Импульсный бп на ир2161: Импульсный источник питания для УМЗЧ

Мощный импульсный блок питания на IR2161

Схема блока питания
   На микросхеме IR2161 можно построить отличный импульсный блок питания, с защитами, мягким стартом и прочими плюшками, которых нет в её младшем собрате  IR2153.
   На схеме вверху полумостовой импульсный преобразователь напряжения. Особенности микросхемы IR2161 – защита от перегрузок и короткого замыкания с автоматическим сбросом, мягкий старт, возможность диммирования, возможность построения обратной связи. Функция мягкого старта (софт старт) работает примерно так: сразу же после поступления питания, частота внутреннего генератора импульсов микросхемы IR2161 составляет около 125 кГц, что значительно выше рабочей частоты выходного контура С13С14Тr1 (около 36 кГц), в результате чего напряжение на выходной обмотке трансформатора будет маленьким. Внутренний генератор микросхемы управляется от напряжения, его частота будет обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе С7.
Сразу же после включения, С7 начинает заряжаться от внутреннего источника тока микросхемы. Пропорционально росту напряжения на нем будет уменьшаться частота генератора микросхемы. При достижении 5В (около 1сек.) частота уменьшится до рабочего значения, около 36кГц, а напряжение на выходе схемы соответственно достигнет номинального значения. Таким образом и реализован мягкий старт, после его завершения микросхема IR2161 переходит в рабочий режим. Вывод 4 микросхемы IR2161 является входом внутреннего усилителя ошибки и используется для контроля тока нагрузки и напряжения на выходе полу моста. В случае резкого увеличения тока нагрузки, например, при коротком замыкании, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R7 превысит 0,56В, а следовательно и на выводе 4 IR2161, внутренний компаратор переключится и остановит тактовый генератор. При номинале резистора R7 в 0,33 Ом выходная мощность составит 100Вт, при 0,22 Ом — 200Вт, при 0,1 Ом — 300Вт, при сопротивлении 0,05 Ом максимальная нагрузка составит 400Вт.
Конденсатор C3 емкостью не менее 1 мкФ на 1 Вт выходной мощности. С таким конденсатором обязательно применение термистора NTC1, например от компьютерного блока питания. Можно производить расчеты трансформатора, а можно и взять готовый. Можно намотать трансформатор на ферритовом кольце диаметром 29 мм. Первичка мотается проводом диаметром 0,5 мм до полного заполнения кольца, получится примерно 80 витков, вторичка мотается скрученным в 4 провода диаметром 0,5 мм на глазок, в зависимости от желаемого вами выходного напряжения. Если всё правильно собрали, да ещё и из заведомо исправных деталей, блок питания заработает сразу, и не забываем, что он работает от сети, а после выпрямления там около 300 вольт, будьте осторожны.

IR2161 VS IR2153. Импульсный блок питания на IR 2161

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

IR2161 VS IR2153. Импульсный блок питания на IR 2161

IR2161 VS IR2153. Импульсный блок питания на IR 2161


Эта статья будет интересна тем кто собирал ИИП на основе IR2153. На самом деле IR2153 плохо подходит для создания ИИП, из-за отсутствия штатной системы защиты от КЗ и перегрузок, невозможность при необходимости «димированния» и создания обратной связи по напряжению и току.

Более подходит для создания ИИП IR2161. Это полумостовой импульсный преобразователь для питания галогеновых ламп. Особенности 2161 – защита от перегрузок и КЗ с автоматическим сбросом, мягкий старт, возможность димирования (несколькими способами), возможность построения обратной связи. После построения входных и выходных каскадов получается импульный источник питания.

Вот схема ИИП на 2161.

 

Напряжение питания и ток у этих микросхем примерно одинаковые, значит можно использовать для 2161 схему питания как у 2153 на резисторах R2 и R3 по 2 Вт, можно использовать китайский «кирпичь» 5 Вт на 18-30 кОм.


На борту 2161 присутствует функция мягкого старта (софтстарт). Работает примерно так: сразу же после запуска, частота внутреннего тактового генератора микросхемы составляет около 125 кГц, что значительно выше рабочей частоты выходного контура С13С14Тr1 (около 36 кГц), в результате напряжение на вторичной обмотке Т1 будет мало. Внутренний генератор микросхемы управляется напряжением, его частота обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе С7. Сразу же после включения, С7 начинает заряжаться от внутреннего источника тока микросхемы. Пропорционально росту напряжения на нем будет уменьшаться частота генератора микросхемы. При достижении 5В (около 1сек.) частота уменьшится до рабочего значения, около 36кГц, а напряжение на выходе схемы соответственно достигнет номинального значения. Таким образом и реализован мягкий старт, после его завершения IC1 переходит в рабочий режим.


Вывод CS (выв.4) IC1 является входом внутреннего усилителя ошибки и используется для контроля тока нагрузки и напряжения на выходе полумоста. В случае резкого увеличения тока нагрузки, например, при коротком замыкании, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R7 превысит 0,56В, а следовательно и на выв.4 IC1, внутренний компаратор переключится и остановит тактовый генератор. . В апнот и даташит присутствуют расчеты резсистора-токового датчика R7.

Вывод можно сделать сразу 0,33 Ом – 100Вт, 0,22 Ом – 200Вт 0,1 Ом-300Вт, не испытывал, но можно попробовать 2 резистора параллельно по 0,1 Ом – тогда максимальная нагрузка составит 400Вт. Испытание защиты от КЗ я показал а видео. Более подробно режимы работы микросхемы IR2161 рассмотрены в даташит.
Конденсатор C3 емкостью не менее 1мкФ на 1Вт выходной мощности. С таким конденсатором обязательно применение термистора NTC1, например от компьютерного блока питания.


Можно производить расчеты трансформатора, можно взять готовый, но я решил намотать на неизвестном ферритовом кольце 29 мм. Я отказался от расчетов, т.к. это полумост и другом конце моста стоят конденсаторы С13С14, — можно ошибиться на 200%. Первичку намотал проводом диаметр 0,5 мм. полностью заполнил кольцо примерно 80 витков, вторичка литц в 4 провода 0,5 мм на глазок, двуполярно на 24В, 2 по 12В. Примеры расчетов трансформатора присутствуют в апнот и даташит.
Видео состоит из 3х частей, в них рассмотрены теория, сборка и испытание ИИП на 2161.

Источники:
datasheets: https://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2161.pdf

appnotes: https://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1069.pdf

irplhalo1e: https://www.irf.com/technical-info/refdesigns/irplhalo1e.pdf

Видео состоит из 3х частей, в них рассмотрены теория, сборка и испытание ИИП на 2161

Часть 1. Часть 2. Часть 3.

 

Файлы:
Фото схемы
Архив ZIP

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Импульсный блок питания для усилителя мощности звуковой частоты. | Меандр

Решил попробовать «накормить» усилитель стабилизированным питанием.
В сети интернет как оказалось не так уж и много схем таких БП, все завалено нестабилизированными БП на базе IR2153, был печальный опыт с этим контроллером и затею эту забросил
*После тестов данного БП понял, что беда была не в контроллере*

Решил переработать под свои нужды схему предложенную другом Сашей из группы в «Одноклассниках».

Это лабораторный регулируемый по напряжению и току ИИП на самой известной микросхеме TL494.

Лабораторник.

Лабораторник.

Сначала решил повторить оригинал и посмотреть как он работает — работает он отлично, — плату всунул в корпус своего старого лабораторного БП — построенного так-же на этом контроллере но в низковольтной части.

Лаб. БП.

Лаб. БП.

Стабилизация напряжения отменная и ток до 8А ограниченный корпусом устройства, увеличив радиатор и 20А не потолок.
Погоняв БП с разными нагрузками и при разном напряжении в сети, было решено собирать на этой схеме двух-полярник.

На данном этапе от контроля тока отказался, — стабилизация напряжения «следит» за плюсовым плечом, отрицательное живет само по себе но «старается» быть зеркальным своему «соседу». Поскольку нагрузка на оба плеча симметрична то и перекоса напряжения в реальных условиях не наблюдается.

ИИП

ИИП

Монтаж осуществлен на трех платах:
1. Основной — силовой блок.
2. Субмодуль ШИМ контроллера.
3. Маломощный импульсный источник для питания схемы ШИМ.

Для экономии пространства плата с ШИМкой установлена перпендикулярно основной плате рядом с силовыми ключами (транзисторами, ПП триодами, «Вентилями»), а низковольтный «питальник» прикручен к торцу основной платы слева, рядом с фильтром сетевого выпрямителя.

Плата БП

Плата БП

В качестве низковольтного БП применен ранее описанный блок питания.

БП 12В

БП 12В

В данном применении его родной сетевой выпрямитель не задействован, а схема питается от выпрямителя силовой части схемы.


В дальнейшем планирую задействовать цепь ограничения тока, напряжение управления буду снимать с трансформатора тока включенного в первичную обмотку трансформатора.
Импульсный трансформатор заимствован из АТХ блока питания.
Первичная обмотка импульсного трансформатора содержит 40 витков провода диаметром 0,67мм, обязательно разделена на две части, половина под, половина над вторичной обмоткой. Вторичная намотана тем-же проводом но сложенным вдвое — количество витков зависит от требуемого напряжения, ориентировочно — 3,8В на одном витке.

Дроссели фильтра намотаны на желто-белых кольцах дросселей групповой стабилизации компьютерных БП сложенным вдвое эмаль проводом 0,5мм и содержат по 75 витков.
Кстати — у усилителя с таким БП улучшилась атака, из-за отсутствия просадки питания.
Тех радиаторов, что на фото вполне достаточно для долгой работы на половинной громкости, — на полной долго не гонял ни разу ибо 50+Вт с самодельными АС на основе 50ГДН 3-30 в комнате 3,5Х4м реально громко и более одного трека уши не вывозят.
* При тестах в УМЗЧ при нагрузке более 2А в плече вылетали транзисторы. А все по тому, что додумался трансформатор воткнуть из неудачного проекта на IR2153.

БП на IR2153

БП на IR2153

После перемотки трансформатора БП стал работать как положено, — пару раз на средней мощности усилителя коротились провода по пути к АС, искры, паника, вилку из розетки!!! Все обошлось удачно и для «Хитачиуса» и для блока питания.*

Вот ТУТ архив со схемой и печаткой.
На печатке цепь контроля тока на падении напряжения на шунте задействована, но в реальной конструкции она у меня отключена, а 16я ножка ШИМки заземлена, ибо как будет вести себя эта цепь при «сквозняках» УМЗЧ я не знаю.
Спасибо за внимание и удачи!

Просили рисунки плат в графическом формате.

Это однополярный лабораторный БП с СМД обвязкой.
А ниже двухполярник, который не сложно трансформировать в лабораторный.

Импульсный источник питания для УМЗЧ на IR2161 – Telegraph

@ShoxruxEngineering

Представляю вашему вниманию — импульсный источник питания на микросхеме IR2161. Эта микросхема является контроллером балластов галогенных ламп, но благодаря своим свойствам отлично подходит для создания на ее основе импульсных блоков питания. Микросхема имеет встроенную защиту от перегрузки и короткого замыкания, эффективный софт-старт, защиту от перегрева и адаптивное мертвое время.

Схема позволяет на ее основе собрать импульсный источник питания для УМЗЧ или других целей, мощностью до 500Вт.

Пойдем по порядку. На входе блока питания у нас стоит термистор и предохранитель. Термистор я использовал из компьютерного блока питания. Предохранитель в моем случае на 3,15А. Далее следует фильтр сетевого напряжения, который построен на C1, L1, C2. Дроссель L1 так же мною взят из компьютерного блока питания. Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом RS607 (6А, 700В) или диодным мостом построенном на четырех дискретных диодах 1N5408 (3А, 1000В). Вместо диодного моста RS607 можно применить другой диодный мост с током 4-8А. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются высоковольтным электролитом С8 (330мкФ 400В). Емкость конденсатора C8 зависит от необходимой выходной мощности блока питания, его емкость должна быть не менее 1мкФ на 1Вт выходной мощности, лучше если на 1Вт выходной мощности будет приходится 1,5 — 2мкФ емкости. С5 необходим для борьбы с высокочастотными помехами в цепи первичного питания. Контроллер IR2161 запитывается через цепь VD1, R2, R3. Резисторы R2 и R3 рассеивают примерно 2Вт тепла и в процессе работы нагреваются до 70-80 градусов, это нормально, волноваться по этому поводу не стоит. С3 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения питания контроллера. Конденсатор С4 задает время работы софт-старта, производитель рекомендует в его качестве использовать конденсатор емкостью 100нФ. Диод VD2 должен быть быстродействующим и в его качестве выбираем диод HER108. Относительно номинала конденсатора C6 производитель не дает никаких рекомендаций, но я рекомендую выбирать его номинал исходя из выходной мощности блока питания — 47нФ на каждые 100Вт выходной мощности, но не менее 100нФ. В данной схеме в качестве С6 применен конденсатор емкостью 220нФ чего должно быть достаточно для выходной мощности блока питания до 400-450Вт. Затворные резисторы R4 и R5 выбираются исходя из того какие применяются ключи, для IRF740 оптимальный номинал этих резисторов 22 Ом. Номиналы цепи R6 и C7 рекомендованы производителем и я решил прислушаться к данной рекомендации. Резистор R7 задает ток срабатывания защита от перегрузки и короткого замыкания, как выбирать его номинал будет описано далее. Насчет номинала конденсаторов C9 и C11 производитель так же не дает никаких рекомендация, я же рекомендую выбирать и их номиналы исходя из требуемой выходного мощности блока питания, 100нФ на каждые 100Вт выходной мощности. Я выбрал их номинал равный 470нФ, чего должно быть достаточно для блока питания мощностью до 500Вт. Цепь C10 и R8 предназначена для гашения выбросов напряжения на первичной обмотке трансформатора. Конденсатор C12 предназначен для уменьшения всех видов помех генерируемых импульсным блоком питания. Т1 — основной импульсный трансформатор, о нем поговорим более подробно далее. VDS2 диодный мост цепей вторичного питания, необходимо применять только быстрые диоды, либо диоды Шоттки. Диоды выбираются исходя их выходного напряжения и тока, об этом более подробно поговорим далее. Индуктивности L1 и L2 я взял из компьютерного блока питания, представляют они из себя катушки по 3-5 витков провода, намотанных на ферритовом стержне. С13 и С15 предназначены для подавления высокочастотных помех во вторичных цепях питания, их номинал может быть любым, но чем больше их номинал — тем лучше. Электролиты С14 и С16 выбираются исходя из требуемой выходной мощности блока питания, моя рекомендация — по 470мкФ в плече на каждые 100Вт выходной мощности, но не менее 1000мкФ. Лучше применять несколько конденсаторов меньшей емкости, чем один с большой емкостью, это связано с допустимым током пульсаций конденсаторов.

При достижении определенного значения потребляемой от блока питания мощности (или при коротком замыкании на выходе блока питания), срабатывает защита. Мощность при которой будет срабатывать защита выбирается исходя из сопротивления резистора R7. Зная мощность, которую вы рассчитываете получить от данного блока питания, вы можете выбрать номинал резистора R7 из таблицы ниже.

Так же можно более точно рассчитать номинал R7 по формуле:

R7 = 0,141 * Vac / Pload

где, R7 — номинал резистора в Ом, Vac — напряжение на входе блока питания (обычно это 220-230В) в вольтах, Pload — требуемая выходная мощность в Вт.2 * R7.

Диоды диодного моста VDS2 должны быть обязательно быстродействующими либо диодами Шоттки. Я применил диоды SF54 (5A, 200В). С этими диодными мостами можно в снимать с каждого плеча блока питания до 3А. Диоды SF54 необходимо устанавливать на плату таким образом, чтобы выводы диода были максимально возможной длины — это необходимо для эффективного отвода тепла от кристалла и его рассеивания. Диодный мост VDS1, необходимо устанавливать таким же образом, оставляя выводы максимальной длины. При необходимости получить больший выходной ток, необходимо применять диоды в корпусе ТО-220 c возможностью крепления к радиатору. Для установки таких диодов необходимо немного изменить печатную плату. В качестве более мощной замены диодам SF54, можно применить диоды BYW29 (8А, 200В), 8ETH06 (8А, 600В), 15ETH06 (15А, 600В), SF164 (16A, 200В).

Трансформатор Т1 рассчитывается с применением специализированных компьютерных программ. Первичную обмотку я намотал проводом диаметром 0,5мм, 50 витков. В моем случае напряжение вторичных обмоток выбирается из расчета 3,1В на виток. Мне необходимо было получить напряжение плеча на выходе блока питания примерно 40В, а это соответствует 13 виткам в каждую из полуобмоток трансформатора. Для намотки я использовал два провода по 0,5мм. Диаметр провода обмоток я рекомендую выбирать из расчета 1мм (по диаметру провода) на каждые 3А тока, для первичной обмотки я рекомендую использовать провод 0,3мм (по диаметру) на каждые 100Вт выходной мощности, но не менее 0,5мм. Лучше мотать в несколько более тонких проводов, чем одним толстым (это связано с поверхностным эффектом). Сердечник трансформатора я взял от компьютерного блока питания, вы можете применять любой другой сердечник подходящий под ваши потребности по габаритной мощности, скорее всего для этого придется немного изменить печатную плату.

Хочу обратить ваше внимание на то, что необходимо применять только оригинальные ключи IRF740. На рынке встречается очень много их подделок. С поддельными ключами, блок питания работать не будет. Оригинальные ключи производства Vishay выглядят таким образом (транзисторы от других производителем могут выглядеть иначе): 

Правильно собранный из исправных деталей, блок питания, начинает работать сразу же после первого включения и в какой-либо настройке и регулировке не нуждается.

В приложении находится два варианта печатных плат: один вариант с выпрямителем VDS1 на основе дискретных диодов 1N5408, второй вариант с выпрямителем на основе диодной сборки RS607.

Cкачать список элементов

Скачать печатную плату вар _1

Скачать печатную плату вар _2

Оригинал статьи: http://cxem.net/pitanie/5-338.php

Импульсный блок питания усилителя на IR2151, IR2153

Импульсные блоки питания – наиболее эффективный класс вторичных источников питания. Они характеризуются компактными размерами, высокой надежностью и КПД. К недостаткам можно отнести лишь создание высокочастотных помех и сложность проектирования /реализации.

Все импульсные ПБ – это своего рода инверторы (системы, генерирующие переменное напряжение на выходе высокой частоты из выпрямленного напряжения на входе).
Сложность таких систем даже не в том, чтобы сначала выпрямить входное сетевое напряжение, или в последующем преобразовать выходной высокочастотный сигнал в постоянный, а в обратной связи, которая позволяет эффективно стабилизировать выходное напряжение.

Особо сложным здесь можно назвать процесс управления выходными напряжениями высокого уровня. Очень часто блок управления питается от низковольтного напряжения, что порождает необходимость согласования уровней.

 

Драйверы IR2151, IR2153

Для того, чтобы управлять независимо (или зависимо, но со специальной паузой, исключающей одновременное открытие ключей) каналами верхнего и нижнего ключа, применяются самотактируемые полумостовые драйвера, такие как IR2151 или IR2153 (последняя микросхема является улучшенной версией исходной IR2151, обе взаимозаменяемы).

Существуют многочисленные модификации данных схем и аналоги от других производителей.

Типовая схема включения драйвера с транзисторами выглядит следующим образом.

Рис. 1. Схема включения драйвера с транзисторами

 

Тип корпуса может быть PDIP или SOIC (разница на картинке ниже).

Рис. 2. Тип корпуса PDIP и SOIC

 

Модификация с буквой D в конце предполагает наличие дополнительного диода вольтодобавки.

Различия микросхем IR2151 / 2153 / 2155 по параметрам можно увидеть в таблице ниже.

Таблица

 

ИБП на IR2153 – простейший вариант

Сама принципиальная схема выглядит следующим образом.

Рис. 3. Принципиальная схема ИБП

 

На выходе можно получить двухполярное питание (реализуется выпрямителями со средней точкой).

Мощность БП можно увеличить за счет изменения параметров емкости конденсатора C3 (считается как 1:1 – на 1 Вт нагрузки требуется 1 мкф).

В теории выходную мощность можно нарастить до 1.5 кВт (правда для конденсаторов такой ёмкости потребуется система soft-старта).

При конфигурации, обозначенной на принципиальной схеме, достигается выходная сила тока 3,3А (до 511 В) при использовании в усилителях мощности, или 2,5А (387 В) – при подключении постоянной нагрузки.

 

ИБП с защитой от перегрузок

Сама схема.

Рис. 4. Схема ИБП с защитой от перегрузок

 

В данном БП предусмотрена система перехода на рабочую частоту, исключающая броски пускового тока (софт-старт), а также простейшая защита от ВЧ помех (на входе и выходе катушки индуктивности).

 

ИБП мощностью до 1,5 кВт

Схема ниже может обеспечивать работу с мощными силовыми транзисторами, такими как SPW35N60C3, IRFP460 и т.п. 

Рис. 5. Схема ИБП мощностью до 1,5 кВт

 

Управление мощными VT4 и VT5 реализовано через эмиттерные повторители на VT2 и VT1.

 

БП усилителя на трансформаторе из БП компьютера

Часто случается так, что комплектующие покупать практически и не нужно, они могут стоять и пылиться в составе давно неиспользуемой техники, например, в системном блоке ПК где-то в подвале или на балконе.

Ниже приведена одна из достаточно простых, но не менее работоспособных схем ИБП для усилителя.

Рис. 6. Схема ИБП для усилителя

 

Пример готовой печатной платы может выглядеть следующим образом. 

Рис. 7. Печатная плата устройства

 

А полностью реализованный узел так.

Рис. 8. Внешний вид устройства

 

Автор: RadioRadar

Четыре импульсных блока питания на IR2153

IR2161 VS IR2153. Импульсный блок питания на IR 2161

Эта статья будет интересна тем кто собирал ИИП на основе IR2153. На самом деле IR2153 плохо подходит для создания ИИП, из-за отсутствия штатной системы защиты от КЗ и перегрузок, невозможность при необходимости «димированния» и создания обратной связи по напряжению и току.

Более подходит для создания ИИП IR2161. Это полумостовой импульсный преобразователь для питания галогеновых ламп. Особенности 2161 — защита от перегрузок и КЗ с автоматическим сбросом, мягкий старт, возможность димирования (несколькими способами), возможность построения обратной связи. После построения входных и выходных каскадов получается импульный источник питания.

Вот схема ИИП на 2161.

Напряжение питания и ток у этих микросхем примерно одинаковые, значит можно использовать для 2161 схему питания как у 2153 на резисторах R2 и R3 по 2 Вт, можно использовать китайский «кирпичь» 5 Вт на 18-30 кОм.

На борту 2161 присутствует функция мягкого старта (софтстарт). Работает примерно так: сразу же после запуска, частота внутреннего тактового генератора микросхемы составляет около 125 кГц, что значительно выше рабочей частоты выходного контура С13С14Тr1 (около 36 кГц), в результате напряжение на вторичной обмотке Т1 будет мало. Внутренний генератор микросхемы управляется напряжением, его частота обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе С7. Сразу же после включения, С7 начинает заряжаться от внутреннего источника тока микросхемы. Пропорционально росту напряжения на нем будет уменьшаться частота генератора микросхемы. При достижении 5В (около 1сек.) частота уменьшится до рабочего значения, около 36кГц, а напряжение на выходе схемы соответственно достигнет номинального значения. Таким образом и реализован мягкий старт, после его завершения IC1 переходит в рабочий режим.

Вывод CS (выв.4) IC1 является входом внутреннего усилителя ошибки и используется для контроля тока нагрузки и напряжения на выходе полумоста. В случае резкого увеличения тока нагрузки, например, при коротком замыкании, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R7 превысит 0,56В, а следовательно и на выв.4 IC1, внутренний компаратор переключится и остановит тактовый генератор. . В апнот и даташит присутствуют расчеты резсистора-токового датчика R7. Вывод можно сделать сразу 0,33 Ом — 100Вт, 0,22 Ом — 200Вт 0,1 Ом-300Вт, не испытывал, но можно попробовать 2 резистора параллельно по 0,1 Ом — тогда максимальная нагрузка составит 400Вт. Испытание защиты от КЗ я показал а видео. Более подробно режимы работы микросхемы IR2161 рассмотрены в даташит.

Конденсатор C3 емкостью не менее 1мкФ на 1Вт выходной мощности. С таким конденсатором обязательно применение термистора NTC1, например от компьютерного блока питания.

Импульсный блок питания на IR2151-IR2153

Плюс любого импульсного блока питания состоит в том что не требуется намотки или покупки громоздкого трансформатора.А требуется всего лишь трансформатор с несколькими витками.Данный блок питания сделать самому несложно и требует немного деталей. И основа,это то что блок питания на микросхеме IR2151

Характерной чертой этого блока питания является его простота и повторяемость. Схема содержит малое количество компонентов и хорошо себя зарекомендовала на протяжении более двух лет. В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания.

На входе стоит PTC термистор – полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef. Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов.

Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А. Использована диодная сборка типа «вертикалка», но можно использовать диодную сборку типа «табуретка».

Пара конденсаторов на входе берется из расчета 1 мкф на 1 Вт. В нашем случае конденсаторы «вытянут» нагрузку в 220Вт.

Гасящее сопротивление в цепи питания драйвера мощностью 2 Вт. Предпочтение отдано отечественным резисторам типа МЛТ-2.

Драйвер IR2151 – для управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600В. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс «D», например IR2153D, то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct.

Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR . Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД. Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр. Справочник по полевым транзисторам фирмы IR на русском языке можно скачать здесь. Внимание! Фланцы полевых транзисторов не закорачивать; при монтаже на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки.

Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Как правило, цоколевка соответствует приведенной на схеме. В этой схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В).

При выборе трансформатора следует брать такой, у которого на родной плате закорочены вывода так, как это показано на схеме. Это важно. Иначе вам следует закротить как это сделано на плате, из которой вы демонтируете трансформатор.

Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER (High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки.

Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует устанавливать емкость более 10000 мкф .

Печатная плата

Практика показала, что в данном приложении не требуется специальной организации обратной связи, индуктивных фильтров по питанию, снабберов и прочих «наворотов», присущих импульсным преобразователям. Так или иначе, в звуке на слух не ощущается типичных дефектов, свойственных «плохому питанию» (фон и посторонние звуки).

В работе полевые транзисторы не сильно нагреваются.

Для них достаточно пассивного охлаждения. Полевые транзисторы фирмы IR очень устойчивы к тепловому разрушению и работают вплоть до температуры 150?С. Но это не означает, что их следует эксплуатировать в таком критическом режиме. Для таких случаев потребуется организация активного охлаждения, а по-простому, установить вентилятор.

Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки, правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением. После ВЫключения данного блока питания в его цепях не остается опасного напряжения. Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании.

Здравствуйте дорогие читатели, это мой первый блог так что не судите строго да и не писал я никогда статей.Если честно очень надоели в сети сырые схемы блоков питания,так как я лет 15 уже занимаюсь импульсными блоками питания и сразу вижу косяк на схеме,а ведь люди собирают эти схемы!!! тратят время и деньги а они не работают или работают но с косяками.Ну и вот у меня появилось немного времени и я решил создать блог по блокам питания которые действительно работают как надо.
Ну начнем пожалуй с этой очень популярной схемы которая валяется чуть ли не в каждом форуме или сайте посвященному электронике.

Вот эта схема. На вид нечего необычного,имеет право на жизнь,так но не так!!!Еще замечу что в этой схеме хоть поставили конденсатор 1МФ250В, а то в большинстве случаев его нет вообще и как он работает без него можно только представить или ждать когда же он все таки взорвется! Хотя и так в принципе если собрать эту схему то надо ждать когда она взорвется! Другими словами ее надо доработать и этот блок питания прослужит вам долгие годы. На многих сайтах на которых я побывал ее в основном используют для шуруповёртов у которых сели аккумуляторы и его монтируют в отсек от аккумуляторов. Ну вот и у меня тоже померли аккумуляторы в дорогом шуруповерте который уже давно снят с производства и я их просто не найду. Вот и решил я собрать простой компактный блок питания из старого завалявшегося БП ATX и соответственно его доработать.Ну что же приступим к вскрытию)))

Ну давайте по порядку первое что бросается в глаза это 1МФ250В(как он еще у людей не взрывался я не понимаю) после диодного моста напряжение становится 310 вольт значит он должен быть как минимум 1МФ400В.

Дальше еще один конденсатор 220мф 16в,это напряжение впритык совсем, если почитать даташит то внутри этой схемы стоит стабилитрон на 15,6 вольт,это значит в запасе всего 0,4 вольта, этого мало.Меняем на 220мф 35в или можно 100мф 35в,эта цепь не критична к емкости,просто дополнительный фильтр для питания микросхемы,я сюда ставил от 47 до 220мкф и на работу это никак не влияло.

И еще SF38 3А 600В, но например сколько я встречал шуруповертов там пиковый ток в среднем 7-8 ампер,а в моем аж 10-11 ампер,так что эти диоды здесь совсем не к месту да и на радиатор их не закрепишь,а греться они будут.Так что смело меняем их на диодную сборку MBR2040 она 20 ампер 40 вольт (с запасом).
Далее на выходе выпрямителя стоит 100мкф 100в,для чего такая маленькая емкость и такое большое напряжение я не понимаю!(у автора этой схемы явно какое то странное представление о электронике) Тут надо поставить 1000мкф 16в,а лучше два параллельно. У нас все таки индуктивная нагрузка будет,мы двигатель крутить будем.
Почти закончили)) еще пару мелочей. Стоит на выходе дроссель 100uH, ЗАЧЕМ?!!!Типа пусть будет?он там вообще не нужен, мы не для усилителя блок питания собираем, да и индуктивность от «фонаря» написана и усилителей нормальных я с одно полярным питанием не видел,смело выкидываем его со схемы это лишний элемент.
Ну и напоследок чтоб так скажем поставить жирную точку))Расчетная частота преобразователя в этой схеме получается 66,7 кГц,а завод рассчитал трансформатор на 100 кГц,так что он будет греться и работать нестабильно да и не только он,а еще и полевики.Честно говоря я вообще сомневаюсь что можно больше 4-5 ампер выжать с этого трансформатора закорачивая обмотки как показано на рисунке выше да еще и с 5 вольтовой обмотки,а нам нужно 12 вольт. Вообще лучше же конечно перемотать самому трансформатор,так будет надежней и уверенней что все будет работать как надо. Не доверяю я если честно сказать этим китайцам,у них все работает на пределе возможного.
И так начнем собирать наш блок питания

Из всего вышеперечисленного делаем выводы и заменяем детали на те которые должны быть в действительности.Вот и получилась у нас вот такая схема.


И так что же мы можем взять из блока питания, так как у нас блок должен получится бюджетным мы много чего возьмем из ненужного БП ATX.

1) D1-D4 — RL205 или RL207
2) C1-C2 — 220u200v или 330u200v
3) NTC — любой который там стоит
4) D5 — HER108 или FR107
5) C5 — 1u50v
6) D6 — MBR2040 или подобная сборка стоящая там
7) C7-C8 — 1000u16v
8) C9 — 100n
9) Tr1 — трансформатор (самый большой из трех стоящих на плате)
10) F1 — тоже можно выгрызть если он остался живой))

Я в своей схеме использовал самый маленький трансформатор из семейства ATX, 3 на фото.

Ну и остается докупить (или найти у себя на полочках) совсем немного деталей))
Кстати очень советую IR2151 заменить на IR2153 ,будут конечно работать обе эти микросхемы, но IR2153 более живучая,да и слишком много мне брака попадалось IR2151 и горели они по неизвестным причинам,а с ней следом и полевики за компанию)) Я уже давно отказался от IR2151 печатаем и сразу под утюг(открывается любой программой)

фото платы, верх печатаем и сразу под утюг(открывается любой программой)

На плате есть одна перемычка про нее не забудьте и настоятельно рекомендую вам первый запуск проводить через лампочку 60-100W чтобы избежать взрывов и салютов)))

Ну на этом пожалуй закончим, удачной сборки вам и всех благ)))

Всем здравствуйте!

Предыстория:

На сайте есть схема усилителей мощности звуковой частоты(УНЧ) 125, 250, 500, 1000 Ватт , я выбрал 500 Ватт вариант, так как кроме радиоэлектроники, немного увлекаюсь еще музыкой и поэтому хотелось что то по качественнее из УНЧ. Схема на TDA 7293 меня не как не устраивала, поэтому решил вариант на полевых транзисторах 500 ватт. С начала почти собрал один канал УНЧ, но работа остановилась по разным причинам (время, деньги и недоступность некоторых компонентов). В итоге докупил не достающие компоненты и закончил один канал. Также через определенное время и второй канал собрал, все это настроил и протестировал на блоке питания от другого усилителя, все работало на высшем уровне и качество очень понравилось, даже не ожидал что так будет. Отдельное, огромное спасибо радиолюбителям Boris, AndReas, nissan которые на протяжении всего времени пока собрал, помогли в его настройке и в других нюансах . Далее дело стало за блоком питания. Конечно хотелось бы сделать на обычном трансформаторе блок питания, но опять же все останавливается на доступности материалов для трансформатора и их стоимости. Поэтому решил все-таки остановиться на ИБП.

Ну а теперь о самом ИБП:






Транзисторы я использовал IRFP 460, так как не нашел указанных на схеме. Пришлось транзисторы ставить наоборот развернув на 180 градусов, просверлить дырки под ножки больше и проводками спаять (на фото видно). Когда сделал печатную плату , то позже только понял что нужных как на схеме транзисторов мне не найти, поставил те что были (IRFP 460). Транзисторы и выходные выпрямительные диоды обязательно установить на теплоотвод через изолирующие тепло проводящие прокладки, а так же нужно охлаждать кулером радиаторы, иначе могут перегреться транзисторы и выпрямительные диоды, но нагрев транзисторов конечно зависит и от типа примененных транзисторов. Чем ниже внутреннее сопротивление полевика, тем меньше будут греться.


Также пока не установил Варистор 275 Вольт по входу, так как нет не в городе и у меня тоже, а через интернет дорого заказывать одну деталь. У меня будут стоять отдельно вынесенные электролиты по выходу, потому что нет в наличии на нужное напряжение и типоразмер не подходит. Решил поставить 4 электролита по 10000 Мкф * 50 Вольт по 2 последовательно в плечо, в сумме в каждом плече получится по 5000 Мкф *100 вольт, что будет в полне достаточно для блока питания, но лучше поставить по 10000 мкф * 100 вольт в плечо.

На схеме указан резистор R5 47 кОм 2 W по питанию микросхемы, его следует заменить на 30 кОм 5 W (лучше 10 W) для того что бы при большой нагрузке, хватило тока микросхеме IR2153, иначе может уйти в защиту от недостатка тока или будет пульсировать напряжение что отразится на качестве. В схеме автора стоит 47 кОм, это много для такой мощности блока питания. Кстати, резистор R5 будет греться очень сильно, не переживайте, тип этих схем на IR2151, IR2153, IR2155 по питанию сопровождается сильным нагревом R5.

В моем случае я использовал ферритовый сердечник ETD 49 и он у меня очень тяжело влез на плату. При частоте 56 КГц, он по расчетам может отдать на этой частоте до 1400 ватт, что в моем случае имеет запас. Можно использовать и тороидальный или другой формы сердечник, главное что бы подходил по габаритной мощности, проницаемости и естественно что бы хватило место его расположить на плате.



Намоточные данные для ETD 49: 1-ка=20 витков проводом 0.63 в 5 проводов (обмотка 220 вольт). 2-ка= основная силовая двуполярная 2*11 витков проводом 0.63 в 4 провода (обмотка 2*75-80) вольт. 3-ка= 2.5 витка проводом 0.63 в 1 провод (обмотка 12 вольт, для софт старт). 4-ка= 2 витка проводом 0.63 в 1 провод (обмотка дополнительная для питания предварительных схем (темброблок и т.п.). Каркас трансформатора нужно вертикального исполнения, у меня горизонтального, поэтому пришлось городить. Можно намотать в бескаркасном исполнении. На остальных типах сердечником вам придется рассчитывать самому, можно с помощью программы которую я оставлю в конце статьи. В моем случае я использовал двуполярное напряжение 2*75-80 вольт для усилителя 500 ватт, почему меньше, потому что нагрузка усилителя будет не 8 Ом а 4 Ом.

Настройка и первый запуск:

При первом запуске ИБП обязательно установите в разрыв сетевого кабеля и ИБП лампочку 60-100 ватт. При включении если лампочка не горит, значит уже хорошо. При первом пуске может включиться защита от КЗ и загорится светодиод HL1, так как электролиты большой емкости и в момент включения берут огромный ток, в случае если это произошло, то надо многооборотный резистор перекрутить по часовой стрелке до упора, а потом ждать пока погаснет светодиод в выключенном состоянии и пробовать включать заново что бы удостовериться в работоспособности ИБП, а потом регулировать защиту. Если все правильно спаяли и использовали правильные номиналы деталей, ИБП запустится. Далее когда удостоверились что ИБП включается и есть все напряжения на выходе, нужно установить порог срабатывания защиты. При настройке защиты обязательно нагрузите ИБП между двумя плечами основной выходной обмотки (которая для питания УНЧ) лампочкой 100 ватт. Когда при включении ИБП под нагрузкой (лампочка 100 ватт) загорается светодиод HL1, нужно по не многу крутить переменный многооборотный резистор R9 2.2 кОм против часовой стрелки пока не будет срабатывать защита при включении. Когда при включении будет загораться светодиод, нужно выключить и дождаться пока он погаснет и по понемногу подкручивая по часовой стрелке в выключенном состоянии и включая опять его пока не перестанет срабатывать защита,
только нужно крутить понемногу например 1 оборот и не сразу на 5-10 оборотов, т.е. выключил подкрутил и включил, сработала защита — опять такая же процедура в несколько раз пока не достигнете нужного результата. Когда вы установите нужный порог, то в принципе блок питания готов к использованию и можно убрать лампочку по сетевому напряжению и пробовать нагрузить блок питания активной нагрузкой ну например ватт 500. Там конечно можно поиграться с защитой уже кому как нравится, но не рекомендую устраивать тесты с КЗ, так как это может привести к неисправности хоть есть и защита, емкость некая не успеет разрядится, реле не отреагирует мгновенно или залипнет и может быть неприятность. Хотя я делал случайно и не случайно некоторое количество замыканий, защита работает. Но ничего вечного нет.

Измерения после сборки ИБП:

Измерения между плечами:
U вх — 225 вольт, нагрузка — 100 ватт, U вых +- = 164 вольта
U вх — 225 вольт, нагрузка — 500 ватт, U вых +- = 149 вольта
U вх — 225 вольт, нагрузка — 834 ватт, U вых +- = 146 вольта

Проседание есть конечно. При нагрузке 834 ватт перед входным выпрямителем напряжение проседает с 225 вольт до 220 вольт, после выпрямителя проседает аж на 20 вольт с 304 вольт на 284 вольт при нагрузке 834 ватт. Но в принципе проседание на выходе на каждое плечо получается 9 вольт, что в принципе допустимо, так как ИБП не стабилизированный.

Спасибо всем за внимание.

% PDF-1.3 % 1 0 объект > поток конечный поток эндобдж 2 0 obj >>> / MediaBox [0.0 0,0 595,32 841,92] / StructParents 1 / Аннотации 8 0 R / Повернуть 0 >> эндобдж 8 0 объект [9 0 R 10 0 R 11 0 R 12 0 R 13 0 R 14 0 R 15 0 R 16 0 R 17 0 R 18 0 R 19 0 R 20 0 R 21 0 R] эндобдж 4 0 obj > поток Hs6W | M | 3N2M {ib ܃ L; ؒ # Ns.

IR2161 datasheet — ИС управления галогенным преобразователем в 8-выводном корпусе Pdip.

48h2901-2R : DC-DC преобразователи мощностью 50 Вт. Широкий диапазон входного напряжения или 3 выхода кА DC I / O электрическое испытательное напряжение Прочная электрическая и механическая конструкция Выход 1 регулируемый, выходы 2 и 3 отслеживание Диапазон рабочих температур окружающей среды 2571 C с конвекционным охлаждением Эффективность Выходное напряжение 1 настройка в соотв.Выходное напряжение 2, 3 уставка в соотв. Шум переключения выходного напряжения Регулировка линии.

A2540SLB : Импульсный регулятор с несколькими выходами. Комбинируя логические элементы и инвертируя сильноточные биполярные выходы, эти четырехполюсные силовые драйверы Дарлингтона обеспечивают интерфейс между схемами обработки сигналов низкого уровня и силовыми нагрузками на общую сумму 360 Вт. Каждый из четырех независимых выходов может потреблять A во включенном состоянии с пиковыми пусковыми токами. 2,5 А. Каждый из четырех выходов мощности состоит из открытого коллектора.

FM1001-7R : DC-DC преобразователи мощностью 50 Вт. Широкое входное напряжение от или 3 изолированных выхода кВ переменного тока Входы / выходы испытательное напряжение на электрическую прочность Прочная электрическая и механическая конструкция Выходы с индивидуальным управлением с превосходными динамическими характеристиками Диапазон рабочих температур окружающей среды 4071 C Выход 1 Выход 2 Uo nom Io nom Uo nom Io nom [В постоянного тока ] [A] [В постоянного тока] [A] Выход 1 Выход 2 Uo nom Io nom Uo nom Io nom [В постоянного тока] [A] [В постоянного тока] [A] Выход.

LTC1647 : LTC1647-1, от 3 В до 15 В, двойное включение, однополярное питание, SO-8.Позволяет безопасно вставлять и извлекать плату из объединительной платы, находящейся под напряжением. Программируемый электронный автоматический выключатель. Индикация неисправности. Программируемая скорость повышения напряжения питания. -3 — это разрешенные двойные контроллеры Hot SwapTM.

PT6671B : Plug-in Power Solutions-> Неизолированный-> Single Posi. ti PT6671, 5Vout 3.3V-Input 20W Boost Isr.

PT79SR115 : неизолированные преобразователи постоянного тока в постоянный.Высокая эффективность> 85% Защита от короткого замыкания автономного индуктора Защита от перегрева Это линейка трехконтактных интегрированных импульсных регуляторов (ISR) с отрицательным входом / отрицательным выходом. Эти ISR имеют максимальный выходной ток -1,5 А и выходное напряжение, которое лазерно настроено на большинство стандартных промышленных напряжений. У них отлично.

SG29055AP : Двойной. Регулятор с малым падением напряжения — двойной, упаковка: TO-220_Power. Это сдвоенный стабилизатор положительного напряжения 5 В / 5 В.Один выход — это сильноточный (до 1000 мА) регулятор, который может быть включен или выключен с помощью переключателя, совместимого с низким током и высоким сопротивлением. Второй или резервный выход остается включенным. Переключатель включения / выключения не только отключает сильноточный выход, но фактически переводит его в режим микромощности, что делает это возможным.

SP6644 : Регуляторы повышения. Iout = 190 мА ;; Вин Мин. = 0,85 В ;; Вин Макс. = 3,3 В ;; Фиксированные выходы = 1,3 В, 2,6 В ;; Выходной диапазон = Adj; 3,3 В ;; Iq = 50 мкА ;; КПД = 92% ;; Пакет = 8-контактный Msoic.

TC7660EV : Преобразователь постоянного напряжения насоса заряда. Преобразует логическое питание + 5 В в диапазон входного напряжения 5 В. к эффективному преобразованию напряжения 12 В. 99,9% отличная энергоэффективность. 98% низкое энергопотребление 80 А при VIN = 5 В Низкая стоимость и простота использования Требуются только два внешних конденсатора Отрицательный источник питания RS-232, доступный в 8-контактных корпусах малого размера (SOIC) и 8-контактных пластиковых DIP-корпусах. Улучшено.

THS118 : Управление двигателем с высокой стабильностью. Цифровой тахометр.Датчик положения коленчатого вала ..

TLE4274V85 : Стабилизатор напряжения с низким падением напряжения. Допуск выходного напряжения 4% Низкое падение напряжения Очень низкое потребление тока Защита от короткого замыкания Защита от обратной полярности Подходит для использования в автомобильной электронике P-TO220-3-1 Тип TLE 4274 V10 TLE 4274 V85 TLE 4274 V50 TLE D V50 Код заказа Q67000- A9256 Q67006-A9331 Комплектация P-TO263-3-1 P-TO252-3-1 Функциональные возможности TLE — это стабилизатор напряжения с низким падением напряжения TO220.

UC3823 : ШИМ-контроллеры текущего режима.Высокоскоростной ШИМ-контроллер. Совместимость с топологиями режима напряжения или тока Практическая работа при частотах переключения 1,0 МГц 50 нс Задержка распространения на выход Сильноточный выход на тотемный полюс (пиковое значение 1,5 А) Усилитель ошибки с широкой полосой пропускания Полностью синхронизированная логика с двойным подавлением импульсов Импульсное ограничение тока Плавный пуск /Максимум. Контроль рабочего цикла Блокировка при пониженном напряжении с.

SC4517A : 1,25 МГц, 1,5 А понижающий импульсный регулятор SC4517A — это импульсный регулятор режима тока со встроенным переключателем, работающий на 1.25 МГц с отдельными функциями синхронизации и включения. Встроенный переключатель позволяет создавать экономичные решения с низким энергопотреблением (пиковый ток переключения 1,5 А). Функция синхронизации позволяет клиентам синхронизироваться с более быстрыми часами по порядку.

L6743D : Datasheet DC-DC Conversion Datasheet Сильноточный драйвер MOSFET. Драйвер с двумя полевыми МОП-транзисторами для синхронных выпрямленных преобразователей Высокий ток возбуждения для быстрого переключения внешних полевых МОП-транзисторов Встроенный диод начальной загрузки Высокочастотная работа Контакт включения Адаптивное управление мертвым временем Гибкое управление затвором: совместим с 12 В Управление высоким импедансом (HiZ) для отключения выходного каскада Предварительная защита от перенапряжения Пакет SO8 В сочетании с.

XCL205 : Понижающие преобразователи со встроенным индуктором Серия XCL205 / XCL206 / XCL207 представляет собой синхронный понижающий микро-преобразователь постоянного тока в постоянный, который объединяет индуктор и управляющую ИС в одном крошечном корпусе (2,5 мм × 2,0 мм, H = 1,0 мм). Стабильный источник питания с выходным током 600 мА сконфигурирован с использованием только двух конденсаторов, подключенных извне. Диапазон рабочего напряжения.

Патент США на применение ИС управления галогенным преобразователем Патент (Патент № 7,521,878, выданный 21 апреля 2009 г.)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

Настоящая заявка является выделенной заявкой Ser.№ 11 / 102,101, поданный 8 апреля 2005 г., который основан на предварительном сер. № 60/561 074, поданный 8 апреля 2004 г. автором настоящего изобретения и озаглавленный «ДИММУЛЯЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ», включенный в качестве ссылки. Это приложение также основано на предварительной версии US Provisional Ser. № 60/602 245, поданный 17 августа 2004 г. автором настоящего изобретения и озаглавленный «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДИММИРОВАНИЯ ДЛЯ ГАЛОГЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВНУТРЕННЕГО УПРАВЛЕНИЯ ШИМ БАЛЛАСТНЫМ ЧИПОМ», включенный в качестве ссылки.

Это приложение связано с сер. № 10 / 443,525, поданная 21 мая 2003 г., Питером Грином и Юлией Русу, под названием BASIC HALOGEN CONVERTOR IC, и сер. № 11/062010, поданная 18 февраля 2005 г. Юлией Русу, Даной Вильгельм и Питером Грином, озаглавленная «АДАПТИВНАЯ НЕМЕРТНАЯ ЦЕПЬ И СПОСОБ ПОЛУМоста», также включенная в качестве ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к электронным преобразователям для низковольтных ламп накаливания, таких как галогенные лампы, и, в частности, к вспомогательным схемам для добавления расширенных функциональных возможностей к таким преобразователям.

2. Уровень техники

До настоящего времени почти все электронные преобразователи (часто называемые электронными трансформаторами) для низковольтных ламп накаливания основывались на саморезонирующих биполярных транзисторных полумостовых схемах. Новый подход, использующий силовые полевые МОП-транзисторы, управляемые управляющей ИС, включающий дополнительные функции, адаптированные для этого приложения, реализован в управляющей ИС IR2161 и продемонстрирован в типичном приложении, описанном здесь.

IR2161 — это специальная интеллектуальная микросхема драйвера полумоста для галогенного преобразователя (слово «преобразователь» пишется в соответствии со стандартом IEC 61047 «Преобразователи постоянного или переменного тока для ламп накаливания — требования к характеристикам») или «электронный трансформатор». в средне- и высокопроизводительных системах освещения низкого напряжения.В недорогой 8-контактный корпус DIP или SOIC реализована значительная функциональность, обеспечивающая преимущества в надежности и производительности по сравнению с существующими схемами с меньшим количеством компонентов.

Электронные трансформаторы обычно используются вместо понижающих трансформаторов с проволочной обмоткой, чтобы обеспечить правильное питание для широко используемых низковольтных (обычно 12 В) ламп накаливания, таких как дихроичные галогенные лампы. Преимущества: (1) небольшой размер и вес, (2) схема защиты от неисправностей и (3) безопасность из-за низкого выходного напряжения.

Электронные трансформаторы стали популярными для систем освещения низкого напряжения. Ассортимент доступных продуктов варьируется от очень маленьких устройств мощностью 50 Вт, способных приводить в действие только одну лампу мощностью 50 Вт, до устройств мощностью 300 Вт, способных приводить в действие до 6 ламп по 50 Вт. Во многих случаях лампы прикреплены к рельсовой системе, в которой рельсы питания открыты. Поскольку напряжение составляет всего около 12 В, это не представляет никаких проблем с безопасностью.

Электронный трансформатор обычно меньше и легче, чем эквивалент с проволочной обмоткой, и может быть оборудован защитой от короткого замыкания и тепловой защитой, которые обычно не включаются при использовании трансформатора с проволочной обмоткой.Как правило, хорошо спроектированный электронный трансформатор может регулироваться диммером на основе симистора с отсечкой фазы по переднему фронту (как и трансформатор с проволочной обмоткой) или диммером на заднем фронте транзистора.

Блок-схема IR2161 показана на фиг. 1, а типичное приложение показано на фиг. 2. Эти схемы уже были описаны в упомянутом выше Сер. № 10 / 443,525, так что здесь нужно дать только краткое описание.

Ссылаясь на фиг. 1 и 2, IR2161 IC включает в себя как генератор, так и схему отключения, включая дополнительное тепловое отключение, исключающее необходимость во внешних термисторах.

IR2161 обеспечивает выходы низкого и высокого уровня HO и LO для полумостовых полевых МОП-транзисторов или IGBT M 1 и M 2 . Выход полумоста подключен к высокочастотному понижающему трансформатору, который подает на выходе приблизительно 12 В среднеквадратического значения для управления лампами. IR2161 также включает в себя все функции защиты, необходимые для системы, без необходимости использования множества внешних компонентов.

При включении частота изменяется от высокой частоты около 125 кГц до нормальной рабочей частоты от 30 до 40 кГц в течение приблизительно 1 секунды.Из-за индуктивности рассеяния в трансформаторе выходное напряжение на лампе начинает снижаться и постепенно увеличивается до номинального уровня 12 В. Это снижает пусковой ток при включении. Когда лампа холодная, сопротивление нити накала ниже, что приводит к высоким пусковым токам, которые могут вызвать ложное срабатывание цепи отключения.

IC включает в себя защиту от короткого замыкания, которая срабатывает, если высокий ток обнаруживается в течение приблизительно 50 мсек, вызывая отключение выходов. Аналогично, если перегрузка> 50% обнаруживается более чем приблизительно на 500 мсек, выходы отключаются.Следует отметить, что время отключения в условиях перегрузки будет сокращено в зависимости от величины перегрузки.

Эта двухрежимная схема отключения защитит схему от всех состояний выхода из строя и будет работать, когда преобразователь затемнен, а также защитит систему от короткого замыкания на концах выходных проводов.

Электронный трансформатор обычно требуется для обеспечения достаточно постоянного выходного напряжения в диапазоне нагрузок, поэтому ИС определяет нагрузку через резистор считывания тока RCS и увеличивает частоту по мере уменьшения нагрузки, обеспечивая компенсацию нагрузки выходного трансформатора. регулирование.Также существует некоторая модуляция частоты через полупериод линейного напряжения для распространения гармоник и уменьшения размера и стоимости необходимых компонентов фильтрации ЭМС.

IR2161 включает в себя все необходимые функции защиты, а также позволяет регулировать яркость преобразователя снаружи с помощью стандартного диммера с отсечкой фазы для переднего или заднего фронта. Эта ИС обеспечивает преимущество более длительного срока службы лампы за счет плавного пуска и компенсации сдвига выходного напряжения (регулирования нагрузки). Это заставляет преобразователь работать с оптимизированным гармоническим поведением (т.е.е. почти единичный коэффициент мощности) также при более высоких нагрузках (решение с биполярными устройствами может иметь проблемы с гармониками для высоких нагрузок из-за того, что генератор запускается-останавливается каждые полупериод, вызывая перекрестные искажения).

IC также включает адаптивное время простоя для реализации мягкого переключения и обеспечения холодного режима работы полевых МОП-транзисторов (и улучшает поведение EMI ​​из-за частотной модуляции во время полупериода линейного напряжения).

Некоторые моменты, которые следует учитывать при сравнении конструкции схемы галогенного преобразователя с электронным балластом для люминесцентных ламп:

    • Лампа накаливания — резистивная нагрузка
    • Предварительный нагрев / зажигание не требуется
    • Шина постоянного тока — это двухполупериодная выпрямленная линия без сглаживание
    • Фактор мощности, близкий к единице, присущий системе
    • Может регулироваться с помощью симисторного регулятора яркости (стандартного домашнего типа)
    • Регулировка яркости достигается путем ФАЗОВОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ линии переменного тока
    • Выход изолирован Низкое напряжение
    • Предусмотрена защита от короткое замыкание на выходе или перегрузка.
    • Выключение — это автоматический сброс

Схема защиты автоматически сбрасывается, так что в случае короткого замыкания выхода система будет периодически пытаться перезапустить, а затем снова отключиться. Когда короткое замыкание будет устранено, лампа сможет снова включиться без необходимости выключать и снова включать питание переменного тока для сброса.

Особый интерес представляет внешний конденсатор на выводе CSD, который используется в нескольких различных режимах работы, что позволяет ограничить использование ИС 8 выводами.Вывод CSD подключается к разным схемным блокам в разных режимах и контролируется внутренней логикой управления.

Вход датчика тока (CS) подключен к блокам схемы компенсации напряжения и отключения. Конденсатор CSD переключается между различными цепями через внутренние передаточные вентили. Генератор управляется напряжением, и его вход подключен к конденсатору CSD во время нормальной работы. В случае перегрева или внешнего отключения ИС перейдет в аварийный режим.В этом режиме ИС находится в состоянии отключения с фиксацией и перезапускается только после сброса напряжения сети. В случае перенапряжения или перегрузки ИС перейдет в режим автоматического сброса.

Различные режимы работы ИС и последствия для системы показаны на диаграмме состояний на фиг. 3. Фиг. 3 представляет собой диаграмму состояний, представляющую различные режимы работы IR2161, а именно режим UVLO, режим плавного пуска, режим работы, режим синхронизации неисправности, режим неисправности, режим выключения и режим ожидания. Эти режимы работы описаны далее в сер.№ 10 / 443,525.

Подача VCC на IR2161

Режим блокировки при пониженном напряжении (UVLO) определяется как состояние, в котором находится ИС, когда VCC ниже порога включения ИС. Блокировка пониженного напряжения IR2161 предназначена для поддержания сверхнизкого потребляемого тока до 300 мкА и обеспечения полной работоспособности ИС до того, как будут активированы выходные драйверы на стороне высокого и низкого напряжения.

Конденсатор (CVCC) заряжается током через резистор питания (RS) за вычетом пускового тока, потребляемого IC.Этот резистор заряжает CVCC до порога UVLO +, после чего IR2161 начинает работать, а выходы LO и HO становятся активными. В галогенном преобразователе важно учитывать, что шина постоянного тока полностью не сглажена и имеет форму двухполупериодного выпрямленного тока. CVCC должен быть достаточно большим, чтобы удерживать напряжение на VCC выше порога UVLO в течение одного полупериода линейного напряжения, поскольку оно будет заряжаться только на пике.

Добавлен внешний стабилитрон VZ на 16 В, чтобы избежать необходимости рассеивания мощности внутренним стабилитроном (он должен быть рассчитан на 1.3 Вт). Резистор RD, соединенный последовательно с CD, позволяет преобразователю работать от диммера с отсечкой фазы на основе симистора (переднего фронта). Когда симистор срабатывает в точке во время полупериода сетевого питания, высокое значение dv / dt позволяет протекать через этот путь большому току для быстрой зарядки CVCC до максимального напряжения VCC. Таким образом, в каждом полупериоде линии система будет получать быстрое подтягивание VCC при срабатывании дорожки в диммере. Внешний стабилитрон VZ предотвратит возможное повреждение микросхемы путем шунтирования избыточного тока на COM.Как только напряжение конденсатора на VCC достигает порога запуска, IC включается, и HO и LO начинают колебаться.

Диод начальной загрузки (DB) и конденсатор питания (CB) составляют напряжение питания для схемы драйвера на стороне высокого напряжения. Чтобы гарантировать, что источник высокого напряжения заряжается перед первым импульсом на выводе HO, первый импульс выходных драйверов поступает с вывода LO. В режиме блокировки при пониженном напряжении оба выхода драйвера высокого и низкого напряжения HO и LO имеют низкий уровень.

Операция плавного пуска

Режим плавного пуска определяется как состояние, в котором находится ИС при включении системы, когда нить накала лампы холодная.Как и любой тип лампы накаливания, дихроичная галогенная лампа имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, так что сопротивление холоду (при включении, когда лампа была выключена достаточно долго для охлаждения) намного ниже, чем сопротивление горячему при работающей лампе. . Обычно это приводит к возникновению высокого пускового тока при включении. В худшем случае это может вызвать срабатывание цепи отключения. Чтобы решить эту проблему, IR2161 включает функцию плавного пуска, схематически показанную на фиг.4.

Когда ИС начинает колебаться, частота изначально очень высока (около 125 кГц). Это приводит к снижению выходного напряжения преобразователя, поскольку ВЧ трансформатор в системе имеет фиксированную индуктивность рассеяния первичной обмотки, которая будет иметь более высокий импеданс на более высокой частоте, позволяя меньшему напряжению переменного тока появляться на первичной обмотке. Пониженное выходное напряжение, естественно, приведет к уменьшению тока в лампе, что снижает пусковой ток, тем самым предотвращая отключение цепи отключения и уменьшая нагрузку на нить лампы, а также высокий ток в полумостовых полевых МОП-транзисторах (M 1 и М 2 ).

Частота постепенно понижается от 125 кГц до минимальной частоты в течение примерно 1 с (для конденсатора CSD 100 нФ). В это время внешний конденсатор на выводе CSD заряжается от 0 В до 5 В, управляя частотой генератора через внутренний генератор, управляемый напряжением (ГУН). Значение CSD будет определять продолжительность развертки мягкого старта. Однако, поскольку он также регулирует задержки цепи отключения, значение должно быть сохранено на уровне 100 нФ для обеспечения правильной работы.

Рабочий режим

По завершении плавного пуска система переключается в рабочий режим. В это время система обеспечивает некоторое регулирование выходного напряжения преобразователя от минимальной до максимальной нагрузки. В системах этого типа желательно, чтобы напряжение, подаваемое на лампу, не превышало определенного предела. Если напряжение лампы становится слишком высоким, температура нити накала становится слишком высокой, и срок службы лампы значительно сокращается. Проблема в том, что выходной трансформатор никогда не бывает идеально подключен, поэтому всегда будет определенная степень регулирования нагрузки.Трансформатор должен быть спроектирован таким образом, чтобы напряжение лампы при максимальной нагрузке было достаточно высоким для обеспечения адекватной светоотдачи.

Следовательно, при минимальной нагрузке напряжение будет выше и может превысить максимальное желаемое напряжение лампы. Ток нагрузки измеряется через резистор считывания тока (RCS). Пиковый ток обнаруживается и усиливается внутри ИС, а затем появляется на выводе CSD в режиме компенсации напряжения. Напряжение на конденсаторе CSD будет варьироваться от 0 В при отсутствии нагрузки до примерно 5 В при максимальной нагрузке.

Это при условии, что было выбрано правильное значение резистора считывания тока для максимальной номинальной нагрузки и сетевого напряжения питания преобразователя. Это должно быть 0,33 Ом (0,5 Вт) для системы мощностью 100 Вт, работающей от сети 220–240 В. (Следует отметить, что значение резистора RCS устанавливает пределы для цепи отключения.)

В рабочем режиме частота генератора будет изменяться от примерно 30 кГц, когда VCSD составляет 5 В (максимальная нагрузка), до примерно 60 кГц, когда VCSD составляет 0 В. (нет загрузки).Результатом этого является то, что при более легких нагрузках, например, если только одна лампа мощностью 35 Вт подключена к преобразователю мощностью 100 Вт, частота будет сдвигаться вверх, так что выходное напряжение упадет ниже максимума, приемлемого для лампы. Это обеспечивает достаточную компенсацию нагрузки, чтобы гарантировать, что напряжение лампы всегда будет в допустимых пределах, но не требует сложной и дорогостоящей системы, включающей обратную связь с выходом.

Добавлен дополнительный внутренний источник тока для разряда внешнего конденсатора.Это обеспечит около 10% пульсаций на удвоенной частоте сети, если CSD составляет 100 нФ. См. Фиг. 5.

Преимущество этой частотной модуляции (или «дизеринга») заключается в том, что во время полупериода линейного напряжения частота генератора будет изменяться на несколько кГц, таким образом, проводимые и излучаемые электромагнитные излучения распространяются по диапазону частот и избегают высокой амплитуды. пики на определенных частотах. Таким образом, используемые компоненты фильтра могут быть аналогичны тем, которые используются в обычной биполярной автоколебательной системе.

РИС. 6А и 6В показаны диапазоны частот ГУН как функция температуры в рабочем режиме и в режиме плавного пуска соответственно. Изменения частоты в зависимости от температуры сведены к минимуму. Приемлемая линейность существует в рабочем режиме, тогда как в режиме плавного пуска она не нужна. Минимальные частоты одинаковы в двух режимах.

Операция отключения

IR2161 содержит двухрежимную схему отключения с автоматическим сбросом (РИС. 7), которая обнаруживает короткое замыкание или перегрузку на выходе.Ток нагрузки, обнаруживаемый на выводе CS, используется для определения этих условий. Если на выходе преобразователя произошло короткое замыкание, через полумост будет течь очень высокий ток, и система должна будет отключиться в течение нескольких полупериодов сетевого питания, иначе полевые МОП-транзисторы будут быстро разрушены из-за чрезмерной температуры кристалла. Вывод CS имеет внутренний порог приблизительно 1,0 В, поэтому, если напряжение превысит этот уровень более чем на 50 мсек, система отключится.

Задержка включена для предотвращения ложного срабатывания либо из-за пускового тока лампы при включении (этот ток все еще выше, чем нормальный при операции плавного пуска), либо переходных токов, которые могут возникнуть, если используется диммер с отсечкой фазы на основе внешнего симистора .

Существует также нижний порог 0,5 В, который имеет гораздо более длительную задержку перед отключением системы. Это обеспечивает защиту от перегрузки, если к выходу подключено чрезмерное количество ламп или если выход закорочен на конце кабеля с достаточным сопротивлением, чтобы ток не был достаточно большим для срабатывания защиты от короткого замыкания.

В этом случае также имеется чрезмерный ток в полумосте, которого достаточно, чтобы вызвать нагрев и возможный отказ, но в течение более длительного периода времени.Порог отключения при перегрузке примерно на 50% выше максимальной нагрузки с задержкой примерно 0,5 с. Это основано на форме волны тока, которая имеет синусоидальную огибающую с высокочастотной составляющей прямоугольной волны с 50% -ным рабочим циклом.

Оба режима выключения имеют автоматический сброс, который позволяет генератору снова запускаться примерно через 1 с после выключения. Это сделано для того, чтобы после устранения неисправности система могла снова начать нормально работать без отключения и повторного включения сетевого напряжения.Он также обеспечивает хорошее отображение перегрузки для конечного пользователя, поскольку все лампы, подключенные к системе, будут постоянно мигать, если подключено слишком много.

Схема отключения также использует внешний конденсатор CSD для своих функций синхронизации. При превышении порога 0,5 В на CS, CSD внутренне отключается от схемы компенсации напряжения и подключается к схеме отключения. Генератор работает на минимальной частоте, когда конденсатор CSD требуется для синхронизации цепи отключения.При превышении порога 0,5 В IR2161 быстро заряжает CSD до 4 В.

При превышении порога отключения 0,5 В конденсатор CSD заряжается от источника тока I_OL, а при превышении порога 1,2 В он также заряжается от I_SD. При превышении 1,2 В CSD будет заряжаться с 4 В до 12 В примерно за 50 мс. Когда 0,5 В превышено, а 1,0 В — нет, CSD заряжается с 4 В до 12 В примерно за 0,5 с. Время учитывает тот факт, что на выводе CS появляются высокочастотные импульсы с коэффициентом заполнения примерно 50% и синусоидальной огибающей.Значения I_SD и I_OL учитывают, что только на пике сети выходы компаратора будут высокими, и конденсатор будет заряжаться поэтапно в каждом полупериоде линии.

Если неисправность обнаруживается, но исчезает до того, как CSD достигнет 12 В, CSD разрядится до 2,5 В, а затем система вернется в режим компенсации без прерывания выхода.

Аналогично, когда система снова запускается после задержки, конденсатор CSD будет внутренне переключен обратно на схему компенсации напряжения.Если неисправность все еще присутствует, система немедленно переключит CSD обратно в цепь отключения.

IR2161 можно отключить, подав напряжение выше 0,5 В постоянного тока на вывод CS. Это приведет к тому, что система перейдет непосредственно в режим сбоя примерно через 1 мкс, так что для перезапуска системы необходимо повторно выключить и включить VCC.

IR2161 также включает функцию отключения при перегреве, которая блокирует преобразователь, когда температура кристалла ИС превышает 130-140 ° C.Предполагается, что температура кристалла будет примерно на 20 ° C выше температуры окружающей среды внутри преобразователя. В зависимости от компоновки, тепло будет передаваться от других устройств через дорожки печатной платы к ИС, повышая температуру. Такое поведение может привести к отключению ИС, если высокие температуры от полевых МОП-транзисторов передаются на ИС.

Расчет RCS

Для обеспечения эффективной работы галогенного преобразователя на основе IR2161 значение резистора RCS считывания тока рассчитывается следующим образом (см. РИС.8).

Игнорируя выходной трансформатор, мы можем предположить для этого расчета, что нагрузка подключена от полумоста к средней точке двух выходных конденсаторов и что напряжение в этой точке будет составлять половину напряжения шины постоянного тока. RMS

ICS⁡ (RMS) = PLOADVAC
напряжение шины постоянного тока такое же, как и напряжение линии переменного тока, поэтому мы можем видеть, что среднеквадратичное напряжение на нагрузке, показанной на фиг. 8 будет составлять половину среднеквадратичного напряжения линии. Нагрузка — это максимальная номинальная нагрузка преобразователя.Ток в Rcs будет вдвое меньше тока нагрузки, определяемого по формуле:
I CS (PK) = 2√ {квадратный корень из (2)} × I CS (RMS)

Поскольку нагрузка резистивная форма волны тока будет иметь синусоидальную огибающую, и поэтому пик может быть легко определен с учетом
V CS (PK) = I CS (PK) × R CS
, учитывая, что ток имеет высокочастотную составляющую с приблизительным рабочим циклом 50%:

RCS = 0.4 · VCS2 · 2 · PLOAD

Следовательно:

Для правильной работы при максимальной нагрузке пиковое напряжение должно составлять 0,4 В. Расчет можно упростить, объединив формулы,

Что можно упростить до:

0,141 × 230100 = 0,324 Ом

ПРИМЕР

Для преобразователя мощностью 100 Вт, работающего от источника переменного тока 230 В, резистор измерения тока должен быть

PCS = (PLOADVAC) 2 × RCS⁢ (100230) 2 × 0,33 = 0,062⁢⁢W

Ближайшее предпочтительное значение в диапазоне E12 — 0.33 Ом.

Рассеиваемая мощность в RCS также должна быть принята во внимание и определяется по формуле:

В данном случае:

RCS = 0,141 · VACPLOAD

Важно помнить, что резистор должен быть рассчитан на выдерживание этого тока в высокая температура окружающей среды, а также высокие токи, возникающие в течение короткого периода времени в условиях короткого замыкания.

Предпочтительное значение резистора RF фильтра составляет 1 кОм, что защищает вход CS от отрицательных переходных процессов.CF предпочтительно составляет 1 нФ, чтобы отфильтровать переходные процессы переключения, которые могут ухудшить работу схемы отключения.

Выбор выходного трансформатора

Размер сердечника и конструкция выходного трансформатора выбираются с учетом пропускной способности при максимальной нагрузке. Сердечник может быть тороидом, парой E-сердечников или любой другой формы. Соотношение витков можно легко определить по соотношению половины действующего входного напряжения сети переменного тока и требуемого выходного напряжения, которое обычно (но не всегда) составляет 12 В.Когда определено правильное количество витков первичной обмотки, легко вычислить количество витков вторичной обмотки.

Количество витков, необходимое для первичной обмотки, следует рассчитать таким образом, чтобы при минимальной частоте трансформатор не пересыпался при пиковом напряжении, то есть половине пикового напряжения шины постоянного тока.

Важно помнить, что пиковое напряжение на шине постоянного тока возникает во время диммирования с помощью переднего фронта диммера симисторного типа, когда угол включения находится на пике линии.Это связано с тем, что при срабатывании симистора возникает переходный процесс, и поэтому к напряжению шины постоянного тока добавляется дополнительное напряжение. Как правило, напряжение пробоя полевого МОП-транзистора может использоваться для расчета витков первичной обмотки, так что сердечник не будет насыщаться при минимальной частоте и максимальной температуре. Если сердечник насыщается, через полумост будет протекать большой ток, который может вызвать срабатывание защиты от короткого замыкания при подключении преобразователя через диммер.

Процедура выбора трансформатора следующая:

  • 1.Выберите правильный размер ядра для максимальной нагрузки при 30 кГц. Используйте основные данные производителя, чтобы определить максимальную пропускную способность на этой частоте.
  • 2. Рассчитайте необходимое количество витков на первичной обмотке.

Ns = 2 · Np · Vout⁡ (среднеквадратичное значение) Vac⁡ (среднеквадратичное значение)

  • Где Bmax (максимальная плотность магнитного потока в теслах) может быть получена из данных производителей сердечников для ферритового материала, работающего при температуре 100 градусов C. и Ae — площадь поперечного сечения магнитного пути в мм 2 .
  • Vpk может считаться равным 400 В, а Ton (макс.) Может считаться равным 18 мкс.
  • 3. Подсчитайте необходимое количество витков на вторичной обмотке.

Np⁡ (мин.) = Vpk · Ton⁡ (макс.) 2 · B⁡ (макс.) · Ae

  • 4. Определите индуктивность рассеяния.

Это можно сделать только путем измерения. Просто закоротите вторичную обмотку и измерьте индуктивность первичной обмотки с помощью моста LCR. Величина индуктивности рассеяния зависит от физической конструкции трансформатора: чем лучше соединены первичная и вторичная обмотки, тем ниже будет индуктивность рассеяния.Однако в этом приложении желательна некоторая индуктивность рассеяния для ограничения первичного тока, если вторичная обмотка замкнута накоротко. Также важно учитывать, что в этом случае между первичной и вторичной обмотками требуется высокое напряжение пробоя изоляции (4 кВ) для сертификации безопасности преобразователя. Это означает, что намотка первичной и вторичной обмоток близко друг к другу невозможна и, следовательно, возникнет некоторая индуктивность рассеяния.

В некоторых конструкциях выходной трансформатор специально разработан для обеспечения высокой индуктивности рассеяния для ограничения первичного тока в условиях короткого замыкания и, следовательно, для использования полумостовых полевых МОП-транзисторов меньшего размера.В этом случае первичный ток короткого замыкания может быть слишком мал для срабатывания защиты от короткого замыкания, в результате чего системе потребуется больше времени для отключения, потому что на выводе CS будет превышен только порог перегрузки. Это вряд ли вызовет какие-либо проблемы, но следует учитывать.

Предпочтительным является тороидальный выходной трансформатор, у которого вторичные обмотки распределены по как можно большей части сердечника, чтобы минимизировать индуктивность рассеяния, которая по своей природе высока в таких конструкциях.Это позволяет току, достаточному для быстрого отключения преобразователя при коротком замыкании на выходе.

Тороидальные выходные трансформаторы с готовой обмоткой можно заказать у фирм Vogt или Kaschke. Они имеют много преимуществ, включая высокую способность к пробоям изоляции благодаря литому пластиковому разделителю между первичной и вторичной обмотками.

Ток короткого замыкания

Ток короткого замыкания, возникающий в первичной обмотке, зависит от индуктивности рассеяния первичной обмотки выходного трансформатора, а также от номинала конденсаторов полумоста.Конденсаторы полумоста должны быть как можно меньше, чтобы ограничить этот ток. Однако они также должны быть достаточно большими, чтобы выдерживать ток пульсаций, то есть половину первичного тока, протекающего в каждом конденсаторе на частоте генератора IR2161.

Adaptive Dead Time

Из-за того, что напряжение на шине постоянного тока изменяется в течение полупериода сети, может потребоваться изменение мертвого времени для обеспечения плавного переключения в любое время. IR2161 имеет адаптивную систему мертвого времени, которая определяет точку, в которой напряжение на полумосте нарастает до 0 В (COM), и устанавливает высокий уровень на выходе гетеродина в этой точке.Существует внутренняя система выборки и удержания, которая позволяет использовать ту же задержку для установки высокого уровня HO после того, как LO перешел на низкий уровень. Это реагирует на цикл за циклом осциллятора и, следовательно, будет регулировать мертвое время по мере необходимости, независимо от внешних условий.

Разработчику не нужно учитывать паразитные емкости полевых МОП-транзисторов или индуктивность рассеяния в выходном трансформаторе и соответственно устанавливать мертвое время.

Система спроектирована для работы с минимальным временем простоя менее 250 нс, что должно быть достаточно низким, чтобы учесть индуктивность рассеяния выходного трансформатора и паразитные емкости полевого МОП-транзистора практического галогенного преобразователя.Если функция ADT не работает, мертвое время возвращается к предварительно установленному фиксированному значению, что в большинстве случаев предотвращает серьезные потери из-за жесткого переключения.

В случае, если напряжение на полумосте не может полностью снизиться до COM, схема адаптивного мертвого времени отключится через 1–1,5 мкс и включит соответствующий полевой МОП-транзистор, тем самым работая с жестким переключением. Это могло произойти в течение первых нескольких циклов после запуска. Это никогда не должно происходить в нормальных условиях работы, если только нагрузка не очень мала или индуктивность рассеяния первичной обмотки не является чрезмерной или присутствует излишне большой демпфирующий конденсатор.Эта система устраняет необходимость во внешнем резисторе для программирования мертвого времени и вносит свой вклад в многофункциональную природу CSD для IR2161, реализованную всего с 8 внешними контактами.

Регулировка яркости

Практически любой доступный галогенный преобразователь может регулироваться с помощью внешнего диммера с отсечкой фазы, который работает в режиме заднего фронта. Это означает, что в начале полупериода линейного напряжения переключатель внутри диммера замыкается, и сетевое напряжение подается на преобразователь, позволяя преобразователю нормально работать.В какой-то момент в течение полупериода переключатель внутри диммера размыкается, и напряжение больше не подается. Шина постоянного тока внутри преобразователя почти сразу падает до 0 В, и выходного сигнала больше нет. Таким образом к лампе прикладываются всплески высокочастотного выходного напряжения. Среднеквадратичное значение напряжения на лампе, естественно, будет изменяться в зависимости от фазового угла, при котором диммер выключается. Таким образом, яркость лампы можно легко изменять от нуля до максимальной мощности.

Диммеры задней кромки встречаются реже, чем диммеры передней кромки.Это связано с тем, что они более дорогие в производстве и должны включать пару полевых МОП-транзисторов или IGBT, тогда как диммер по переднему фронту основан на одном симисторе.

И наоборот, многие галогенные преобразователи не могут работать с диммерами по переднему фронту из-за того, что они основаны на симисторе. Однако можно спроектировать галогенный преобразователь, который будет эффективно работать с диммером на основе симистора, если уделить внимание правильной конструкции компонентов входного фильтра и обеспечить быстрое включение генератора в точке срабатывания симистора.В системе на основе IR2161 этого легко добиться за счет добавления RD и CD, которые проводят большой ток к VCC из-за высокого dv / dt, которое возникает, когда срабатывает симистор, и напряжение на шине быстро возрастает от нуля до напряжения сети переменного тока. . Если напряжение VCC упадет ниже UVLO- в то время, когда симистор в диммере выключен, мягкий пуск не будет инициирован, потому что схема плавного пуска не сбрасывается до тех пор, пока VCC не упадет примерно на 2 В ниже UVLO-. Это занимает некоторое время, так как конденсатор VCC очень медленно разряжается во время работы UVLO на микромощности.Промежуточный период называется режимом ожидания.

Во время уменьшения силы света схема компенсации напряжения вызовет сдвиг частоты вверх на углы выше 90 °, потому что пиковое напряжение на CS будет уменьшено, однако это не окажет заметного влияния на светоотдачу.

Проблема, связанная с работой галогенных преобразователей с симисторными диммерами, заключается в том, что после срабатывания симистора он будет проводить до тех пор, пока ток не упадет ниже его удерживающего тока. Если нагрузка является чисто резистивной (как в лампе накаливания, напрямую подключенной к диммеру), это, естественно, произойдет в конце полупериода линейного напряжения, поскольку ток должен упасть до нуля.В галогенном преобразователе конденсатор и катушка индуктивности размещены на входе переменного тока, чтобы соответствовать требованиям, касающимся кондуктивных электромагнитных помех. Это означает, что, когда напряжение в сети падает до нуля, все еще может протекать ток, которого достаточно, чтобы симистор оставался включенным, и поэтому следующий цикл будет продолжаться и не будет отсекаться по фазе, как требуется. Это может происходить с перерывами, приводя к мерцанию ламп. Чтобы избежать этой проблемы, необходимо убедиться, что продукт имеет минимально возможный конденсатор фильтра CF, и указать минимальную нагрузку для преобразователя.Обычно это одна треть максимальной нагрузки, чтобы избежать проблем такого рода.

Проблемы ЭМС

В комплект входит фильтр ЭМС, состоящий из конденсатора CLF и катушки индуктивности LF. Емкость конденсатора не может быть увеличена сверх определенной точки для улучшения фильтрации, так как это вызывает проблемы при диммировании с помощью диммеров с отсечкой фазы симисторного типа, т. Е. Введенный фазовый сдвиг может предотвратить падение тока симистора ниже его удерживающего тока в конце линейного напряжения. полупериод, и диммер больше не работает.Чтобы предотвратить это, доля резистивной нагрузки на выходе диммера должна быть достаточной для емкости. Хорошее практическое правило заключается в том, что на ватт максимальной номинальной мощности преобразователя следует использовать не более 1 нФ емкости, например для преобразователя мощностью 100 Вт используйте конденсатор емкостью 100 нФ. Это должно позволить диммированию работать даже при пониженных нагрузках без каких-либо трудностей. Значение индуктивности фильтра следует увеличить, чтобы уменьшить кондуктивные помехи ниже пределов применимого стандарта ЭМС.Катушка индуктивности должна иметь сердечник из порошкового железа, а не из феррита, поскольку он может выдерживать гораздо больший ток перед насыщением.

Проблемы с компоновкой

При размещении печатной платы для IR2161 очень важно учитывать следующие моменты:

  • 1. CVCC 2 должен быть как можно ближе к IC.
  • 2. CSD должен быть как можно ближе к IC.
  • 3. C 1 и C 2 следует размещать рядом с полевыми МОП-транзисторами Q 1 и Q 2 , а также рядом с RCS и первичной обмоткой выходного трансформатора, чтобы путь первичного высокочастотного тока мог быть таким, как как можно короче.
  • 4. CF следует размещать близко к IC, чтобы одна сторона могла быть очень близко к выводу измерения тока (CS), а другая сторона — как можно ближе к выводу IC COM.
  • 5. Следы, ведущие от вторичной обмотки трансформатора к выходу, должны пропускать большой ток, поэтому их следует делать как можно больше.
  • 6. Между первичной и вторичной сторонами трансформатора должны быть оставлены большие расстояния утечки и зазоры, чтобы удовлетворить требованиям пробоя изоляции 4 кВ.
  • 7. Должно быть оставлено достаточно места между дорожками, подключенными к выходам низкого и высокого уровня микросхемы. Кроме того, любые дорожки, несущие высокое напряжение от линии переменного тока или шины постоянного тока, должны иметь достаточное расстояние от дорожек низкого напряжения, чтобы предотвратить возможность возникновения дуги.

Дополнительное описание управляющей ИС IR2161 можно найти в Ser. № 10 / 443,525, как указано выше.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает дополнительные функциональные возможности для ИС управления IR2161, описанной выше.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 — блок-схема, а фиг. 2 — схематическая диаграмма применения ИС галогенного драйвера IR2161;

РИС. 3 — диаграмма состояний, изображающая режимы работы IR2161;

РИС. 4 — схема плавного пуска;

РИС.5 — схема разряда внешнего конденсатора;

РИС. 6А и 6В — графики, показывающие частотные диапазоны ГУН как функцию температуры в рабочем режиме и в режиме плавного пуска соответственно;

РИС. 7 — двухрежимная схема отключения с автоматическим сбросом;

РИС. 8 — схема, содержащая резистор считывания тока;

РИС. 9 — схематическая диаграмма первого варианта осуществления изобретения;

РИС. 10 — схематическая диаграмма второго варианта осуществления изобретения;

РИС.11 — схематическая диаграмма третьего варианта осуществления изобретения, включая функцию самозатухания;

РИС. 12 и 13 показывают сигналы в схеме управления по фиг. 11;

РИС. 14 — схематическая диаграмма четвертого варианта осуществления изобретения, включая устройство для управления схемой управления с помощью системы шины DALI;

РИС. 15 — схематическая диаграмма пятого варианта осуществления изобретения, который регулирует напряжение как функцию частоты; и

фиг.16 — схематическая диаграмма шестого варианта осуществления изобретения с регулированием выходного напряжения путем отсечки фазы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 9 показывает модификацию схемы, показанной на фиг. 2. Резисторы управления затвором RB 1 и RB 2 предусмотрены между выходами HO и LO и соответствующими полевыми МОП-транзисторами Q 1 и Q 2 .

Также виден зарядный насос, состоящий из CSNUB, подключенного к двум диодам, DCP 1 и DCP 2 , который подает ток обратно от полумоста (VS) к VCC и поддерживает питание IC после того, как он был изначально завелась.Такая компоновка устраняет необходимость для RS подавать весь ток на VCC, что потребовало бы рассеивания RS около 2 Вт в системе с питанием 220 В переменного тока. Это было бы нежелательно, так как мощность 2 Вт, рассеиваемая из-за тепла внутри преобразователя, значительно увеличивает повышение температуры. При выборе значения RS существует компромисс между рассеиваемой мощностью и способностью преобразователя запускаться при подключении к диммеру, установленному на очень низкий уровень. Когда диммер установлен близко к минимуму и питание преобразователя включено, на шине постоянного тока будет появляться только небольшое напряжение, поэтому RS должен быть достаточно малым, чтобы обеспечить достаточный пусковой ток для VCC.Однако чем меньше значение RS, тем больше мощности он рассеивает. Следует отметить, что приведенные выше соображения важны для системы 220 В переменного тока, но в системе 120 В переменного тока не требуется подкачки заряда, и RS может подавать VCC, не рассеивая значительную мощность. Другие соображения, такие как высокий первичный ток, становятся более проблематичными в системе 120 В переменного тока.

В этой конструкции скорость нарастания при необходимости может быть легко увеличена за счет увеличения емкости демпфирующего конденсатора.Это, однако, может привести к невозможности полного нарастания напряжения VS при пониженных нагрузках, поэтому CSNUB следует поддерживать как можно более низким, но достаточно высоким, чтобы поддерживать подачу заряда для VCC. Часть тока питания может также обеспечиваться через RD и CD, позволяя подкачке заряда обеспечивать только его часть, и, следовательно, позволяя значению CSNUB быть на уровне 220 пФ.

Дополнительный резистор RCSD, показанный пунктирными линиями на фиг. 9 будет обсуждаться ниже.

Защита от разомкнутой цепи

В некоторых конструкциях было обнаружено, что полевые МОП-транзисторы перегреваются в условиях постоянного разрыва цепи.Это во многом зависит от размера полевых МОП-транзисторов и величины демпфирующего конденсатора CSNUB. В конструкции, показанной на фиг. 10 значение CSNUB может быть очень маленьким, чтобы позволить схеме адаптивной мертвой выдержки работать в максимально широком диапазоне нагрузок. В этом случае полезно увеличить ток питания VCC током от RD и CD, чтобы его было достаточно для работы IR2161 и окружающих схем.

Также известно, что, когда нагрузка снижается ниже определенного уровня, функция адаптивного мертвого времени в IR2161 больше не может работать из-за того, что напряжение VS больше не падает полностью до COM, а вместо этого начинает звучать в колебании.В этом случае мертвое время становится фиксированным значением по умолчанию приблизительно 1,2 мкс. Когда нет нагрузки, может произойти жесткое переключение полевых МОП-транзисторов, потому что коммутация невозможна в этом состоянии. Следовательно, высокое значение dV / dT возникает в VS, вызывая большие переходные токи, протекающие через CSNUB и паразитные емкости в полевых МОП-транзисторах. Поэтому в конструкции с более высокой мощностью, где полевые МОП-транзисторы должны иметь больший размер кристалла для поддержки тока, паразитные емкости выше, и значение CSNUB также должно быть выше, чтобы обеспечить больший ток питания, необходимый на VCC для обеспечения необходимый привод ворот.В этой ситуации переходные токи в полевых МОП-транзисторах при разомкнутой цепи вызывают серьезный перегрев и возможное повреждение. Поэтому был разработан метод, который позволяет при разомкнутой цепи запускать функцию защиты от короткого замыкания ИС и заставлять ее переходить в режим автоматического перезапуска 50 мс и 1 с, предотвращая тем самым перегрев полевых МОП-транзисторов.

Конденсатор COC может иметь небольшую величину, например 100 пФ, чтобы минимизировать добавленную дополнительную демпфирующую емкость, и ROC может быть порядка Ом, например.г. 10 Ом для развития пика напряжения, достаточно высокого для прохождения через диод DOC, который может быть 1N4148. Переходные напряжения будут заряжать CF выше порога короткого замыкания в условиях полного жесткого переключения и заставят IR2161 отключиться, как если бы произошло короткое замыкание. Значения COC и ROC выбраны таким образом, чтобы в нормальных рабочих условиях напряжение, развиваемое на аноде DOC из-за dV / dT на VS, когда происходит мягкое переключение, было недостаточно для срабатывания защиты от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

Было обнаружено, что если основная галогенная цепь на фиг. 2 подвергается непрерывному короткому замыканию, полевые МОП-транзисторы Q 1 и Q 2 будут постепенно нагреваться при нормальной работе с самовозвратом. В конечном итоге полевые МОП-транзисторы могут достичь очень высокой температуры и выйти из строя. Этот эффект усугубляется тем фактом, что по мере увеличения температуры полевого МОП-транзистора значение RDS (вкл.) Также увеличивается, что приводит к дополнительным потерям и еще большему нагреву.В некоторых конструкциях, где на полевых МОП-транзисторах нет радиаторов, это может быть проблемой.

Резисторы управления затвором RB 1 и RB 2 на РИС. 9, эффективны для предотвращения возникновения высоких значений dv / dt, которые могут привести к пропуску импульсов на выходе HO в условиях короткого замыкания. Если возникнет такая ситуация, цепь отключения не сможет правильно работать в IR2161. Выбор резисторов управления затвором зависит от используемых полевых МОП-транзисторов. В некоторых случаях было обнаружено, что 33 Ом более надежны, чем 22 Ом.Компромисс заключается в том, что полевые МОП-транзисторы будут немного нагреваться, чем больше резисторы управления затвором. Эффективные значения резистора управления затвором могут быть определены путем испытаний системы, управляющей нагрузкой короткого замыкания в течение нескольких минут, чтобы определить, что температура полевого МОП-транзистора остается в допустимых пределах, а работа остается стабильной.

Thermal Shutdown

Одним из простых способов избежать перегрева полевых МОП-транзисторов во время длительного короткого замыкания является использование функции теплового отключения IR2161.Если полевые МОП-транзисторы достигают достаточно высокой температуры, часть тепла передается через медные дорожки печатной платы к кристаллу самой ИС. Если кристалл станет достаточно горячим, сработает тепловое отключение, и ИС отключится до того, как МОП-транзисторы будут повреждены. Это отключение фиксируется до тех пор, пока линейное напряжение не будет повторно включено.

Этот метод во многом зависит от очень хорошей теплопроводности между ИС и силовыми полевыми МОП-транзисторами. Чтобы оптимизировать это, медная дорожка от вывода VS до двух полевых МОП-транзисторов может быть сделана короткой и обеспечена как можно большей площадью меди.

Эффективность этого метода во многом зависит от типа используемых полевых МОП-транзисторов и компоновки печатной платы. Также может быть полезно, чтобы полевые МОП-транзисторы имели радиаторы.

Увеличение времени возврата в исходное состояние

Снова обратимся к РИС. 9, время сброса схемы выключения значительно увеличивается за счет добавления резистора RCSD с высоким сопротивлением между выводом CSD IR2161 и VCC. Это эффективно увеличивает время, необходимое для разрядки конденсатора CSD с 12 В до 2,5 В во время фазы сброса последовательности отключения.Это незначительно влияет на время, необходимое ИС для отключения при коротком замыкании, но увеличивает время перезапуска с 2 секунд до нескольких секунд. Резистор на 22 мегабайта продлит время сброса, не препятствуя сбросу микросхемы в целом.

Таким образом, нагрев силовых полевых МОП-транзисторов в условиях непрерывного короткого замыкания снижается за счет предоставления устройствам большего времени для охлаждения между периодами, когда система работает и подает высокий ток. Таким образом можно значительно замедлить нагрев устройств в этом состоянии.

Отключение с фиксацией

В конструкциях, где силовые переключатели малы и не способны выдержать состояние непрерывного короткого замыкания, решение состоит в том, чтобы сделать отключение с фиксацией, так что напряжение питания должно быть отключено, а затем снова включено, чтобы система, чтобы снова начать работу.

IR2161 имеет функцию отключения с фиксацией, которая может быть активирована путем подачи напряжения выше 9 В на вывод CS в течение более 1 мкс. Этот порог слишком высок, чтобы позволить использовать функцию отключения с фиксацией IR2161 на основании напряжения на штырьке считывания тока или напряжения, возникающего на ROC в схеме, показанной на фиг.10. Цель этой функции заключалась в том, что она должна активироваться внешней схемой в специализированных приложениях, где доступно более высокое напряжение повреждения.

Следовательно, была разработана дополнительная схема (см. Фиг. 11), в которой используется небольшой SCR (SCR 1 ), подключенный от VCC к COM, который может быть настроен на отключение в случае короткого замыкания. Задержка добавляется через R 9 и C 5 , чтобы гарантировать, что система никогда не отключится из-за пускового тока при включении, которое происходит, если лампы холодные.Этот метод отключения с защелкой подробно описан в следующем разделе, описывающем схему саморегулирования.

Self Dimming

В некоторых приложениях необходимо, чтобы электронный трансформатор регулировался с помощью встроенного потенциометра. Это просто реализовать в традиционной биполярной автоколебательной схеме, но не так просто с IR2161.

Схема, показанная на фиг. 11, однако, оказался очень эффективным. Он может обеспечить диммирование без мерцания от 100% до нулевого уровня мощности.Добавлен недорогой двойной компаратор IC (IC 2 ), который имеет выходы с открытым коллектором или стоком. Дополнительная схема может питаться от VCC без потребления чрезмерного тока, хотя значение RS может потребоваться уменьшить примерно до 56 кОм (может потребоваться более низкое значение) для обеспечения необходимого дополнительного тока. Форма волны линейного нарастания (см. B на фиг. 12-13), которая синхронизирована с полупериодом линейного напряжения, показанным позицией G на фиг. 12, генерируется на CT. Этот сигнал подается на положительный вход второго компаратора IC 2 , где отрицательный вход представляет собой управляющее напряжение постоянного тока, полученное от потенциометра RV 1 (G на фиг.13), генерируя на выходе прямоугольный сигнал с синхронизацией по линии с переменным рабочим циклом. Когда на этом выходе высокий уровень, вывод CS поднимается выше порога короткого замыкания через D 6 , вызывая отключение IR2161. Для того, чтобы эта схема работала, задержка отключения должна быть значительно уменьшена, и поэтому CSD должен быть уменьшен, например, до 1 нФ. Параллельный резистор RSD на 1 мегабайт также добавлен для обеспечения быстрой разрядки CSD, когда напряжение с D 6 снова падает.R 8 имеет достаточно низкое значение для достаточно высокого напряжения, чтобы появиться на CS, когда выход компаратора высокий, с учетом того, что RF эффективно обеспечивает понижение 1 кОм до COM. R 8 не должно быть ниже, чем необходимо для обеспечения около 1,5 В на CS, когда выход компаратора высокий, чтобы минимизировать ток, потребляемый от VCC.

Эта функция затемнения работает очень хорошо, но также может предотвратить срабатывание защиты от короткого замыкания. Чтобы преодолеть этот недостаток, была добавлена ​​внешняя схема защиты от короткого замыкания.В случае короткого замыкания SCR 1 сработает и снизит VCC ниже порога UVLO-, отключив IR2161. Ток от RS будет поддерживать ток удержания SCR 1 , так что питание переменного тока необходимо будет отключить, а затем снова включить, чтобы схема снова заработала.

В показанном здесь примере было реализовано затемнение по заднему фронту (см. R на фиг. 13), так как это создает меньше гармоник на форме волны переменного тока и требует меньшей фильтрации.Можно обеспечить диммирование по переднему фронту, используя ту же схему, поменяв местами входы второго компаратора IC 2 .

Реализация DALI с IR2161

DALI (Digitally Addressable Lighting Interface) — это метод регулирования яркости через последовательную цифровую шину DALI BUS, который может быть реализован в системе с использованием расширения схемных концепций, описанных в предыдущем разделе Самозатемнение . См. Фиг. 14. Секция схемы, содержащая сдвоенные компараторы, больше не нужна и может быть заменена микроконтроллером IC 2 .Доступен широкий выбор микроконтроллеров, многие из которых содержат очень полезное дополнительное оборудование, такое как компараторы, которые могут использоваться, например, для реализации схемы отключения в микроконтроллере вместо дополнительной схемы, как показано на фиг. 11. Один порт ввода-вывода микроконтроллера будет подаваться через диод D 6 на вывод CS IR2161 для включения и выключения IR2161. Значение CSD будет, например, 1 нФ, а RSD будет, например, 1 мегабайт. Резисторы R 3 и R 4 , отделяющиеся от шины постоянного тока на катодах D 1 , D 2 и D 6 на фиг.11, может использоваться для обеспечения обнаружения пересечения нуля цикла линейного напряжения. Было бы целесообразно ограничить сигнал стабилитроном 5,6 В (не показан), чтобы предотвратить возможное превышение напряжения на входе микроконтроллера 10 .

Кроме того, питание 5 В поступает от VCC для микроконтроллера. Вероятно, это можно было бы реализовать с помощью простого резистора и стабилитрона. Важно, чтобы микроконтроллер всегда был запитан, даже когда система выключена, хотя в этом состоянии он может находиться в спящем режиме с низким энергопотреблением.При необходимости к выходному трансформатору можно добавить вспомогательную обмотку, чтобы обеспечить дополнительный ток питания VCC, когда система работает, и когда она используется (см. Фиг. 14), зарядный насос больше не нужен.

Что касается программирования микроконтроллера, можно использовать код, очень похожий на тот, который используется в эталонном дизайне балласта DALI IRPLDIM2 International Rectifier, доступном от International Rectifier. Одно важное изменение, которое необходимо сделать, будет заключаться в том, что выход ШИМ, который управляет уровнем диммирования, должен быть синхронизирован с частотой сети и использоваться для управления выводом IR2161 CS, непосредственно обеспечивающим диммирование с отсечкой фазы.Это позволяет получить затемнение без мерцания.

Схема, показанная на фиг. 14 показано, как часть схемы DALI из эталонного комплекта IRPLDIM2 может быть вставлена ​​в электронный трансформатор на основе IR2161. Программное обеспечение, которое управляет эталонным дизайном IRPLDIM2, может быть легко адаптировано для работы в этом случае. Схема, показанная на фиг. 14 является лишь примером того, как может быть реализован DALI, а другие эффективные реализации могут быть разработаны специалистами в данной области техники.

Кроме того, эта реализация использует микроконтроллер для функции выключения. Сигнал от CS считывания тока подается на один из портов ввода-вывода PIC16F628. Этот микроконтроллер можно настроить так, чтобы входы RA 0 и RA 3 формировали входы компаратора, и поэтому напряжение, установленное делителем R 6 / R 7 , устанавливает порог для измерения тока. Также рекомендуется увеличить значение CF, чтобы удалить высокочастотную составляющую сигнала, чтобы микроконтроллер легче контролировал пиковый ток.Программное обеспечение может быть запрограммировано на отложенное выключение и автоматический перезапуск, если это необходимо, вместо простого полного выключения.

Компенсация линейного напряжения

Компенсация линейного напряжения обычно не предусмотрена в электронных трансформаторах. Для оптимальной работы лампы должны работать с правильной номинальной мощностью, что означает, что среднеквадратичное выходное напряжение трансформатора должно быть в разумных пределах. Поскольку в любом электронном трансформаторе есть некоторая степень регулирования нагрузки, в действительности большинство конструкций могут обеспечивать правильное выходное напряжение в диапазоне нагрузок от 20% до максимума, но только при условии, что входное напряжение переменного тока является фиксированным.Следовательно, трансформатор, рассчитанный на 230 В переменного тока, будет обеспечивать низкую светоотдачу при питании от сети 220 В переменного тока и перегружать лампы, сокращая срок службы лампы при использовании от источника питания 240 В переменного тока.

В некоторых высокопроизводительных приложениях может быть желательно ввести некоторую дополнительную регулировку, которая позволяет трансформатору работать в диапазоне входного напряжения, а также нагрузки. Самый эффективный способ сделать это — добавить на входной каскад повышающий преобразователь с регулируемым коэффициентом мощности, который обеспечит плавную и регулируемую шину постоянного тока.Такие входные предварительные регуляторы обычно используются в электронных балластах для люминесцентных и HID-приложений и основаны на стандартных недорогих ИС управления коэффициентом мощности. Недостаток в том, что требуется дополнительная катушка индуктивности.

Этот подход позволил бы использовать простую схему электронного трансформатора, как показано на фиг. 9 или фиг. 10, который нужно добавить к задней части, где требуются только изменения коэффициента трансформации выходного трансформатора и, возможно, значения RCS.

Регулирование по частоте

Схема, показанная на РИС.15 показывает метод регулировки выходного напряжения путем опускания вывода CS, когда напряжение увеличивается до определенной точки. Это приведет к увеличению частоты и, в результате, выходное напряжение снова упадет из-за индуктивности рассеяния первичной обмотки выходного трансформатора.

Метод, используемый для измерения выходного напряжения, основан на обнаружении пиков и является достаточно точным для применения. Напряжение постоянного тока создается на C 7 , что примерно пропорционально среднеквадратичному выходному сигналу трансформатора.Это напряжение делится (R 4 , R 5 , R 6 ) и подается на IC 3 , недорогой промышленный программируемый стабилитрон с допуском 1%. Опорное напряжение составляет 2,5 В, при превышении которого устройство проводит от катода к аноду, как обычный стабилитрон. Когда IC 3 проводит ток, в диоде оптоизолятора UI появляется ток, в результате чего оптотранзистор включается и опускается на вывод CS IR2161.

Эта схема также предотвращает нормальную работу схемы отключения IR2161, что делает желательным добавление схемы защиты на основе внешнего SCR, показанной на фиг.11.

Результаты работы, полученные для этой схемы, сильно зависят от величины индуктивности рассеяния выходного трансформатора, потому что чем больше индуктивность рассеяния, тем больший сдвиг напряжения будет получен при регулировке частоты. Точность метода измерения выходного напряжения также является важным фактором, влияющим на характеристики этой схемы.

Регулирование путем поэтапной резки

Другой подход показан на фиг. 16, в котором диапазон регулировки выхода может быть любым, что требуется, потому что выходной сигнал срезается по фазе, как в схеме самоуменьшения по фиг.11. Способ по фиг. 11 может дать лучшую производительность, чем способ регулировки частоты, показанный на фиг. 15. Метод регулировки частоты позволяет только ограниченную регулировку выходного напряжения, тогда как метод среза фазы может обеспечить регулировку выходного напряжения от нуля вольт до максимума, определяемого отношением витков понижающего трансформатора.

Измерение выхода с помощью дополнительной обмотки

Также можно избежать использования оптоизолятора для измерения выходного напряжения, добавив дополнительную обмотку к выходному трансформатору.Это обеспечивает очень дешевый метод получения изолированного напряжения обратной связи, но не может обеспечить напряжение обратной связи, которое идеально сочетается с вторичной обмоткой, и поэтому возникает ошибка.

Этот метод измерения можно было бы использовать со схемой, показанной на фиг. 15 или фиг. 16 и отказаться от оптоизолятора. Этот метод может быть достаточно точным в зависимости от требований к производительности конструкции. Он имеет дополнительное преимущество, так как его также можно использовать для подачи некоторой мощности для управления VCC, и, следовательно, зарядный насос может быть удален, а RS — увеличен.

Хотя настоящее изобретение было описано применительно к его конкретным вариантам осуществления, многие другие вариации и модификации и другие применения станут очевидными для специалистов в данной области техники.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *