Главная » Питание
Призовой фонд
на декабрь 2019 г.
1. 1000 руб
Паяльник
2. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Импульсный источник питания для УМЗЧ - IR2161 TE [2019]

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 ПримечаниеМагазинМой блокнот
ИИП 2161TE.02 (Pвых=200Вт, Uвых=+/-40В)
 
R12, R13 Резистор
0.47 Ом
2 SMD 2010, 0.75ВтПоиск в Utsource В блокнот
R11 Резистор
0.68 Ом
1 SMD 2010, 0.75ВтПоиск в Utsource В блокнот
R14, R18 Резистор
1 Ом
2 SMD 2010, 0.75ВтПоиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор
10 Ом
1 Выводной, 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R7, R8 Резистор
51 Ом
2 Выводной, 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R9 Резистор
1 кОм
1 Выводной, 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R15, R16, R17, R19, R20, R21 Резистор
15 кОм
6 SMD 1206, 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R2, R4 Резистор
150 кОм
2 Выводной, 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R1, R5, R6, R10 Резистор
680 кОм
4 Выводной, 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
 
RT1 Термистор10D-111 Ток > 2AПоиск в Utsource В блокнот
RV1 Варистор07K4311 Поиск в Utsource В блокнот
 
C8 Конденсатор1000 пФ1 Керамический Y5P, 1000ВПоиск в Utsource В блокнот
C10 Конденсатор1000 пФ1 Керамический X7R, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C1, C3, C14 Конденсатор2.2 нФ3 Y, 400ВПоиск в Utsource В блокнот
C2, C4 Конденсатор100 нФ2 X, 275-305ВПоиск в Utsource В блокнот
C6, C7, C9 Конденсатор100 нФ3 Керамический X7R, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C12 Конденсатор100 нФ1 CL21 или CBB81, 400ВПоиск в Utsource В блокнот
C13, C15 Конденсатор0.47 мкФ2 CL21 или CBB81, 400ВПоиск в Utsource В блокнот
C16, C19 Конденсатор1 мкФ2 CL21, 63ВПоиск в Utsource В блокнот
 
C5 Электролитический конденсатор22 мкФ1 25ВПоиск в Utsource В блокнот
C11 Электролитический конденсатор220 мкФ1 400ВПоиск в Utsource В блокнот
C17, C18, C20, C21 Электролитический конденсатор1000 мкФ4 50ВПоиск в Utsource В блокнот
 
VD2, VD3, VD5 Выпрямительный диод
HER108
3 Поиск в Utsource В блокнот
VD4 Выпрямительный диод
1N4007
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD6, VD7 Выпрямительный диод
1N4148
2 Поиск в Utsource В блокнот
VD8, VD9, VD10, VD11 Выпрямительный диод
SF54
4 Поиск в Utsource В блокнот
VDS1 Диодный мост
GBU806
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD1 СтабилитронBZX55-C131 13 ... 14,2 ВПоиск в Utsource В блокнот
VT1, VT2 MOSFET-транзистор
2SK3568
2 или IRF740, STF13NM60Поиск в Utsource В блокнот
 
D1 МикросхемаIR21611 Поиск в Utsource В блокнот
 
L1 Фильтр ЭМП> 2 мГн1 Поиск в Utsource В блокнот
L2, L3 Катушка индуктивности1-3 мкГн2 Поиск в Utsource В блокнот
T1 Трансформатор1 Поиск в Utsource В блокнот
 
F1 Предохранитель3.15A1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 2
Я собрал 2 2
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.9 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (11) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
С вопросами по данному ИИП лучше обращаться сюда
Отредактирован 13.02.2019 11:50
Ответить
0
us7ipw #
Илья! с очередным выходом статьи! Удачи и Успехов!
Интересно вышло, попробуем собрать и этот ИИП
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Спасибо!
Ответить
0
Sergey #
Хватит SF54 для +-30В 3А?
Ответить
0
us7ipw #
Хватит
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Если обжечься о них не боитесь
Ответить
0
Alex.Vit #
Собрал эту схему, печатку правда сам рисовал. Рассчитал и намотал транс (E 30/15/7 со стягивающими скобами), поначалу жуть как грелись полевики на х.х, потом внимательно прочитал статью и сделал зазор, опытным путем дошел аж до двух кусочков бумаги офисной между половинками сердечника, что гораздо больше указанного автором. После этого полевики стали холодные даже под нагрузкой (15В, 3А). Собственно, вопрос - не слишком ли я большой зазор сделал и не аукнется ли мне это чем-то нехорошим при долговременной работе?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Слишком большой. Аукнется только в плане значительного снижения КПД.
Ответить
0
Alex.Vit #
Хм.. Сейчас все промерил и по моим расчетам КПД тприблизительно 91%, это мало?

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?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Если работает и вас радует, то не парьтесь, пускай работает дальше. КПД 91% для данного блока это как-то оптимистично, должно быть чуть ниже. Раз так, то вообще хорошо. Ничего не сгорит не волнуйтесь. Для 740х в затворах 33 Ом нормуль.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Регулятор мощности 2 кВт
Регулятор мощности 2 кВт
Конструктор - Гитарная педаль Remote Delay 2.5 LC-измеритель LC100-A
вверх