Импульсный блок питания для усилителя на SG3525+ТГР.

Добавлена версия ИИП от  февраля 2020 года без стабилизации напряжения:

Рисунок платы:

Скачать архив платы: DA-Power-300w-02.2020.zip (11716 Загрузок)

Описание прошлых версий.

Предлагаю вашему вниманию достаточно простой и надежный импульсный блок питания для усилителей. (ИИП)

Схема ИИП.
Блок питания в сборе.

Печатная плата:

Характеристики:

— напряжение питания 220в;

— мощность 300вт;

— защита от короткого замыкания, защита от постоянного напряжения на выходе усилителя;

— частота преобразования 48-50кГц;

— напряжение питания +-50в ( может быть любым).

ИИП основан на продвинутом ШИМ контроллере SG3525, который имеет мощный выход и без проблем тягает тяжелые затворы полевиков без применения дополнительных драйверов.

Плата ИИП со стабилизацией выходного напряжения: 

Схема:

Рисунок печатной платы:

Скачать файл платы ИИП со стабилизацией: DA-Power-300w-25-03-2019-1.zip (Одна Загрузка)

Фото собранного ИИП.

3-й вариант платы — это стабилизированный однополярный блок питания 14,4в, можно использовать как зарядник для автомобильного аккумулятора.

Схема:

Многие спрашивают, как можно добавить регулировку тока заряда, при использовании ИИП  в качестве зарядного устройства аккумулятора. Для этого достаточно добавить ещё одну оптопару в цепь обратной связи, параллельно U1. Ток заряда проходит через шунты 4*0.1ом 1вт, на базу транзистора 2n5551 подано напряжение смещения, чтобы он оставался закрытым, при превышении тока, который регулируется переменным резистором 1кОм, напряжение на базе транзистора увеличивается, и светодиод отпопары начинает светится, что ведёт к уменьшению заполнения импульса ШИМ SG3525. Схема не проверена, но работать должна!!! Кто собрал, отпишитесь в комментариях!!!!

Рисунок печатной платы:

Скачать файл печатной платы в lay: DA_Power_300w_220-14v.zip (3588 Загрузок)

Фото готовой платы:

Блок питания самой последней версии:

DA-Power-300w-1212-v-04.2019.lay6_.zip (2787 Загрузок)

Характеристики:
— питание 210-230в;
— мощность долговременная 330вт, кратковременная 550вт.
— выходное напряжение +36в/-36в ( может быть любым)
— дополнительные сервисные напряжения +15/-15в 100мА, +12в 100мА.
— защита от короткого замыкания в нагрузке;
— светодиодная сигнализация работы ИИП.

Общая информация по сборке блоков питания:

ТГР.

( Трансфоматор гальванической развязки) один из отпугивающих элементов схемы. Он необходим для того, чтобы обычный не полумостовой драйвер мог управлять полевыми транзисторами,так как между затворами большое напряжение. Сложного в нем ничего нет, он состоит из маленького колечка с тремя одинаковыми обмотками из тонкого провода. Фазировка первичной обмотки не играет роли, а вот вторичные обмотки должны подсоединяться зеркально, для того чтобы происходило по очередное открывание полевых транзисторы, в противном случае откроются одновременно, что приведёт к короткому замыканию и выходу их из строя.

Намотан на колечке 16*10*4,5мм PC 40 сразу 3 проводами, перчика  45 витков, вторички по 37 витков.

ТГР.

Первичка одним цветом вторички другим, необходимо перед монтажем прозвонить выводы и вставить согласно расположению, т.е. я плату развел так, что выводы симметрично вставляются, каждый со своей стороны.

ТГР на плате.

Форма импульсов на ТГР примерно такая:

Если мы недостаточно намотаем витков, то генерация может срываться, это сопровождается шипением силового трансформатора при работе. Вот такой некрасиво работает ТГР с 22 витками на том же колечке, видимо, насыщение играет роль. Лучше перемотать, чем недомотать)) Также ТГР спасает шимку при пробое ключей.

Срыв генерации.

Питание SG3525.

Одной из проблем в построении ИИП- это сложность обеспечить драйверы необходимым питанием 12 в от сети 220в. Способов существует множество, для слабых драйверов ставят мощный резистор, либо резистор послабее, выпрямляя лишь полуволну сетевого напряжения с помощью однополупериодного выпрямителя. Некоторые вообще ставят отдельный трансформатор 50Гц, либо же обратноходовый преобразователь, все это очень усложняет схему. Я пошёл очень простым путём, не стал гальванических отделять силовую и управляющую цепь, так как используется ТГР, а применил простейший конденсаторный блок питания. Он способен обеспечить питанием 12 в и током до 60мА, что достаточно для драйвера SG2525. Для уменьшения пульсаций 50Гц поставил конденсатор 1000мкф 25в. Для более тяжёлых ключей, нужно увеличивать ток блока питания увеличив ёмкость конденсатора 1мкф. Таким образом сильно выигрываем в КПД, греется лишь стабилитрон 13в, на нем выделяется 13в*0.06А= 0.78Вт, берём с запасом 1-ваттный.

Защиты.

Для токовой защиты использовал токовый шунт, состоящий из резистора 0,22ом, при КЗ напряжение на нем становиться достаточно , чтобы засветился светодиод оптопары, ну а открывшийся транзистор включает защелку. На 10-й ноге SG3525 появляется положительный потенциал, модуляция прекращается мгновенно. Дальнейшая работа возможна при обесточивании ИИП на 10 секунд.

Защита от постоянки срабатывает при появлении +0.5в и -2.5в на выходе любого из каналов и практически мгновенно отключает генерацию импульсника. Нужно лишь подключить тонким проводом выходы каналов усилителя к ИИП.

Силовой трансформатор.

Пример упрощенного расчета для усилителя 2*100Вт ( +-35в):

Самое сложное в построении усилителя — это изготовление импульсного трансформатора питания , но если следовать простым шагам, то получится намотать его с первого раза. Для начала надо понять, как вообще работает ИИП. Сетевое напряжение 220в выпрямляется до амплитудного значения синусоиды (220*1,41=310в). ИИП построен по полумостовой схеме, соответственно к трансформатору будет прикладывается половина напряжения питания (310/2=155в). В программе старичка ExeellentIT считаем минимальное количество витков первичной обмотки, для кольца 31*19*13 нужно намотать ровно 50 витков. Толщину провода считаем вручную, для меня так проще, допустим, в наличии имеется провод толшиной 0.7мм по лаку, если убрать лак и замерить еще раз, то получися 0.6мм по меди. Площадь будет соответственно 0.6*0.6*3.14/4=0.3мм². Для импульсного трансформатора допустимый ток через медный повод может быть 5-10А/мм², в зависимости от типа трансформатора и условий охлаждения. Я обычно беру значение 8А/мм², мой провод площадью 0.3мм² может пропустить через себя (0.3*8=2.4А), тогда мощность первичной обмотки будет (2.4А*155=372вт). Теперь самое интересное, рассчитываем вторичные обмотки, но сначала надо определиться с выходным напряжением. Оно будет зависеть от того, сколько мощности мы хотим получить от усилителя.
Пример: нам нужно запитать 2 канала усилителя мощностью по 100ватт, а чтобы получить эту соточку нужно приложить напряжение 20в к нагрузке 4 Ом на выходе. Но 20в — это среднеквадратичное значение напряжения (RMS), амплитудное будет в 1.41 раза больше, 20*1.41=28.2в. Иными словами, для того чтобы получить 100ватт на нагрузку 4 ома, необходимо усилитель питать напряжением +-28в, но это справедливо лишь для стабилизированого источника (не в нашем случае), а также мы же хотим получить 100 чистых ватт, смело добавляем пару вольт, чтобы усилитель давам мало искажений при 100вт, ещё надо учитывать что нестабилизированное напряжение ИИП падает под нагрузкой примерно на 10%. В итоге, чтобы получить 100 чистых ватт нужно (28в+2в)*1.1=33в.
Считаем количество витков вторичной обмотки. Для начала определяем количество вольт на 1 виток:155в/50= 3.1вольт/виток. Для +-33в надо 33/3.1=10,64 витка , берём с запасом 11 витков, напряжение ХХ при этом будет 11*3.1= +-34.1в.
Сам феррит имеет свойство проводить элекричество, сопротивление кольца из материала PC40 обычно бывает в районе 10кОм, поэтому необходимо обмотать кольцо термостойкой лентой, в моём случае это будет доступный всем лейкопластырь, он очень эластичен и хорошо клеится.

Первичка 50 витков для колечка 31*19*13 PC40.

Первичная обмотка.

А вот так выглядят 4 вторички для питания +-50в ( разом 16 витков).

Вторичные обмотки.

Для удобства фазировки я маркирую концы вторички так: ровно, срез под углом, загиб, и большой загиб ( чтобы потом не вызванивать)

Маркировка.

Сфазировать очень просто, на плате я указал выводы ( В- обмотки сверху, Н — снизу, ну или начало или конец, как угодно). Фазировать первичку не нужно!

Фазировка

Силовой трансформатор имеет 4 одинаковые обмотки для того, чтобы использовать всего лишь 2 диода Шоттки с общим катодом. Большие радиаторы им не нужны, так как они имеют малое падение напряжение, которое ещё и уменьшается с нагревом.

Небольшие радиаторы диодов Шоттки.

Прочее:

Дроссели питания мотаются на таких же кольцах, что и ТГР. Но для правильной работы во избежание насыщения необходимо сделать немагнитный зазор, который легко пропилить обычной болгаркой. Нужно намотать примерно 25 витков:


Дроссели после диодов сглаживают пульсации и ограничивают ток через полевые транзисторы в момент пуска преобразователя. Сама микросхема в момент старта на затворы пускает тонкие иголки ( режим мягкого старта), которые расширяются со временем, тем самым осуществляется плавный пуск ИИП. Например IR2153 сразу полностью открывает полевики, в момент пуска они часто горят, тем более если во вторичке высокое питание и большие емкости электролитов ( считай, кратковременное КЗ при пуске). SG3525 в щадящем режиме приоткрывает полевые транзисторы, с ней даже работает китайский левак.  Ёмкость конденсатора после сетевого выпрямителя берем из расчёта 1мкф на 1вт мощности, в моём случае это 330мкф 400в, т.е с запасом.

Очень важно! Первый запуск ИИП ( чтобы в космос не улетел)!!!!!

Вот хороший способ безопасно проверить работоспособность преобразователя после сборки:
Ставим перемычку на конденсатор 1мкф, который питает SG3525, вместо 220в продаём питание 12в, если все собрано верно, то на ТГР будет происходить геренация, а на выходе блока питания появится постоянное напряжение около 1-2вольта ( зависит от количества витков вторички). Главное потом убрать перемычку перед включением в сеть, сначала через резистор 100-200ом, затем напрямую. Делаеться это во избежание поломки ИИП в результате какой-либо ошибки.

Вот этот конденсатор 10мкф в цепи защиты нужен для того, чтобы не было ложных срабатываний токовой защиты в момент пуска с большими емкостями питания ( справедливо для 8000 мкф и +-35в в плече). Не стоит злоупотреблять емкостями во вторичке, от этого плохо полевикам в момент пуска, а бесконечно замедлять защиту нельзя увеличивая емкость конденсатора  С8 10мкф, иначе при КЗ может не успеть сработать.

Снабберы я не ставлю, без них меандр на силовом трансформаторе хороший:

Заземление.

Внизу платы есть отверстие под болт, так вот это точка соединения блока питания с корпусом, чтобы избавится от наводок шума и прочее. Данный блок питания успешно применяю в своих усилителях, шума и наводок нет!! Высоковольтные конденсаторы 2,2нф 2кВ создают виртуальную землю,  они применяются во всех импульсных промышленных устройствах. Больше на корпус никакие дополнительные земли и нули кидать не нужно.

Фото процесса и готового ИИП.

Изготовление плат.
Травление в растворе перекиси и лимонной кислоты с солью.

 

Подготовка.
ЛУТ — лазерный принтер + утюг.

Драйвер очень умный, при желании можно прикрутить стабилизацию выходного напряжения.

Импульсный блок питания для усилителя на SG3525+ТГР.: 114 комментариев

  1. Здравствуйте. Собрал вариант со стабилизацией+24-24, но стабилизация отсутствует, при не значительном изменении входного напряжения, меняется напряжение на выходе.

  2. Здравствуйте! Собираю ИБП по схеме «со стабилизацией напряжения и защитой от короткого замыкания». Печатную плату разводил сам («объём» не позволяет воспользоваться вашей) и так получилось, что оптрон, отвечающий за стабилизацию напряжения оказался в 10 см от контроллера («место» под ИБП «длинное, но тонкое»), возможности «протащить» проводники по плате нет. Можно ли «кинуть» «по воздуху» провода от транзистора оптопары до контроллера и «повлияют ли наводки от силового трансформатора и выходного дросселя» на режим управления(стабилизации). Спасибо!

    1. Евгений, добрый день! Я перерисовал плату под свои размеры = 144 мм * 77 mm, если устрит этот размер, могу скинуть (сообщите куда). Плата рабочая без проблем. А по поводу Вашего вопроса: — кидайте по воздуху смело,только дальше от силовых транзисторов, всё будет работать.

    2. P/S В противном случае, поместите проводники в экран.

  3. Добрый день, спасибо автору за схемы блоков питания! Повторяемсть отличная. Единственная проблема была с ТГР, почти на всех жёлтых кольцах их компьютерных блоков питания не удалось запустить (причём пробовал увеличивать количество витков первички до 70), хорошо работает ТГР только на кольцах из чёрного феррита при указанных параметрах из схемы. Очень понравилась схема со стабилизацией напряжения, причём пересчитывал и на большее напряжение, всё работает отлично..

  4. Добрый день.
    Собрал без стабилизации блок питания. На выходе +- 38 В.
    При старте сразу уходит в защиту. Емкости : в каждом плече 2200 мкф*50 В.
    Если запускать не от сети а от БП 14 В, замкнув конденсатор питания драйвера , то блок работает, на выходе есть напряжение. При замыкании оптопары защита срабатывает.Сигнал на затворах не слетает, частота 46 кГц.
    От сети не хочет запускаться. Все делаю через лампочку. Включаю в сеть, она могрнула, на выходе появляется напряжение и сразу падает(ушел в защиту).
    Что можно сделать? емкости на выходе вроде небольшие, транзисторы оригинал IRF740 (брал не в китае, проверял тестером- емкость затвора почти 2,8нф). Тгр- 50-40-40 витков.

    1. Всем привет! Знаю, что автор не ответит или ответит через год , то отвечу сам) Если не работает- то где- то ошибка. Накосячил сам. Схема рабочая 100 процентов. Может кому то поможет. Это не защита срабатывала. Я поменял фазировку первички и все заработало.
      Обращаюсь ко всем! Внимательнее отнеситесь к трансформатору и монтажу. У меня был не торойд , а транс от компового блока питания. Не в ту сторону намотал….
      Лучше сто раз перепроверить потом запаивать. Искать сложнее потом, когда все на плате уже. И выпаивать не приятное удовольствие. Всем удачи.

  5. Простой ИИП, отметил, что витков 52 на первичку действительно мало, погонял колечко R31*19*13 на предмет насыщения, вышло, что при 52 витка колечко на частоте 45кГц на границе насышения, гораздо лучше выходит на 45кГц порядка 60-65 витков, либо при 52 витках поднимать частоту до 55кГц. иначе нагрев СТ даже на ХХ. Я пробовал разные исполнения и 55витков, и 62 последний вариант лучше вышел. ТГР свои мотаю, по свое методике, и не использую конденсаторную дежурку (простая ИИП с алика на 12в 0,25А) осцилки выходят на порядок лучше и меньше выбросов и нагрев мофетов. Тогда и затворные можно смело уменьшать. Автору респект, за простое исполнение.

  6. Отличная статья! Я много чего встречал на просторах I-neta по ИИП, но с таким содержанием редкость. Автор, держите краба.

  7. Что-то ты, дорогой darkamp, на схемах путаешь N и P — каналы у полевиков.
    Это «ни разу не характеризует», как говорят, тем более, что написал много умных слов (не все, но это не особо суть).
    Так схемки-то переделай, стрелочки на каналах в УГО полевиков переверни.
    А то ни в первой схеме на 300 Вт, ни во второй на 1000 Dn полевики IRF740 и KCF9860A не нарисованы правильно.
    Зачем-то их рисуют именно так, как в даташите, не находишь?
    Неплохо исправить, чтобы репутация не страдала.
    Посмотрим, печешешься-ли, а там видно будет, написать тебе что ещё, или смысла нет.

  8. Подскажите пожалуйста. Собрал блок по последней схеме. Пока т г р не впаял. Подал на вход 14 в. При этом запаял перемычку на входном конденсаторе питания микры. Ток потребления 16 Ма. Вроде нормально. Но смущает одно. Как только щупами осциллографа касаюсь выхода микры то 740 транзисторы начинают дико греться. Но при этом генерация в норме 46 Гц в моем случае. Софт старт тоже работает. Должно ли так быть,? Почему греются транзисторы от касания ? Ведь на затворы ничего не идет без т г р.

  9. Вопрос по схеме 3 с 740 транзисторами. Почему к т. г. р . затвор верхнего транзистора подключен через затворный резистор а затвор нижнего транзистора напрямую идет к т. г .р ? Или это не важно?

  10. Почему резистор(датчик тока) на схемах подключен по разному? Где в разрыв конденсатора , а где конденсатор подключен к земле и резистор на истоке нижнего ключа. Как правильно то?

  11. Добрый день! Скачал архив 3 схемы ( На14 Вольт). И обнаружил несоответствие принципиальной схемы на сайте и в архиве. Резисторы в защелке 3,3 к (в архиве), а на сайте 1 к. На одной схеме резисторы 2,2 К , а на другой 2 К. Где правда?

  12. Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, как поднять напряжение, в однополярном стабилизированном на 14 вольт?

  13. Здравствуйте. Собрал блок со стабилизацией, питание ШИМ 15v. После испытания на нагрузке 100w, минут 30. После включения уходит сразу в защиту. Если отключить защиту, блок работает. И при подаче 15вольт тоже работает, на выходе 2v, также защёлка работает при заворачивании оптрона. Что может быть? Спасибо!

  14. После успешного запуска блока от ~13В, попробовал работу защиты путем замыкания выхода оптопар. Защита отработала но блок отказывается запускаться. С9 заряжается до 4В. На 10 ножке м/с напряжение около нуля. До скольки должен зарядиться С9? Ткните ночсом где посмотрет пожалуйста.

    1. На конденсаторе С9 напряжение подтягивается к опорному 5В. Вопрос снят. Проблема была в качестве печатной платы.

  15. Ребят, нет у меня в наличии резисторов 2k 1w те что ставятся на выходе блока питания, если я поставлю 3k 1w страшного ничего не будет????

  16. Здравствуйте,я собираю на 300 ват 40 воль стабилизированный, 15+15,+12 вольт.Последнюю версию.Там на фото дроссель намотан на стержневом сердечнике.Значит это ДГС.Правильно сфазировать это начало-конец,конец-начал,оили начало-начало конец-конец? Поставьте пожалуйста точки на схеме в обозначении обмоток дросселя.С уважением,Аким

  17. Здравствуйте,собираю последнюю версию вашего блока питания.у меня вопрос по поводу выходного дросселя.он намотан у вас на стержневом сердечнике.Это получается групповая стабилизация,правильно?как мотать,в два провода в одну сторону,или одна обмотка в одну сторону,а вторая поверх неё в другую сторону?Подскажите пожалуйста,с уважением Аким.

    1. Здравствуйте, если собираете со стабилизацией, то нужен ДГС. Мотать его удобнее сразу в 2 провода, просто потом нужно правильно сфазировать. Если же стабилизации нет, то проще поставить 2 отдельных дросселя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.