Импульсный блок питания 1000вт (DA Power1000).

Прошло уже более 2-х лет с момента создания импульсного блока питания на микросхеме SG3525 с примененением трансформатора гальванической развязки. ИИП показал себя очень достойно, доработанная версия обладает отличной надежностью, повторяемостью и дешевизной.

Про данный блок питания мощностью 300вт можно почитать здесь: ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ НА SG3525+ТГР.

Теперь набравшись немного опыта и знаний попробуем прокачать блок питания повысив мощность более чем в 3 раза. Для этого уберем стабилизацию напряжения, чтобы ИИП хорошо работал с усилителями D-класса, усилим печатную плату и поставим более мощные силовые элементы.

Топология остается той же — полумост, но для минимизации потерь решено было использовать полевые транзисторы с очень низким сопротивлением открытого канала KCX9860A от производителя KIA Semicon Tech (600V 47A 81 mΩ). Но чем мощнее ключи, тем сложнее ими управлять. Тяжеленный затвор и долгое время переключения создают некоторые сложности при постойке мощного ИИП. Для управления транзисторами применена все та же микросхема SG3525 с трансформатором гальванической развязки и конденсаторным блоком питания для запитки ШИМ-контроллера.

Часть 1. Управление тяжелыми полевыми транзисторами..
Посмотрим на график тока через полевик в зависимости от напряжения на его затворе.Для полного открытия транзистора при 25°C на затвор нужно подать 5в, и почти 6в при 150°C. Так зачем же заряжать затвор напряжением 12в, если это не имеет никакого смысла. С увеличением напряжения на затворе, его заряд сильно увеличивается, что приводит к звону на транзисторе и повышению потребления от ШИМ-контроллера.
Данный график показывает, как увеличивается заряд затвора в зависимости от приложенного на него напряжения:

Вывод: управление тяжелыми полевыми транзисторами намного проще осуществлять пониженным напряжением. Для полевых транзисторов KCX9860A оптимальное напряжение на затворе будет составлять 6в.

Часть 2. Трансформатор гальванической развязки.
В качестве ТГР применено ферритовое кольцо R16*10*4,5 из материала PC40. Для того, чтобы ШИМ контроллер потреблял меньше энергии на перемагничивание сердечника, было решено увеличить количество витков первичной обмотки до 60-ти. При 45 витках ток потребления SG3525 без подключенных полевиков составляет 25мА, при 60 витках 18мА соответственно. Рассчитываем количество витков вторичных обмоток, для 6в достаточно намотать по 30 витков. (12в/60*30=6в).
Трансформатор намотан сразу 3 жилами, первичная обмотка 60витков, вторичные 2*30витков.

Подключаем полевые транзисторы, ток потребления SG3525 вырос до 35мА, что совсем не много.
Также было принято решение полностью убрать время простоя ШИМ контроллера (dead time). Казалось бы, что это грубейшая ошибка, и должна привести к появлению сквозного тока через полевые транзисторы. Но преимущество ТГР состоит в том, что он заряжает затвор полевиков еще и отрицательным напряжением.. Время включения полевого транзистора происходит в диапазоне от -6 до +6в а выключения от +6 до 0в, т.е. закрывается он 2 раза быстрее. Иными словами появляется свой dead time с помощью ТГР, время которого можно вычислить по осциллографу.
Если же мы задействуем deadtime на SG3525 , то это приводет к небольшой болтанке на обмотках ТГР, которую тоже хорошо можно увидеть на экране.

Часть 3. Силовой трансформатор.
В качестве силового трансформатора было выбрано кольцо R40*24*20 из материала PC40, так как они в 3-4 раза дешевле трансформаторов на каркасе.
Самая продвинутая программа для расчета кольцевых трансформаторов. Тремя жилами проводом 0.75мм в один слой мне удалось намотать только 27 витков первичной обмотки. Корректируем в программе данные и считаем заново. Главное, чтобы не было перегрева трансформатора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *