Данная статья является логическим продолжением двух предыдущих статей посвященных ИИП на микросхеме IR2161. Здесь представлена усовершенствованная - третья версия импульсного источника питания на данной микросхеме. Рассматриваемое устройство подойдет как новичкам, для которых этот ИИП может стать первым, так и тем, кто уже имеет опыт в постройке импульсных источников питания. И хотя данный блок питания разрабатывался для питания аудио усилителей мощности, он так же хорошо подойдет для питания и других нагрузок.
Основные отличия третьего издания - TE, от второго издания - SE, заключаются в кардинальном изменении компоновки платы блока питания, принятии специальных мер по борьбе с ростом выходного напряжения на холостом ходу (с чем сталкивались некоторые радиолюбители), совершенствовании схемы с целью улучшения качество работы и повышении безопасности устройства.
ИИП 2161TE обладает следующими возможностями и техническими характеристиками:
- Долговременная выходная мощность (без ограничения по времени работы) - 200 Вт;
- Кратковременная выходная мощность (для отработки пиков сигнала) - 300 Вт;
- Идеально подойдет для питания УМЗЧ с суммарной выходной мощностью усилителя до 200 Вт;
- Защита от импульсных перенапряжений и превышения входного напряжения ИИП выше 275 В с помощью варистора;
- Защита от перегрузки и короткого замыкания по выходу блока питания;
- Ограничение пускового тока с помощью термистора и встроенный софт-старт;
- Компенсация просадки выходного напряжения под нагрузкой (подобие стабилизации выходного напряжения);
- Простота конструкции - отсутствие в схеме редких и дорогостоящих радиоэлементов.
Схема импульсного источника питания 2161TE:
Кратко пробежимся по схеме. F1 - входной предохранитель, необходим для защиты проводки от возгорания в случае нештатной ситуации. Далее по схеме следует фильтр электромагнитных помех, состоящий из элементов C4, L1, C2, C3 и C1. Варистор RV1 защищает блок питания от импульсных помех и от превышения входного напряжения выше допустимой величины. Резистор R1 предназначен для разрядки конденсаторов входного фильтра. Термистор RT1 ограничивает пусковой ток блока питания. VDS1 - основной диодный мост, C11 - основной накопительный конденсатор по первичной стороне блока питания. C12 - вспомогательный конденсатор, предназначенный для подавления высокочастотных пульсаций по первичной стороне. Резисторы R5, R6 и R10, предназначены для разрядки основного накопительного конденсатора C11 после отключения блока питания от сети. C13 и C15 - конденсаторы делителя напряжения для первичной обмотки силового трансформатора Т1. Цепи питания IR2161 состоят из двух ветвей: R2, R4, VD4 - для первоначального запуска микросхемы и C8, R3, VD3, VD2 - для самопитания микросхемы D1. Другие элементы цепи питания микросхемы: VD1, C5, C6, необходимы для стабилизации и фильтрации напряжения питания. Верхний драйвер микросхемы питается от VD5 и C9. C7 - времязадающий конденсатор. Цепь защиты от перегрузки и короткого замыкания - R11, R13, R12 (задают порог срабатывания систем защиты) и R9, C10 (фильтр исключающий ложные срабатывания защиты). Затворные цепи ключей - VD6 и R7 для верхнего ключа, VD7 и R8 для нижнего ключа. Конденсатор C14 для соединения первичной и вторичной земель, снижает уровень ВЧ составляющей на выходе ИИП. Диодный мост вторичной стороны собран на диодах VD8 - VD11. Выходные катушки индуктивности L2 и L3 с шунтами - R14 и R18 соответственно, предназначенные для снижения ВЧ составляющей на выходе ИИП, конденсаторы C16 и C19, имеет тоже назначение. Основные накопительные конденсаторы по вторичной стороне - C17, C18 и C20, C21. Резисторы R15-17 и R19-21 - нагрузочные для ИИП, а также служат для разрядки выходных накопительных конденсаторов.
При повторении предыдущих версий ИИП на IR2161, некоторые радиолюбители сталкивались с проблемой, которая заключалась в том, что на холостом ходу (при отсутствии нагрузки), самопроизвольно росло выходное напряжение блока питания. Случалось, что выходное напряжение росло быстро и даже превышало допустимое для выходных конденсаторов значение. Для устранения этого неприятного эффекта, с которым к слову, автор лично не сталкивался, были приняты следующие меры: выходные дросселя L2 и L3, зашунтированы низкоомными резисторами R14 и R18, а также добавлено по три нагрузочных резистора в каждое из плеч блока питания. К сожалению, вышеописанные меры не являют 100% гарантией отсутствия роста выходного напряжения ИИП на холостом ходу. Гарантией является аккуратность сборки, полное удаление остатков флюса с печатной платы и правильно намотанный силовой трансформатор.
В авторском варианте, в качестве сердечника силового трансформатора использован сердечник EI33. Трансформатор рассчитан на долговременную выходную мощность 200 Вт и выходное напряжение +/- 40 В. Первичная обмотка содержит 46 витков, намотанных в два провода, диаметр каждого из которых 0,5 мм. Каждая из вторичных обмоток содержит по 12 витков и намотана в три провода по 0,5 мм. Изоляция обмоток выполнена лавсановой термостойкой лентой: три слоя ленты между первичной и вторичными обмотками, а также по одному слою ленты после каждого слоя первичной обмотки. Части сердечника склеены клеем "момент кристалл" и стянуты несколькими витками лавсановой ленты.
Долговременная выходная мощность данного ИИП, ограничена габаритной мощностью применяемого сердечника силового трансформатора (в авторском варианте EI33) и не должна превышать 200 Вт, а также максимально допустимым током выходных диодов SF54, который не должен превышать 2,5 А. При использовании указанного сердечника силового трансформатора и указанных выходных диодов, допускается изменять выходное напряжение источника питания, путем пересчета количества витков первичной и вторичных обмоток: в меньшую сторону - при выходном токе не более 2,5 А, в большую сторону - при выходной мощности не более 200 Вт (см. таблицу):
Для повышения долговременной выходной мощности свыше 200 Вт и/или выходного тока свыше 2,5 А, необходимо использовать сердечник с большей габаритной мощностью и/или выходные диоды с большим допустимым током, что потребует внесения изменений в рисунок печатной платы.
Далее, по своей хорошей традиции, просто перечислю некоторые важные моменты по повторению описываемого устройства:
- Вывод "G" по схеме, через крепежный винт и металлическую стойку, соединяется с корпусом устройства, к которому так же подключается заземляющий сетевой провод;
- При отсутствии заземления в сетевой розетке, конденсаторы C1 и C2 устанавливать не нужно;
- Не допускается использовать ПВХ изоляционную ленту в качестве изоляции обмоток трансформатора ввиду ее низкой термостойкости;
- При намотке силового трансформатор, в первую очередь, наматывается первичная обмотка ПОЛНОСТЬЮ, затем вторичные обмотки;
- Части сердечника, в обязательном порядке, должны быть склеены - это необходимо для создания небольшого микро зазора между частями сердечника (порядка 0,03 - 0,05 мм);
- Последним на печатную плату устанавливается силовой трансформатор. До этого должны быть впаяны все другие элементы схемы и полностью удалены остатки флюса с платы. После установки трансформатора, удаляются остатки флюса вокруг его выводов, без использования большого количества растворителей, спиртов, бензина, чтобы эти жидкости не проникли под изоляцию трансформатора;
- Радиатор для отвода тепла от транзисторов VT1 и VT2, представляет собой пластину из алюминия, размерами 59 х 35 мм и толщиной 5 мм;
- Силовые транзисторы VT1 и VT2 должны быть надежно изолированы от радиатора;
- Стабилитрон VD1 должен быть на напряжение не ниже 13В и не выше 14,2 В. Допускается в качестве VD1 использовать несколько последовательно соединенных стабилитронов для получения необходимого напряжения стабилизации = 13 ... 14,2 В.
- Конденсаторы С2 и С4, должны быть типа X1 или X2, а конденсаторы С1, С3 и С14 - типа Y1 или Y2. Не выполнение данного требования, в случае нештатной ситуации может привести к пожару и/или поражению электрическим током;
- Дроссель подавления электромагнитных помех (L1) должен быть намотан на кольцевом ферромагнитном сердечнике. Индуктивность каждой из обмоток должна быть не менее 2 мГн (лучше больше). Диаметр провода - 0.3 ... 0.5 мм (в зависимости от выходной мощности блока питания). Обмотки должны быть надежно изолированны друг от друга и от общего ферромагнитного сердечника;
- Резисторы R1, R5, R6 и R10, могут иметь сопротивление от 680 кОм и выше (меньшее сопротивление позволяет быстрее разряжать конденсаторы после выключения блока питания);
- Резисторы R15-17 и R19-21, могут иметь сопротивление от 15 кОм и выше (меньшее сопротивление позволяет быстрее разряжать конденсаторы после выключения блока питания);
- Для успешного запуска и долгой безаварийной работы блока питания следует использовать ТОЛЬКО оригинальные радиодетали;
- Собранное из исправных радиодеталей устройство, запускается сразу же и не требует никакой настройки;
Печатная плата 2161TE.02, в программе Sprint Layout 5, выглядит следующим образом:
Готовая к монтажу радиоэлементов печатная плата 2161TE.00 в железе:
Авторский вариант ИИП в полностью собранном виде:
Тот же ИИП, в исполнении других радиолюбителей:
P.S.
В качестве постскриптума, прилагаю модифицированную версию блока питания 2161TE, сделанную мной для питания усилителя на двух TDA2030:
Долговременная выходная мощность данной версии блока питания - 100Вт.
Схемы - нет, отличия от оригинальной схемы - незначительные, их легко проследить по печатной плате.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ИИП 2161TE.02 (Pвых=200Вт, Uвых=+/-40В) | |||||||
R12, R13 | Резистор | 0.47 Ом | 2 | SMD 2010, 0.75Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R11 | Резистор | 0.68 Ом | 1 | SMD 2010, 0.75Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R14, R18 | Резистор | 1 Ом | 2 | SMD 2010, 0.75Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R3 | Резистор | 10 Ом | 1 | Выводной, 0.25Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R7, R8 | Резистор | 51 Ом | 2 | Выводной, 0.25Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R9 | Резистор | 1 кОм | 1 | Выводной, 0.25Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R15, R16, R17, R19, R20, R21 | Резистор | 15 кОм | 6 | SMD 1206, 0.25Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R2, R4 | Резистор | 150 кОм | 2 | Выводной, 0.25Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
R1, R5, R6, R10 | Резистор | 680 кОм | 4 | Выводной, 0.25Вт | Поиск в магазине Отрон | ||
RT1 | Термистор | 10D-11 | 1 | Ток > 2A | Поиск в магазине Отрон | ||
RV1 | Варистор | 07K431 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C8 | Конденсатор | 1000 пФ | 1 | Керамический Y5P, 1000В | Поиск в магазине Отрон | ||
C10 | Конденсатор | 1000 пФ | 1 | Керамический X7R, 50В | Поиск в магазине Отрон | ||
C1, C3, C14 | Конденсатор | 2.2 нФ | 3 | Y, 400В | Поиск в магазине Отрон | ||
C2, C4 | Конденсатор | 100 нФ | 2 | X, 275-305В | Поиск в магазине Отрон | ||
C6, C7, C9 | Конденсатор | 100 нФ | 3 | Керамический X7R, 50В | Поиск в магазине Отрон | ||
C12 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | CL21 или CBB81, 400В | Поиск в магазине Отрон | ||
C13, C15 | Конденсатор | 0.47 мкФ | 2 | CL21 или CBB81, 400В | Поиск в магазине Отрон | ||
C16, C19 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | CL21, 63В | Поиск в магазине Отрон | ||
C5 | Электролитический конденсатор | 22 мкФ | 1 | 25В | Поиск в магазине Отрон | ||
C11 | Электролитический конденсатор | 220 мкФ | 1 | 400В | Поиск в магазине Отрон | ||
C17, C18, C20, C21 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 4 | 50В | Поиск в магазине Отрон | ||
VD2, VD3, VD5 | Выпрямительный диод | HER108 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD4 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD6, VD7 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD8, VD9, VD10, VD11 | Выпрямительный диод | SF54 | 4 | Поиск в магазине Отрон | |||
VDS1 | Диодный мост | GBU806 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD1 | Стабилитрон | BZX55-C13 | 1 | 13 ... 14,2 В | Поиск в магазине Отрон | ||
VT1, VT2 | MOSFET-транзистор | 2SK3568 | 2 | или IRF740, STF13NM60 | Поиск в магазине Отрон | ||
D1 | Микросхема | IR2161 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
L1 | Фильтр ЭМП | > 2 мГн | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
L2, L3 | Катушка индуктивности | 1-3 мкГн | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
T1 | Трансформатор | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||||
F1 | Предохранитель | 3.15A | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- 2161TE_02.lay (241 Кб)
- 2161TE_MINI.lay (177 Кб)
Комментарии (62) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
Интересно вышло, попробуем собрать и этот ИИП
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Вообще, конечно, мне пофиг на него, главное что оно работает и питает то, для чего, собственно, и собиралось. Честно говоря, это мой первый ИИП и первый намотанный транс, поэтому и решил перестраховаться, а то вдруг полевики прикажут долго жить или транс подгорит, но я так понял это не грозит.
И еще один вопрос, полевики поставил IRF740, какого номинала ставить резисторы в затвор? Тех, что по схеме у меня не было, поставил 33 Ом'а, пойдет?
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Полевики на ХХ греются сильно. Транс EI33 греется, зазор из скотча сделать?
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Ключи к3683, После сборки блок работал хорошо, без нагрева ключей. Потом, после испытаний, всякие там лампочки, стали греться ключи. Посмотрел осликом на затвор полевика, нижнего естественно, а там... Сначала затвор заряжается, до 12 вольт, после стрелой в низ до 7 или 8 и потом снова заряжается до 12. Я понима, что это товарищ Миллер, но с таким в первый раз сталкиваюсь. Оказались виноваты емкости в делителе. 474 600в. Я их в китае заказывал. Мож прислали Г? Заменил на 220nf 400в, советские, к73-17. Ключи не греются. Я этим удовлетворился. Миллера не мерял больше на этом иип. Ааа так вот вопрос к спецам: почему грелись транзисторы и какие выбросы, максимальные, могут быть на средней точке емкостного делителя. При подключении к нему обмтки. Снабер я ставил, хотя в апноте не рекомендуется или не более 100pf емкость должна быть. Я ставил 75Ом 560pf.
Транзисторы IRF740 заменил на TF9N70 Работает пока нормально, но начал греться электролит по питанию контролера. Похоже взрывом его тоже зацепило, хотя внешних повреждений нет. Заменю когда прибудут диоды.
Затворные резисторы 51 Ом для TF9N70 подойдут?
[Автор]
Замерил напряжение(1-2 ножки) питание контролера,- 11,5 в. Видимо контролер находится в режиме STANDBY mode, режим ожидания?
Но в нем, на мой взгляд, есть недостаток. Силовые дорожки вокруг микросхемы и ее обвязки. Но это не беда. Он предназначен для небольших мощностей. Ватт 100-200 запросто, 300-посложнее будет.
[Автор]
[Автор]
Как быть с запуском?
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Вопрос про количество витков в первичной обмотке трансформатора.
В BallastDesignerV4 нельзя указать параметры трансформатора, но написано – 78 витков.
Если воспользоваться ir2161 IRHALO1E-RD-v01_01-EN, то там есть формула:
Nmin = Vpk * Ton(max) / (2 * Bmax *Ae)
Там же рекомендовано Vpk=400V, Ton=18uS.
Если подставить значения для моего трансформатора ETD 39-20-13, Ae= 125 mm2, Bmax=0.32T, то получается 74 витка. Исходя из этого я и намотал свой трансформатор. Схема работает, но идет чудовищный перегрев трансформатора. Померил через 30 мин работы его температура составила 107 градусов.
Если воспользоваться программой LiteCalcIT, то там получается – 44 витка.
Вопрос, как рассчитать правильно?
2161 MINI на напряжение 2*12В , для питания передней панели усилителя (три небольших блочка).
Первичка 37 витков проводом 0.475, вторичная 4*4 проводом 1мм в две жилы каждая, в итоге получилось на выходе 2 на 16 вольт. Конденсатор по входу 68мкФ на 400В вместо 47мкФ, а по выходу два по2200мкФ на 25В. Работает прекрасно, проверал под нагрузкой на лампочку 60Вт 24В,ток потребления лампочкой составил 1,3А.
Выпрямительные диоды FR307 3A
Следующим будет конструкция на IR2156, вот заготовки платы - облужена жидким оловом
Собрал еще один ИИП 2161TE.
Трансформатор ER 35/27/11., диоды на выходе КД213., ключи STP10NK60ZFP., НАПРЯЖЕНИЕ ВЫХ., +34/-34., ток подразумевал 4 А., (расчет в программе). Заработал сразу., на ХХ грелся транс-тор (39 градусов). Подключил нагрузку (4-ре 10 ватных резистора, общим R = 21 Ом). Блок проработал минут 8, нагрелись диоды (кд213) и затем "бабахнула" IR2161. В чем моя ошибка? Прошу помощи.
В первом БП немного пришлось повозиться с зазором в трансформаторе - был нагрев ключей на х.х. Помог 1 слой каптонового скотча + какая-то толщина клея Момент, стянул несколькими витками майларовой ленты.
Второй БП - с учетом опыта сборки первого - старт с первого раза.
Но вопрос все-равно есть: сильно греется С8 (в обоих экземплярах), как бы не рвонул.
Использовался KCK 1nF 2kV Y5P P=5mm отсюда
Микросхемы и транзисторы покупались в заслуживающих доверия местах.Отклонений от схемы не допускал.
Спасибо.
[Автор]
Использовался KCK 1nF 2kV Y5P P=5mm отсюда
[Автор]
[Автор]
Токовые сопротивления в моём варианте - 3Х0.55 Ом, что не сильно отличается от авторского варианта.
Есть какие мысли что можно с этим сделать?
[Автор]
Попробую поэкспериментировать поменяв местами Ir-ки этой и предыдущей версии
[Автор]
[Автор]