ИИП SG3525 версия 3.

Стабилизированный ИИП на SG3525 (инструкция по сборке).

Это уже третья версия импульсного блока питания (ИИП).

Характеристики:
— напряжение питания 220в;
— частота работы 47кГц;
— мощность 330 вт долговременная, 500 вт пиковая;
— напряжение питания на выходе: +31/-31в стабилизированное ( может быть любым);
— дополнительные сервисные напряжения +15/-15в 100мА, +12в 100мА.
— защита от короткого замыкания на выходе.

1. Сборка ИИП начинается с монтажа малогабаритных деталей, и пропайки металлизированных отверстий указанных стрелкой.

Микросхема устанавливается на специальную панельку, для облегчения демонтажа в случае ее поломки.

Установка компонентов:

Затем приступаем к намотке трансформаторов и дросселей.

1. Силовой трансформатор.
Кольцо R31*19*13 PC40 диаметр провода 0.75 мм.
— необходимо скруглить острые грани наждачной бумагой и обмотать слоем термостойкой изоляции;
отмерить 215см провода диаметром 0.75 мм и намотать 50 витков равномерно распределив их по кольцу;

— поверх вторички уложить слой термостойкой изоляции;
— намотать разом 4 вторичные обмотки, количество витков будет зависеть от необходимого напряжения питания. Каждую жилу промаркировать для дальнейшей фазировки.

Для стабилизированного ИИП число витков определяем по простейшей формуле: N=U/2.55 (справедливо если первичка 50 витков ровно).

Пример: для выходного напряжения +31/-31в нужно намотать N=31/2,55=12,15 витков. мотаем 12 витков. Номинал стабилитронов для стабилизации берем на 1 в меньше выходного напряжения, я взял 2*15в. Итого получаем на выходе 15+15+1в = 31в!!

Слаботочные вторичные обмотки тоже мотаются разом в 3 жилы диаметром 0.3 мм ровно 8 витков если есть стабилизация, и 6 витков если стабилизации нет.
— установить трансформатор на плату, правильно сфазировав вторичные обмотки.

— зачистить и припаять концы обмоток.

2. ТГР — трансформатор гальванической развязки.
Кольцо R16*10*4,5 pc40 диаметр провода 0,3мм.
Мотается сразу 3 проводами, вторички 2*37витков, первичка — 45 витков. Первичная обмотка мотается проводом другого цвета.

Соблюдаем фазировку, каждый провод вставляется с той же стороны, что выходит из кольца.

3. Сетевой синфазный трансформатор.
Кольцо R20*10*6 PC40 или R16*10*4,5 pc40 диаметр провода 0,4-05мм. Две одинаковые обмотки мотаются по разные стороны кольца и отделяются друг от друга изоляцией, типа жёсткого картона, чтобы обмотки были разделены. Количество витков около 20-30, по идее, чем больше индуктивность обмоток, тем лучше помехоподавление. Заводские дроссели имеют индуктивность порядка 2-5мГн.

4. ДГС — дроссель групповой стабилизации.
Изготовляется на жёлтом кольце из распыленного железа, такие дроссели применяются в компьютерных блоках питания. Две обмотки проводом 0.7-0.8мм мотаются разом, фазировка обмоток крайне важна, если она нарушена, то будет большой перекос в плечах питания.
Вот ещё один вариант изготовления силового ДГС — на стержне 10*30 Zn600 мотается разом в два провода длиной 1.4 м и диаметром 0.7мм. индуктивность обмоток при этом получается около 50мкГн каждая. У меня получилось около 34 витков.

Удобнее всего сначала мотать дроссель на стержне от ручки/маркера диаметром 10мм, затем вставить ствержень.

Сверху можно надеть термоусадку, чтобы витки не расползались.

Из Википедии:
Дроссель выходной групповой стабилизации. Дроссель сглаживает импульсы, накапливая энергию между импульсами с выходных выпрямителей. Вторая его функция — перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Так, если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор пропорционально снизит напряжение по другим выходным цепям. Цепь обратной связи обнаружит снижение напряжения на выходе и увеличит общую подачу энергии, что восстановит требуемые значения напряжений.

Заметил такой факт: слишком маленькие сердечники не способны хорошо стабилизировать плечи при неравномерной нагрузке. Т.е. ДГС как и трансформатор имеет определенную габаритную мощность.

5. Силовые полевые транзисторы.
В схеме указаны KIA20n50 (20А 500в), номинал завторых резисторов зависит от ёмкости затвора полевого транзистора, и считается по приближенной формуле: R=160/С, где.
C -емкость завтра, измеренная между крайними ногами полевика.

— IRF740 2,7нф — 60 ом;
— KIA20n50 6нф — 30 ом.

Несоблюдение этого простого правила и установка завторых резисторов «от балды» слишком малого номинала приведет к сквозному току через полевики и срабатываю защиты под нагрузкой. Не всегда быстрое открытие полевиков бывает полезно.

Остерегайтесь подделок, прежде чем покупать транзисторы, обязательно измерьте емкость затвора!!! Левые IRF740 можно использовать лишь до мощностей 100-150вт, нужен хороший радиатор для них, греються подделки очень сильно под нагрузкой, из-за большого сопротивления открытого канала, которое увеличивается с ростом температуры.

По ёмкости затвора легко определить подделку, емкость измеряется обычным тестером, либо транзистор-тестером.

6. Конденсаторы помехоподавления желательно использовать специального Y — типа , которые при пробое, что бывает очень редко, уходят в обрыв и предотвращают от поражения электрическим током.

7. Полевые транзисторы и выпрямительные диоды Шоттки устанавливаются на радиаторы. Если корпус пластиковый, то изолирующие прокладки можно не ставить.
Всю поверхность радиатора необходимо дополнительно изолировать от силовых дорожек с помощью к плотного картона или бумаги.

Плата крепится к пластине радиатора с помощью 4 винтов M3.

Транзисторы и диоды прижимаются планками через демпфирующие прокладки:

Диоды Шоттки берём MBR20100 для выходного напряжения не более +40/-40в. Если нужно напряжение больше, то ставим MBR20200. Если в маркировке есть буква «F», значит корпус в пластиковой изоляции, что очень сильно облегчает монтаж. Например, полевые транзисторы серии FQPF, диоды MBRF20100 и другие.

Токовый резистор 0.22 в цепи защиты нужно использовать только металлопленочный! С проволочным шунтом защита будет срабатывать гораздо раньше, так как его сопротивление сильно увеличивается с ростом частоты. Для версии DA Power 400 я уставновил еще 1 резистор 0,22ома, об этом расскажу чуть дальше..

8. Первый пуск.
Необходимо поставить перемычку на конденсатор питания sg3525. На входные клеммы вместо 220в подаём постоянное напряжение 12в( не более 13в!!).

Снизу я добавил ещё один резистор 0.22ома (слева на плате) в параллель к тому, что сверху платы. Сделал для того, чтобы не было срабатываний даже при пиковой мощности 500вт.

Фото готового ИИП:

Осциллографом смотрим генерацию импульсов на трансформаторе, на выходе должно быть напряжение порядка 1В в каждом плече.

Далее обязательно убираем перемычку с конденсатора и запускаем ИИП от сети через токоограничивающий резистор 100-200ом, или лампочку 100вт 220в.

Если все хорошо, ничего не пищит и не греется, то можно спокойно включить ИИП напрямую в сеть.

Осциллограммы на вторичке трансформатора на холостом ходу:

Нагрузка 70 ватт:

Нагрузка более 300вт:

Данный блок питания имеет выходное напряжение +27/-27в. Даже под нагрузкой 400 вт оно проседает не более чем на 0.8в.

Обозначил выводы клеммников.

Цена кит-набора составляет всего 1300 рублей, если будете закупаться в розничном магазине, цена выйдет гораздо больше. Отправка по России почтой РФ, вес посылки 390грамм. Доставка составит около 239рублей.

Подробно о силовом трансформаторе:

В комплекте вы найдете 8.5 м провода диаметром 0,75мм из которых:
Первичная обмотка — 210см;
Вторичные обмотки — 4*75см;
Дроссель групповой стабилизации — 2*170см.Упрощённый расчет силового трансформатора на кольце R 31*19*13 PC40 при намотке проводом 0.75мм (по меди) при частоте работы 48кГц и 50 витков первичной обмотки.

При естественном охлаждении и постоянной нагрузке плотность тока берём 5А/мм². Мощность первичной обмотки при этом составит 330вт, а мощность вторичных обмоток будет зависеть от напряжения питания на выходе. Для +30/-30в P=264вт, для +45/-45 P=397вт.
Итог, при низком напряжении питания мощность трансформатора будет ограничена мощностью вторичных обмоток, при большом напряжении — ограничена мощностью первичной обмотки.

На питания усилителей мощности, которые не являются постоянной нагрузкой, плотность тока можно брать из расчета 7-10А/мм².

Теперь поговорим о том, сколько витков вторички необходимо мотать для нужного выходного напряжения.
1. ИИП со стабилизацией.
Под нагрузкой блок питания проседает примерно на 15%, число витков вторички считается N=U/2.55.
2. ИИП без стабилизации.
Число витков считаем из расчета N=U/3.
С 12 витками напряжение на холостом ходу составит 12*3=36в. Под нагрузкой просядет на 15% и будет составлять 30,6в.
С 50-ти вольтовыми конденсаторами на выходе напряжение не должно превышать 45-48в. Максимальное число витков вторички будет 15. Напряжение на ХХ/под нагрузкой будет 45в/38в соответственно, мощность усилителя на 4 ома будет 38²/2R = 38²/2*4= 180вт.

Теперь прикинем, какова пиковая мощность блока питания с питанием +45/-45в на выходе. Если 2 канала одинаковые и нагрузка 4 ом, то каждое плече будет нагружено на 2,5ома ( динамик + сопротивление выходных транзисторов).
Пиковый ток будет 38в/2.5ом = 15,2А, пиковая мощность при это составит 577вт.
Если же мы один канал инвертируем, то нагрузка на плечи будет распределена равномерно и пиковый ток каждого плеча будет в 2 раза меньше, примерно 7,6А.

Теперь посчитаем какая мощность блока питания необходима для неискаженого сигнала на выходе 2*100вт.
Для получения 100вт на выходе нужно 20в действующего значения, или 29в амплитудного. Для этого напряжение в плече нестабилизированного блока питания должно составлять 29/0,85=34в на холостом ходу.
КПД усилителя AB класса на максимальной мощности составляет около 70%, потребление при 2*100вт выходной мощности с учётом КПД составит 285вт.

Вывод: для нагрузки 4 ома и мощности 2*100вт нам нужен блок питания с напряжением +34/-34в и мощностью 285вт. (Расчеты справедливы для синусоидальной мощности и резистивной нагрузки). Пиковое потребление от блока питания составит 336вт.

Для нагрузки 4 ома и 2*200вт нужно +47/-47в, максимальное потребление составит 571вт, а пиковая мощность будет 640вт.

Для одноканального усилителя D-класса необходимо отключить стабилизацию и поставить конденсаторы на 63в.
Напряжение при этом не стоит поднимать выше +57/-57в, количество витков вторички будет 19.
Под нагрузкой напряжение просядет до 57*0.85=48в, с таким напряжением мощность усилителя на 4 ома составит 288вт.

Таблица предельной габаритной мощности трансформатора в зависимости от плотности тока в обмотках и напряжении питания на выходе: