Надежный ИИП на IR2153 (софтстарт+защита от КЗ)

Предлагаю вам простую схему импульсного блока питания для усилителя на основе легендарной микросхемы IR2153. Схем в сети очень много, но ни одна не имеет нормального софтстарта, из-за чего начинающие радиолюбители палят много полевых транзисторов и микросхем (я тоже с этого начинал).

ИИП IR2153

Характеристики:
— напряжение питания: 210-240в;
— напряжение на выходе (холостой ход): +38/-38в;
— мощность: 300вт;
— софтстарт: есть.
— защита от короткого замыкания: есть.

DA_Power IR2153 схема

Данная схема отличается от всех остальных тем, что в ней каждый полевик защищен от токовой перегрузки. Принцип работы защиты очень прост, рассмотрим схему управления нижним полевиком. С выхода LO микроcмы IR2153 поступаем меандр амплитудой 12в и частотой 44кГц, через конденсатор С11 и затворный резистор R8 этот сигнал открывает и закрывает полевик. Как только ток через шунт R10 хоть на мгновение превысит значение 7А, зарядится конденсатор С13, транзистор VT2 откроется и разрядит внутреннюю емкость полевика и конденсатор С11. Трансзистор T2 закроется , и может быть открыт только поле следующего сигнала от IR2153. Ток через полевый транзистор будет иметь форму острой иголки (подобие ШИМ с малым заполнением импульса).

Рисунок платы

Скачать файлы: DA-Power-IR2153.zip (8487 Загрузок)

При 6А импульсы обычные:

При токе более 7А импульсы принимают следующую форму:

Первое включение нужно осуществлять при подаче на вход 12в вместо 220, установив перемычку на резистор R4. На плате подписаны +12 и -12в для проверки. Если все нормально работает и на выходе в плечах есть небольшое постоянное напряжение, значит все собрано верно и можно включать в сеть через лампочку, затем напрямую. Блок питания стартует очень мягко, можно смело ставить на выходе большие емкости, при коротком замыкании на выходе напряжение падает до нуля, затем снова поднимается до оптимального значения.

Фото собранного блока питания:

Осциллограммы на обмотках трансформатора:

Холостой ход
Добавляем снаббер 100ом + 220пф стало поменьше звона
Нагрузка 250вт, огромный Deadtime
Удалось зафиксировать работу софтстарта при включении, заряд емкостей по 1000мкф в плече происходит за 10мС
Увеличиваем развертку
Начало пуска

Удачи в повторении….

Более надежный вариант с триггерной защитой:

Собранный блока питания.

R17 и транзистор VT4 — датчик тока, VT1 и VT3 — триггер, VT2 — при защелкивании притягивает вывод (CT) микросхемы IR2153 к земле, мгновенно останавливая генерацию. При токовой перегрузке или КЗ ИИП выключается, дальнейшая работа возможна при обесточивании на 1 минуту. С9 — предотвращает ложное срабатывание защиты при первом пуске, когда заряжаются емкости во вторичке.

Печатная плата второй версии:

Скачать файл печатной платы: DA_Power_IR2153-v2.1.zip (4940 Загрузок)

Описание сборки данного блока питания.

Силовой трансформатор намотан на кольце R31*19*15 PC40.

Ферритовое кольцо.

Для надежности поверх лака уложен слой изоляции в 1 слой:

Слой изоляции.

Первичная обмотка содержит 52 витков проводом 0,75мм. Выводы дополнительно изолируются термоусадкой.

Первичная обмотка.

Далее накладываются 2 слоя изоляиции:

Двойной слой изоляции.

Вторичная обмотка содержит 11 витков, мотается разом 4-мя жилами провода 0,75мм (в диаметре). При 52 витках первички будет ровно 3в/виток, 11 витков вторички дадут нам +33/-33в на выходе.

Вторичная обмотка.

Те выводы, что снизу фиксируются нитками, также сразу надо зачистить все жилы:

Готовый трансформатор.

Синфазный дроссель, установлена перегодка для разделения обмоток:

Ферритовое кольцо для синфазного фильтра. R16*10*4.5 PC40

Обмотки выполнены проводом 0,5 мм длиной по 50см каждая, выводы также зачищаются:

Синфазный дроссель.

Проводом 0,75мм на оправке сделаны обмотки для силовых дросселей:

Намотка дросселя.

Далее на сердечниках 6*20 Zn600 с помощью клея крепятся обмотки:

Силовые дроссели.

Закупаем все необходимые детали:

Набор деталей.

Подложка от самоклейки с помощью скотчка крепится на лист бумаги А4:

Подложка.

Распечатываем на принтере рисунок платы, зеркалить ничего не надо!

Распечатанный рисунок.

Подготавливаем поверхность:

Чистка меди наждачкой.

Обезжириваем медь и кладем подложку рисунком вверх на полумягкую поверхность, например книгу:

До переноса рисунка обезжириваем поверхность меди.

Кладем текстолит медью вниз и выравниваем по отметкам:

Текстолит на рисунке.

Ставим сверху утюг, прижимаем сильно, не двигаем горячий утюг в течении 1 минуты:

Утюг — мощность на максимум.

После убираем утюг, приживаем сверху текстолит еще парочкой книг, и даем немного остынуть. Далее подложка легко отрывается, а рисунок остается на медной поверхности:

Отрываем подложку.

Кладем текстолит в раствор хлорного железа:

В растворе хлорного железа.

После травления сверлим отверстия и залуживаем:

Олово, паяльник с оплеткой и канифоль.

Вставляем резисторы и всякую мелочь:

Резисторы+перемычки.

Далее более габаритные элементы:

Остальное

Правильно фазируем обмотки, тут проще некуда, если провода заранее промаркировать:

Не забываем зачищать лак на проводах.

Вставляем трансформатор на место:

Установка трансформатора.

Загибаем выводы и запаиваем:

Осталось запаять.

Сверлим радиатор для крепления транзисторов, делаем прижимную планку, а снизу делаем отверстие сверлом на 2,5мм и метчиком на 3 нарезаем резьбу для крепления радиатора:

Сверловка отверстий и нарезка резьбы.

Устанавливаем радиатор на место:

Крепим радиатор.

Все тщательно проверяем:

Проверка на «сопли» с помощью подсветки платы фонариком.

Готовимся к проверке работоспособности от блока питания 12в:

Перед проверкой от 12 в ставим перемычку.

На вход вместо 230в подаем 12в ( +и- обозначены на плате) на выходе должно появится небольшое постоянное напряжение:

Проверка от 12в с перемычкой, на выходе около 1в в плече.

Смотрим форму сигнала на затворах транзисторов:

Форма сигнала на затворе полевика, питание 12в ( для безопасности).

А на обмотках трансформатора должен появится меандр частотой 45-47кГц:

Проверка меандра на первичке при питании от 12в.

Далее обязательно убираем перемычку с резистора снизу платы и включаем в сеть:

Первое включение от сети с резистором 200ом в разрыв.

Прижимаем транзисторы к радиатору изолировав их с помощью теплопроводных прокладок:

Крепление транзисторов к радиатору.

ИИП в сборе:

Силовые диоды при работе греются довольно сильно.
Вид сверху.

Форма сигнала на вторичных обмотках на холостом ходу:

Холостой ход, питание 220в, вторичка.

Тоже самое, но нагрузка 180вт.

Нагрузка 180вт.

ИИП работает хорошо, софтстарт, триггерная защита от КЗ. Микры китайские с али, но работают нормально, частота 47кГц. IR2153 Deadtime бы поменьше, было бы круто, напряжение под нагрузкой падает на 15%.

Удачи в повторении, вопросы задаем в комментариях, в группе вконтакте или vatsapp( в нижней правой части экрана жмем кнопку).

 

Надежный ИИП на IR2153 (софтстарт+защита от КЗ): 90 комментариев

  1. Нет выше 20 нанофарад нечего ставить, иначе защита переходит в линейный режим точнее она начинает реботать не на срезку длительности импульса а на уменьшение амплитуды, по скольку не успевает разрядить большую емкость.

    1. Верно. Да и сама Микра слишком дохлая для таких полевиков.

  2. Итог по irfp460. Затворы по 15 нан, затворные резисторы по 11 ом, стоковые шунты по 0.22 ома. пока без силовой. ir2153 с транзисторными дополнительными драйверами, питание отдельное. На выходе МС амплитуда импульсов 11,5 вольт 56КГц, но после 15 нанофарадных кондеров снижается до 6 вольт, форма остается прежней, при данных шунтах защита начинает работать при 2.5 А но при 0.2 ома она будет работать аналогично… Буду пробовать увеличивать емкость с 15 до 150 нанофарад, иначе не знаю как будут вести себя полевики в реальных испытаниях!?

    1. Не ту схему вы выбрали для данных полевиков, нужно собирать на SG3525 по схеме киловаттника. Изменение номиналов обвязки может повлиять на работоспособность защиты!!

  3. О еще один вопросик. Если ставить тяжелые ключи IRFP460, нужно ли увеличивать С10, С11 затворные конденсаторы!?

    1. IR2153 имеет очень слабые выходы. Она не потянет тяжёлые транзисторы!

  4. Автор скажите при какой выходной мощности блока питания будет работать защита по срезке импульсов!?
    7А * 150В = 1050(Вт) ? Входной электролит не маловат? С уважением!

    1. Здравствуйте, не тестировал. Это же импульсный блок питания и ток здесь совсем не линейный. Сложно сказать.

  5. Автор, скажите у вас шунты 0.2 ома. Рассматривая в статье нижнее плечо вы говорите о пороге срабатывания в 7 ампер, тоесть 7*0.2=1.4(В), следовательно в этот момент времени на смд шунтах будет рассеиваться мощность 1.4*7=9.8(Вт) ??? В тот же момент не совсем понятно почему транзистор не будет открываться при напряжении на шунте 0.6-0.7 Вольт. Ведь обычно у биполярного транзистора напряжение открытия равно 0.6 Вольт!?

    1. 9.8вт на шунтах будет выделятся очень короткое время. Средняя рассеиваемая будет гораздо меньше.
      Транзистор открывается при 0.6-0.7в, добавьте сюда падение напряжения на диоде около 0.7в. Вот и получается порог срабатывания примерно 1.4в, или 7а.

  6. Автор скажите зачем нужны конденсаторы на выходах микросхемы по 10 нанофарад? Какую роль они выполняют? Не будут ли завалены фронты?

    1. 10нф как раз хватает чтобы перезарядить ёмкость завтра полевого транзистора, но и не стоит ее делать слишком большой, чтобы VT5-VT6 успели разряжать ее в момент токовой перегрузки.

  7. Подойдет ли данный ИИП для шуруповерта, если его встроить в корпус от аккумулятора, естественно пересчитав вторичные цепи на однополярное 14в. 30А ?

    1. нужно ли при этом заменить силовые транзисторы на более мощные, например 10N60 ? Заранее спасибо.

    2. Здравствуйте, для ваших 14*30=420 Вт надо делать хорошее охлаждение для транзисторов. 10n60 даже слабее чем IRF740 по-моему.

  8. Добрый день, может ли этот источник работать с входом 115 В переменного тока? Спасибо

    1. Здравствуйте, да может. Но нужно пересчитывать некоторые элементы схемы.

  9. Хлопок он и в африке хлопок. Лучше схема на sg3525, не разу не подвела, а это так туда сюда хлопает и защита не спасает. Сергею спасибо за труды и подробную статью🤗😉

    1. никаких хлопков нет, софт старт работает как надо! да и защита
      ас тоже работает, блок вполне достойный, конечно на sg3525 поинтереснее будет.

  10. Интересная идея. В первой схеме ненужная перемычка (минус диодов закорочен на землю), исправьте плиз.

  11. Так это не просто защита, это защита от «сквозняка», т.е. от одновременного открытия обоих транзисторов, что бывает по разным неуловимым причинам — от чувствительности IR2153 к наводкам или большой емкости затвора применяемого MOSFETа например.
    Буду пробовать как схема это успевает. Потому как к китайским IR2153 есть вопросы.

  12. Добрый день.Хочу повторить Вашу первую схему.В принципе всё необходимое есть.Вопрос только в полевиках.Есть в наличии 2 шт.-IRFBC40.Подойдут ли?Вот ЕГО хар-ки:
    Транзистор IRFBC40 мощный, n-канальный, МОП (MOSFET).
    Предназначен для использования в источниках вторичного электропитания, в регуляторах, стабилизаторах и преобразователях, схемах управления электродвигателями и других блоках и узлах радиоэлектронной аппаратуры.
    Максимальное напряжение сток-исток: 600 В.
    Максимальный ток стока: 6,2 А.
    Статические сток-исток-сопротивление: 1,2 Ω.
    Выпускаются в пластмассовом корпусе с жесткими выводами.
    Маркировка транзистора указывается на корпусе.
    Тип корпуса: ТО-220AB.
    Диапазон рабочих температур: от -55 до +150 °C.

    1. Здравствуйте, транзисторы пойдут. Только мощность блока питания нудно будет ограничить до 150вт. Ток полевиков совсем небольшой и сопротивление открытого канала высокое..

  13. Еще раз большое спасибо автору, погонял данный блок питания с усилителями Дорофеева, все просто замечательно!. следующую поделку хочу запитать от ИИП на SG3525 lite, появились вопросы. в планах собрать домашний кинотеатр 5+1, процессора на входе будут PT2323 и PT2322, оконечные усилители Дорофеева, запитав от ИИП на SG3525 lite напряжением 21-24 вольта, мощности звука хватит.
    1. вопрос потянет ли такой блок 6 усилителей по 30-40 ватт?
    2. вопрос у Вас Сергей была возможность снять АЧХ и измерить КНИ усилителя Дорофеева Вашей конструкции! как он в сравнении с классикой TDA2030 и TDA7294 и их аналогами?
    3. есть две идеи: первая это шесть УМ Дорофеева, что дорого, но как по качеству звука и второй вариант 3 усилителя Дорофеева и три УМ на TDA2030 (LM1875), что чуть подешевле. хочется выбрать более ввучабельный вариант!

    1. Здравствуйте.
      1. Потянет.
      2. КНИ и АЧХ измерял, графики есть на форуме по тему усилителя Дорофеева. Можно на низкочастотники его собрать ( как более мощный) а СЧ -ВЧ любой другой вариант.

    2. будет немного не так, 6 каналов не по полосам, а это долби (в режиме стерео — псевдо долби) так работают PT2323 и PT2322!
      т.е. НЧ и фронт хочу собрать на Дорофееве, а тылы и центр TDA2030 или Дорофеев!

  14. для желающих повторить конструкцию, из личного опыта могу дать маленький совет:
    внимательно отнеситесь к подбору полевых транзисторов, у меня с не оригиналами блок не держал нагрузку. т.е. срабатывала защита, возится с подбором с9 и токового шунта не стал. просто заменил оригиналом из старых запасов.
    у меня осталась маленькая проблема, когда включаю блок первый раз после долгого (10 мин.) простоя при зарядке высоковольтного электролита вилка сильно искрит, иногда горят предохранители, спалил весь запас 🙂

    1. Спасибо за совет, обратите внимание на термистор в схеме перед диодным мостом . Он как раз и препятствует резкому скачку тока при включении вилки в розетку. Может вы его исключили или взяли слишком маленького сопротивления . Его номинал должен быть порядка 5-10ом в холодном состоянии.

    2. стоит на 5 ом, может полудохлый? попробую сменить на новый 10 ом.

    3. Тестером прозвонить холодный термистор — 5 минут.

  15. Случайно увидел Ваши платы — понравилось. Буду делать ИИП на IR1253, диоды на выходе слабоваты но в параллель ещё по одному и будет самое то. Спасибо за труд, хотя бы за то что головой работаете, а не рекламируете китайское уже собранное. А их на Youtube как грязи.

    1. Пожалуйста.. если надо помощнее, то лучше сразу собирать на SG3525 без стабилизации, там уже диоды Шоттки применены.

  16. мотаю проводом 0.75, фазировка ОК, всего витков примерно 20, мотаю. снизу до конца стороны — пластиковой вставки, затем повенрх обмотки сверху в низ.

    1. Намотал на другом торике, чуть побольше, материал не знаю, взял с ИБП от компа, витков по 35 и о чудо проблем нет, все отлично работает! НО…. хочется разобраться в причине!

    2. Я понял, скорее всего вы использовали феррит без покрытия и провод и провод об кромки кольца коротил на сердечник. Феррит проводит эл-во, вот и грелся.

    3. феррит был покрыт зеленым покрытием, может не совсем надежным? не скажу…, но три раза одно и тоже это уже системная ошибка, а не случайность!

    4. Тогда не знаю, не сталкивался с такой проблемой.

    5. есть желание повторить ИИП на SG3525 lite, файлом платы под лут не поделитесь, если нет, то придется самому колдовать, а это время!

  17. Здравствуйте! собрал данный ИБП, все заработало практически сразу, за что спасибо автору. Но не могу никак намотать нормальный синфазный дроссель, он у меня греется так что феррит разрушается, что делаю не так? три раза переделывал, думаю может витков мало? с фазировкой все ОК. можно поподробнее про намотку! пока блок работает с дросселем от компьютерного ИБП, но он большой.

    1. Здравствуйте, скорее всего у вас фазировка напутана, либо же берете повод слишком тонкий.

  18. Подскажите, как рас читать выходную обмотку на 15 вольт и минимальное срабатывание защиты на 10А?.

  19. И ещё, скажите, пожалуйста, без R19,20 и 21 и С20 можно обойтись, если на выходе будет только + и -, без средней точки?

    1. Лучше оставить, ИИП должен быть нагружен на холостом ходу примерно на 1вт. Иначе будет происходить накачка напряжения на холостом ходу без нагрузки. R21 и С20 служат для уменьшения помех.

    1. 0,48вт — реальная расчетная мощность рассеивания резистора. Берем с запасом на 1вт.

  20. блок питания странно собран …транзисторы на 400 вольт а блок питается от 310…..это как?????

  21. Какие нужны переделки? Транс будет подключаться к средней точке электролитов, а ещё что нужно сделать?

    1. Да все тоже самое, транс к средней точке электролитов через 1мкф 400в, чтобы не взорвался один из конденсаторов при пробое одного из ключей.

  22. Здравствуйте. Скажите можно ли использовать схему с двумя электролитами? И будит ли работать защита

    1. Да, можно ставить 2 сетевых электролита, немного переделав схему.

  23. С перемычкой вместо диода блок не работает. Сжег две микросхемы, пока не установил диод и все заработало.

    1. Перемычка тут не причем. Будет работать и с диодом и без него.

  24. Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, не заходят ли выходные транзисторы в линейный режим при токе, близком к срабатыванию защиты. Т.е. когда биполярники находятся в приоткрытом состоянии.

  25. Доброго дня, в мене виникла така ситуація, зібрав даний БП включаю все робить від сеті 220В но коли підключаю БП до резістора 4 Ом, або до плати ЛБП, то напруга просідає десь до 4 В. Думав що трансформатор пробував замінити нічого не змінилося. Вхідний електроліт 150мкф ключі 740.

    1. Ну так этот блок без стабилизации. Просадка напряжения на 10-15% под нагрузкой это норма.

    2. Я извиняюсь НЕ правельно немного написал на холостом ходу 35в, а когда подключаю резистор на 4 Ом допустим то падает до 4-6 в.

  26. Поставил токовые шунты на 0,33 Ома,догнал ток на выходе до 6 Ампер,защита не срабатывает.Дальше страшновато,детали от дядюшки Ляо.Если в мосте на выходе пробьёт диод Успеет сработать защита от К.З.или вылетит один полевик и микросхема?

  27. Собрал И.И.П. работает нормально.Как рассчитать сопротивление R16 и R17 чтобы понизить срабатывание защиты от превышения по току ? При 0,22 ома ток срабатывания защиты 7 ампер, мне бы и 5 ампер хватило.Опытным путём подбирать не хочется,боюсь спалить что нибудь.

    1. Сложно сказать, порог срабатывания токовой защиты зависит от многих факторов. Попробуйте поставить шунты 0,33ома

  28. Добрый день.
    Нашел причину (мой «косяк») не запуска БП. При тщательном осмотре (большое увеличительное с подсветкой), обнаружил «каплю»-замыкание на минус коллектора VT2……. Почему раньше не увидел?………. Помогло то, что отложил проблему поиска на несколько дней. Переждать…. В данное время все работает.
    Спасибо Вам за помощь.

  29. Благодарю за внимание к моей проблеме. Буду искать… «косяк».
    P.S.: у меня есть подозрения по поводу намотки трансформатора. Расчеты в программе Lite-CalcIT не найти…, поэтому не помню на какое напряжение мотал (более месяца назад). Возможно там проблема..

  30. Питание IR2153 (1-4 конт.,) 11.9v. Затем проверил напр., на затворах IRF840, там нет напряжений……

    1. У вас защёлка срабатывает и выключает микросхему. Ищите ошибку.

  31. Да, как в статье первый запуск, после сборки (вчера), проводил с подключением 12в., и на выходе ничего….., поэтому подключил лампу 220v.,/90w., Соответственно лампа «моргнула»-погасла, стал проверять на выходе напряжение….., и все.По нулям….

    1. Ну если не работает от 12 в ( с перемычкой на резисторе) то и не заработает от 220в. Ищите причину, смотрите осциллограммы на IR2153

  32. Добрый день.
    Замена С9 (330n) на 1мкф/63в., результатов нет……, по-прежнему на выходе «0»в., Выходные емкости по 1000мкф/50в., Осциллографа нет….., к сожалению.

    1. Из статьи: «На вход вместо 230в подаем 12в ( +и- обозначены на плате) на выходе должно появится небольшое постоянное напряжение» — этот пункт вы проходили? Работало от 12в?

  33. Здравствуйте.
    Собрал БП по 2-ой схеме ( V.2.1). На выходе нет напряжения- «0»вольт. Запуск проводил через лампу 90w. Детали перед пайкой проверял.Все согласно схеме.
    Подскажите где «копать»?

    1. Здравствуйте, увеличьте С9 до 1-2мкф в зависимости от того, какие ёмкости стоят на выходе и какое напряжение.

  34. Здравствуйте, извините но у вас на схеме резистор питающий микру подключен именно к сети и диод от моста тут не задействован, так-что диод в цепи после резистора нужен. И ещё вопрос на печатке у вас кольцо высотой 13 мм , а используется высотой 15 мм , какое всё-же применять?

    1. В магазине 1000 радиодеталей продаётся кольцо 31х 19х 15 2000 HM стоит 60 руб.На рисунке наверное опечатка.

    2. Я использовал импортное кольцо 31*19*15 из метериала PC40 покрытое зелёным лаком( 2000НМ — это отечественный феррит).

    3. Здравствуйте, диод на резистор питания микросхемы не нужен, его функцию уже выполняет один из диодов силового диодного моста. Кольцо любое, R31*19*13 или R31*19*15 (я пробовал оба). Марка феррита PC40, для другого нужен перерасчёт витков.

    4. Да, всё понятно тут по минусовой шине диод задействован. И ещё на AliExpress есть такие кольца зеленые но в отзывах пишут что проницаемость у них большая около 10000, у вас такое используется ?

    5. Для ТГР чем больше проницаемлстьь, тем лучше. Для силового надо 2000-3000, не больше.

  35. Извините,не указал параметры сердечника.В проге нет кольца 31/19/15,а есть 30,5/20,0/12,5 рассчитывал на этом.Думаю это не критично.

  36. Здравствуйте,Я в программе Lite-CalcT рассчитал параметры обмоток транса , мощность 200 ват,напр. выхода 36 вольт частота генерации 47 Кгц.Первичка 81 виток, вторичка 22+22 витка,двуполярная со средней точкой.Как у Вас получилось в первичке 52 витка и во вторичке 11+11витков, я не понял? Где правда?.

  37. Здравствуйте,мне понравилась ваша схема, хочу повторить.Есть вопрос,После гасящего резистора на 18 ком 2 вата
    отсутствует диод 1N4007? Разве можно на + питания микросхемы подавать переменку? Мне кажется что 12 вольтовый стабилитрон этого не переживёт даже одноватный.

    1. Не переживайте, функцию выпрямляющая диода выполняет один из диодов диодного моста! Проверено!

  38. Здравствуйте, скажите пожалуйста в этом блоке питания можно использовать микросхему IR2151 вместо IR2153 ?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *