Alimentare cu comutare amplificator: diagramă

Iată o diagramă foarte simplă de alimentare cu comutare cu IRS2153D pentru amplificatoare audio de mare putere, eficiente până la 500 de wați. Această sursă de alimentare înlocuiește transformatorul mare și condensatoarele mari de filtrare găsite în sursele de alimentare pentru amplificatoare audio (hi-fi și PA). Iată diagrama și explicațiile detaliate pentru tehnicienii pasionați în electronică.

Atenție: acest ansamblu este destinat să funcționeze direct pe rețea! Tensiunea rețelei este periculoasă !

Schema sursei de comutare pentru amplificator cu IRS2153D

În primul rând putem prezenta diagrama acestei surse de alimentare ultra simple, ultra ușoare și ultra compacte:

Alimentare de comutare a amplificatorului de la 200W la 500W: diagramă cu IRS2153D

Notă: diagrama prezintă un IRS2153, dar este de preferat să utilizați un IRS2153D.

Diagrama a fost simplificată pe cât posibil pentru a garanta cea mai mare ușurință de implementare.

Redresarea sectorului

Tensiunea de rețea este rectificată printr-o punte standard cu diode. O siguranță 4A 250V vă protejează instalația electrică în caz de scurtcircuit sau întrerupere a alimentării. Această punte cu diode poate fi recuperată de la majoritatea surselor de alimentare staționare pentru computer ATX. Trebuie să reziste la cel puțin 4A și 600V pentru a avea o marjă suficientă. Nu are nevoie de radiator.

Nu există nici o filtrare a paraziților care sunt trimiși înapoi la rețea (nu există filtru de rețea bazat pe inductor de mod comun și condensatori X). Acest lucru nu interferează deloc cu funcționarea sursei de alimentare și nici a unui amplificator alimentat de această sursă de alimentare.

Schema sursei de comutare: schema de intrare

Rezistorul R2 limitează curentul de pornire la pornire și, de asemenea, forța tranzitorie pentru Mosfets Q1 și Q2 care văd un cvasi-scurtcircuit atunci când condensatoarele de ieșire C7 și C8 sunt încă goale. Prin urmare, se recomandă insistent să puneți R2 și releul care îl ocolește după aproximativ o jumătate de secundă, sau chiar puțin mai puțin. R2 poate fi în jur de 100 ohmi, dar 47 ohmi sau 68 ohmi va merge bine.

Releul trebuie să fie deschis inițial: trebuie să fie conectat la contactele sale „NU” (normal deschise). Pe un multimetru, nu ar trebui să existe nicio continuitate între contactele utilizate aici. Releul trebuie să fie de 48V: de fapt, deoarece curentul furnizat bobinei sale este limitat în funcționare la aproximativ 10mA (limitează R6), trebuie ales un releu de 48V. Rezistența bobinei este de aproximativ 5 până la 6 kOhms. Un releu de 24V are nevoie de curent dublu pentru a avea 24V pe bobina sa. Rezistorul R3 trebuie reglat pentru a avea între 40V și 50V pe bobina releului de funcționare. Aveți grijă, veți lua această măsurare sub putere !

Exemple de relee de 48V de utilizat

Unele modele de relee mici pot funcționa la 24V deoarece bobina acestor relee mici consumă mai puțin curent (aproximativ 10mA). Prin urmare, R3 este acolo doar pentru a garanta tensiunea corectă pe bobină. Cu cât R3 este mai mic, cu atât este mai mică tensiunea pe bobină. Cel puțin 80% din tensiunea nominală este necesară pentru a asigura un contact bun al releului. Dacă aveți doar 35V pe bobina unui releu de 48V, nu este bine (în acest caz creșteți R3 la 15k, 22k etc.).

Tensiunea continuă pe C2 și C3 începe de la zero și crește rapid (se încarcă pe R2). De îndată ce această tensiune este suficientă pentru ca curentul care trece prin R6 să fie suficient pentru comutarea releului, R2 este scurtcircuitat. Releul ar trebui să comute după mai puțin de o secundă și R2 nu ar trebui să se încălzească deloc. Dacă nu, verificați puterea.

R4 și R5 echilibrează tensiunile de pe C2 și C3. Puteți alege orice valoare între 150 și 470kOhms. Este un ansamblu clasic pentru o sursă de alimentare cu comutare pe jumătate de punte. Majoritatea surselor de alimentare ATX utilizează acest tip de structură. Veți înțelege, această sursă de alimentare este inspirată de sursele de alimentare ATX! Pentru a limita ondularea, alegeți minimum 470uF. Tensiunea pe C2, precum și pe C3, ar trebui să fie de aproximativ 160V. Între + și - a podului, există aproximativ 320V. Atenție: veți efectua în continuare această măsurare sub putere !

R6 vede aproximativ 250V la bornele sale și disipează aproximativ 3 wați, iar temperatura crește la o temperatură între 80 și 100 ° C aproximativ. Dacă acest lucru vă deranjează, puteți pune două rezistențe de 10k 10W în serie. De asemenea, putem adăuga un LED (sau doi, sau trei.) În serie cu R6 pentru a vizualiza tensiunea. Câțiva volți de cădere de tensiune pe LED-uri sunt neglijabile în comparație cu 250V pe R6. Atenție la direcția LED-urilor sau a LED-urilor, desigur! Dacă doriți să reduceți disiparea prin creșterea valorii sale (de exemplu, 27k), IRS2153 nu va mai fi alimentat suficient de îndată ce tensiunea de alimentare scade puțin (rețeaua electrică la 200-210V.). R6 trebuie să fie între 15k și 24k pentru a face un compromis bun între puterea disipată și marja la tensiunea de intrare de rețea.

R2 și R6 sunt desenate în galben pentru a indica faptul că sunt rezistențe de putere.

Alimentare cu comutare: control prin IRS2153D

Partea principală a sursei de comutare are loc în cele 2 tranzistoare și controlul este realizat de un IRS2153D. IRS2153D este un circuit de comandă dedicat jumătăților de poduri. Conține un oscilator intern a cărui frecvență este reglată de RT și CT. Aici, cu 22k și 1nF, frecvența de comutare este de 31kHz, o valoare perfect adaptată transformatoarelor recuperate în sursele de alimentare ale computerului. Pentru mai multe detalii despre IRS2153D utilizat ca sursă de alimentare de acest tip:

IRS2153 conține o diodă zener internă care limitează tensiunea de alimentare la aproximativ 15,3V. IRS2153 este alimentat de R6, care furnizează aproximativ 10mA. Comparativ cu 0V primar (piciorul 4), sursa de alimentare trebuie să fie în jur de 15V (măsurarea trebuie făcută între piciorul 1 și piciorul 4 al IRS2153).

Schema sursei de comutare a amplificatorului: etapa de control cu IRS2153D

Tranzistoarele Mosfet Q1 și Q2 sunt controlate printr-un ansamblu rezistor și diodă în paralel. Aceasta prelungește conducerea (încărcarea rețelei prin rezistorul de 100 Ohm) în timp ce descărcarea rețelei se face prin diodă și, prin urmare, este rapidă. Puteți alege dioda 1N4148 sau LL4148 (versiunea CMS a 1N4148). În ciuda timpului mort integrat în IRS2153, aceste seturi de rezistențe și diode sunt necesare pentru a evita o conducere simultană tranzitorie a celor două tranzistoare (tragere prin).

C6 este condensatorul bootstrap. Ar trebui să alegeți un condensator 1uF din ceramică sau plastic de cel puțin 25V. Având în vedere curenții tranzitori de înaltă frecvență, este necesar să se evite utilizarea unui condensator chimic.

La fel și pentru C5 care servește ca sursă de alimentare decuplată de IRS2153. C5 trebuie amplasat cât mai aproape de IRS2153.

Dacă doriți cu siguranță să evitați IRS2153 pentru a comuta sursa de alimentare de comutare, puteți utiliza, de asemenea, inteligent un inductor de mod comun ca transformator de impulsuri pentru a conduce tranzistoarele MOSFET. Acest truc face posibilă utilizarea unui circuit integrat oarecum specific. Iată schema deja dovedită:

Comutarea tranzistoarelor de alimentare

Tranzistoarele Q1 și Q2 asigură tăierea tensiunii. Ar trebui să alegeți cel puțin tranzistoare 400V și 10A. Aici, 20N60C3 fac 659V și 20.7A, ceea ce asigură o marjă suficientă, precum și o încălzire limitată datorită Rdson scăzut. Conduțiile respective sunt furnizate în opoziție de fază (uneori una, alteori cealaltă) de către IRS2153. Acestea trebuie să fie montate pe un radiator și să fie izolate una de cealaltă de o mașină de spălat și izolatoare din silicon sau mica și pastă termo-conductoare. Putem conecta radiatorul la canalul de scurgere (cutie) al Q1, deoarece acest potențial este stabil. Drenajul Q2 este, la rândul său, în punctul fierbinte, doar Q2 este izolat. Radiatorul ar trebui să măsoare aproximativ 5 x 5 cm.

Condensator în serie cu transformatorul primar

C4 este un condensator nepolarizat 1uF 250V. Asigură supraviețuirea C2 sau C3 în cazul unei defecțiuni a tranzistorului. Mai mult, dacă ciclul de funcționare nu ar fi de 50%, ar apărea și o tensiune pe C4. Tensiunea medie pe primarul lui T1 (și pe cel secundar!) Este întotdeauna zero. Tensiunea pe punctul rece al primarului (între T1 și C4) nu este deci nimic altceva decât tensiunea medie la ieșirea Q1 și Q2 (punctul fierbinte al primarului). Deoarece ciclul de funcționare este de 50% și tensiunea este echilibrată pe C2 și C3, tensiunea pe C4 este scăzută (+/- 10V maxim măsurat la voltmetrul în poziție DC).

Exemplu de condensator 1uF 250V.

C4 joacă, de asemenea, un rol în comutarea tranzistoarelor Q1 și Q2, influențând ușor forma tensiunii pe transformatorul primar. Trebuie să alegeți cel puțin 1uF și 250V.

Și despre C4 în special:

Despre transformator:

Transformator de alimentare cu comutare

Transformatorul este specific pentru o sursă de alimentare cu jumătate de punte. Avem tot interesul să îl scoatem dintr-o sursă de alimentare ATX pentru PC sau pe care nu o mai folosim. Unii entuziaști vor putea anula înfășurarea secundară a transformatorului și o vor reface în întregime. Este o chestiune de maxim 10 la 20 de ture. deci fezabil într-un timp rezonabil. Inductanța primară este de aproximativ 2mH până la 5mH aproximativ.

Pe partea secundară, puteți alege să vă adaptați la un transformator de alimentare ATX recuperat. În acest caz, va fi necesar să conectați masa și diodele la bornele corecte ale transformatorului, în funcție de tensiunea dorită. Putem obține pe multe transformatoare +/- 28V, +/- 40V și +/- 56V aproximativ (acesta este un secundar cu 7 spire, 10 spire și 14 spire).

Transformatorul de putere ATX a răsucit manual pentru a ajunge la tensiunea de ieșire corectă

Dacă sunteți interesat, puteți arunca o privire la un articol mai detaliat:

Tensiunea secundară este rectificată cu diode ultrarapide. Rectificarea este de fapt un dublator de tensiune în care se rectifică jumătatea de undă pătrată pozitivă și jumătatea de undă pătrată negativă. Pentru a evita montarea pe un radiator (mai obositor), ne putem mulțumi să punem 2 MUR420 în paralel montate la 1cm unul de celălalt. Distribuie curentul destul de bine, având în vedere cuplajul termic destul de bun. Aceste seturi de 2 MUR420 pot fi înlocuite cu un singur MUR1520 montat pe un radiator (o placă de 3 x 3cm este suficientă).

C7 și C8 sunt condensatori chimici care netezesc tensiunea de ieșire. Trebuie să alegeți minimum 2200uF dacă doriți să evitați accidental o tensiune care ar crește cu mult peste tensiunea nominală. Acest lucru se întâmplă atunci când sarcinile inductive (difuzorul) trimit energie înapoi în sursa de alimentare. Acesta este fenomenul de pompare a autobuzelor, în special probabil să apară la amplificatorii de clasa D.

Dacă sursa de comutare nu este conectată la nimic, C7 și C8 vor rămâne încărcate mult timp. Putem adăuga un rezistor în paralel cu C7 și C8 pentru a asigura o descărcare (de exemplu, alegeți între 47k și 470k).

Siguranțele 6.3A sau 8A pot fi, de asemenea, adăugate în serie cu ieșirile, precum și LED-uri în serie cu un rezistor pentru a indica tensiunile de ieșire. Rezistența în serie poate fi între 22k și 100k.

Și iată-l, tensiunea de ieșire echilibrată este utilizată pentru a vă alimenta amplificatorul. !

Reglarea tensiunii de ieșire a sursei de comutare

Această sursă de comutare nu are reglarea tensiunii de ieșire. Se comportă ca o sursă de alimentare convențională a transformatorului de 50Hz și condensatori mari. Aceasta permite cea mai mare simplitate (nu există buclă de feedback bazată pe o referință de tensiune cu diodă zener sau TL431 și optocuplator). La încărcare maximă, tensiunea scade cu 10-20%, ceea ce este destul de acceptabil.

Productia de surse de comutare pentru amplificatoare

Unele prototipuri au fost deja realizate, puteți vedea un exemplu mai jos:

Bonhour, am probleme pentru a găsi un releu potrivit. Pentru că 48v sunt foarte multe. Aveți o referință specială pentru a-mi comunica? Aștept cu nerăbdare să vă citesc.

Bună ziua, aș dori să vă informez că primul circuit IR2153 montat pe jumătate de punte nu poate funcționa. O diodă lipsește între pinii 1 și 8 de tipul 1N4937 (recuperare rapidă). În plus, condensatorul (pompa de încărcare) nu are valoarea corectă. Tensiunea condensatorului trebuie să fie mai mare decât tensiunea de intrare DC. Sau 400Vdc pentru o intrare de 230Vac și 250Vdc pentru o intrare de 120Vac. Valoarea condensatorului poate fi între 0,1 și 0,22 uF.

Bună, aveți dreptate, IR2153 necesită o diodă externă. Cu toate acestea, așa cum se arată aici, IRS2153 nu necesită o diodă externă. Acest lucru face mai ușor de utilizat. În ceea ce privește condensatorul bootstrap, tensiunea de alimentare este de aproximativ 15,4V (zener intern al IRS2153) sau 15,6V (zener intern al IR2153). Deci condensatorul bootstrap va vedea această tensiune amputată de un prag al diodei externe (IR2153) sau de o pierdere Mosfet (IRS2153). Rezistorul care alimentează IR (S) 2153 limitează curentul și permite funcționarea la 15,4V sau 15,6V. În diagramă, este R6 în serie cu bobina releului care joacă acest rol. În ceea ce privește valoarea, probabil că o putem reduce într-adevăr la 100nF. Verificați ondularea sursei de alimentare IRS2153. cordial

Bună ziua, am creat recent acest feed și am o problemă pe care nu o pot rezolva. Am obținut cu osciloscopul semnalele dreptunghiulare de 33kHz în intrarea și ieșirea transformatorului când ieșirea nu a fost conectată la diode și condensatori de ieșire. Adăugând acestea, din păcate am primit doar 4v continuu (în loc de 35v), apoi nimic de atunci. Capacitatea de ieșire este de 5500 uF în loc de 1100 uF, dar după verificarea MOS nu sunt arse. Am un al doilea cip, dar nu vreau să-l grill dacă problema este acolo, aveți o sugestie? Mulțumesc foarte mult pentru circuit în ciuda tuturor

Bună Hugo Hugo49, pot fi diode care nu sunt suficient de rapide (nu ar trebui să folosiți niciodată diode standard pentru rectificarea secundară). De asemenea, puteți face un test conectând un rezistor direct la tensiunea pătrată de-a lungul transformatorului secundar. Tensiunea arterială nu trebuie să scadă prea mult. În ceea ce privește valorile de 5500uF sau 1100uF, acest lucru nu este critic. Puteți pune în special un bec cu halogen de 40 până la 60W în serie cu ansamblul dvs. pentru a limita curentul tras și pentru a evita astfel ruperea (pentru teste). cordial