obvodu je fakt, že je možné regulovať nielen napätie, ale aj prúd, čo ani mnohé kupované nabíjačky nemajú.

Obvod je postavený na 4 tranzistoroch, hlavnú úlohu zohráva výkonový tranzistor V4 (pozri schému), v tomto prípade sa používa 2N3055, ktorý je možné úplne nahradiť domácim analógom KT803. Vo všeobecnosti bude výstupný výkon zariadenia a možný maximálny prúd v konečnom dôsledku závisieť od tohto tranzistora, takže ak potrebujete výraznejšie prúdy, stačí vymeniť V4 za výkonnejší tranzistor. Je zrejmé, že výkonový tranzistor je nevyhnutne inštalovaný na chladiči.

Ďalšou vlastnosťou takejto nabíjačky je jej účinnosť, všetky prvky vás budú stáť 100-200 rubľov. Pri použití na schéme znázorneného tranzistora 2N3055 alebo jeho domáceho náprotivku KT803 je možné prúd zrýchliť na 6 A. Hoci samotný tranzistor odoberie svojou charakteristikou 15 A, neodporúčame ho zaťažovať v takej miere. Obmedzovací rezistor R2 s menovitou hodnotou 1 Ohm sa odoberá s výkonom najmenej 5 W, zvyšok odporov 0,25 W stačí.

Doteraz sme uvažovali iba o časti obvodu zodpovednej za reguláciu napätia a prúdu. Je však jasné, že zariadenie je potrebné niečím napájať, najmä konštantným napätím, preto je potrebný zdroj schopný dodať dostatočný výstupný výkon, s konštantným napätím do 16 V a prúdom do max. 10 A. V zásade pre napájanie zo siete 220V by 50 Hz stačilo navinúť znižovací transformátor a na jeho výstup dať mostík. Aj povrchný výpočet však ukazuje, že je potrebný transformátor s výkonom do 200 wattov.

Jadro preň je možné získať zo starých trubicových televízorov, no nie každý má takú možnosť a ak si ho kúpite, bude to veľmi drahé. Navyše použitie takejto schémy výrazne zväčší rozmery samotného zariadenia. Preto na zmenšenie rozmerov transformátora použijeme prezentovaný obvod spínaného zdroja, ktorý zvyšuje frekvenciu na 50 kHz, čo v konečnom dôsledku vedie k zmenšeniu rozmerov výstupného transformátora.

Jediná vec, ale transformátor bol prevzatý z počítačového zdroja určeného pre bipolárne napätie, chápeme, že stačí jedna polarita. Hodnoty a typy prvkov sú uvedené na diagrame.

Obvod má ochranu proti skratu, pri jeho spustení sa rozsvieti LED, čo je veľmi užitočné aj pri práci so zdrojom. Pri navíjaní výstupného transformátora sa primárne vinutie skladá z 37 závitov s drôtom s prierezom aspoň 0,5 mm?, sekundárne 6 závitov s prierezom aspoň 2,5 mm?, môže byť navinuté tromi vodičmi s prierezom min. drôt 0,8 mm?. Jadro je možné odobrať z akéhokoľvek zdroja napájania počítača. Diódy usmerňovacieho mostíka na výstupe musia byť vysokofrekvenčné, odporúčame vám vziať KD213.

Pre nastavenie obmedzujúceho prúdu (ochrana) stačí zmeniť hodnotu rezistora R10, čím je jeho hodnota menšia, tým väčší je pracovný prúd ochrany a naopak. Všetky tranzistory zapojené do obvodu musia byť inštalované na samostatných chladičoch alebo navzájom izolované.

Po prvom usmerňovacom mostíku by mali byť filtračné kondenzátory 100 až 470 uF s menovitým napätím do 400 V.