9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Импульсный анодно-накальный преобразователь на IR2153 для лампового усилителя
| Материал этой статьи требует обязательного допиливания. И твоя помощь в этом нужна очень сильно. |
После
фейла с обратноходовым анодным преобразователем мы обратились к прямоходовым. Изучив вопрос и проведя эксперименты, стало понятно, что оптимальным вариантом здесь является двухтактный преобразователь. Если использовать полумостовую топологию, то не требуется первичная обмотка силового трансформатора со средней точкой. А если на выходе не экономить диоды и поставить полноценный мостик, то и во вторичке тоже не требуется средняя точка. И фазировку соблюдать не нужно, мотай, как хочешь. И количество выходных напряжений можно делать любым: как вторички намотаешь, столько напряжений и будет. Таким образом, можно получить:
- высокое анодное напряжение - 250..450В 0,2А
- напряжение накала - 6,3В 3А
- напряжение для цифрового показометра
Проще всего реализовать такой преобразователь можно на популярной микросхеме IR2153 по типовой схеме включения. При её использовании не нужна дополнительная обмотка на трансформаторе для самопитания. Единственным неудобством является отсутствие режима "мягкого" старта у данной микросхемы. С этим придётся смириться, ведь если реализовывать что-то подобное, то теряется важное преимущество - простота схемы, и, как следствие - компактность печатной платы. А ещё здесь можно наконец-то применить 200-вольтовые электролитические конденсаторы, которых, наверное, у каждого накопилось с полведра.
Ещё одной особенностью является отсутствие стабилизации выходных напряжений: при изменении напряжения сети, они также будут плавать. Оно и неудивительно, ведь IR2153 - это не ШИМ-контроллер, а всего лишь что-то вроде таймера NE555 с выходным каскадом. Реализовать тут стабилизацию непросто. Но ради справедливости стоит напомнить, что обычные источники анодного и накального напряжений на "железном" трансформаторе ведут себя в таких случаях аналогично.
Раз уж мы упомянули "железные" трансформаторы, то стоит заметить, что импульсные анодно-накальные преобразователи почему-то непопулярны. По-крайней мере, нам не удалось найти таких конструкции в интернете. Есть правда несколько примеров построения подобных блоков питания на основе электронных балластов. Считается, что импульсное питание в ламповых конструкциях - это "не труъ". Хотя, на фотографиях законченных усилителей "на продажу" иногда видно, что некоторые товарищи успешно применяют импульсные блоки питания в своих конструкциях.
нажми для увеличенияКратко пройдёмся по схеме блока питания. Резистор R4 предназначен для запуска микросхемы. Во время работы он нагревается, поэтому мощность должна быть не менее 2Вт. Цепочка R5C9 - времязадающая, определяет частоту работы микросхемы. В данном случае - это 30кГц. Чем выше эта частота, тем выше требования к ферриту трансформатора и силовым транзисторам. Стабилитроны в затворах этих транзисторов защищают, во-первых, сами затворы от выбросов напряжения, которые, как говорят, бывают у IR2153 во время работы, а, во-вторых, - защитят саму микросхему в случае пробоя транзисторов.
Расчёт силового трансформатора проведён для магнитопровода
ER 42/22/15 N87 без зазора и диодов с падением напряжения 1 вольт:
- первичная обмотка: 31 виток проводом диаметром 0,6мм
- вторичная обмотка анодного напряжения на 250В 80...200мА: 55 витков проводом диаметром 0,25мм
- накальная обмотка: 2 витка диаметром 1мм
И тут начинается интересное: расчётное количество витков накальной обмотки - 1,79, т.к. нецелое. Намотать такое невозможно, поэтому программа округлила это число до 2. При этом номинальное напряжение получается 7,3 вольта.
По этой причине пришлось увеличить количество витков в первичке с 31 до 40, тогда при двух витках накальной обмотки получились как раз нужные 6,3 вольта. Первичку можно сделать и с отводами, а печатную плату спроектировать так, чтобы перемычками можно было выбирать нужное количество витков.
Выбор нужного анодного напряжения выбиратеся аналогично: вторичка сделана с отводами, нужный отвод подключается при помощи джампера.
Следует заметить, что у данного блока питания напряжения на холостом ходу выше, чем под нагрузкой. Поэтому стоит выбирать электролитические конденсаторы с запасом по напряжению. И проводить замеры, разумеется, также следует под нагрузкой. В простейшем случае анодной нагрузкой может служить лампочка накаливания на 220В 25Вт, а накальной - "цементный" резистор на 2,2-4,7 Ом.
Выходной каскад у IR2153 весьма слабый, силовые транзисторы нужно тщательно выбирать. Общепринято ставить сюда IRF740, но их ещё надо поискать. Помимо таких очевидных параметров, как напряжение и ток, следует выбирать транзисторы с малым зарядом затвора. В нашем случае подошли китайские FQPF13N50 с Aliexpress. Честно говоря, особых надежд на них не было, т.к. они куплены за копейки и имеют признаки перемаркировки. Однако, в данной схеме заработали даже без нагрева.
Мы нашли готовую разводку печатной платы в интернете и взяли от неё высоковольтную часть. Эта идея оказалась не самой лучшей, потому что разведена эта плата под какие-то специфические плёночные конденсаторы в фильтре питания - ни один из имеющихся туда не влез. Поэтому пришлось собирать блок питания пока без них.
Так как печатная плата для преобразователя достаточно компактная, она не позволяет установить электролитические конденсаторы большой суммарной ёмкости как на входе, так и на выходе. По этой причине пульсации с частотой 100Гц всё равно будут присутствовать в выходном напряжении. Для лампового усилителя это очень критично, и наращивание сглаживающих ёмкостей здесь - не лучшее решение в виду габаритов и дороговизны.
Для устранения пульсаций предлагается использовать так называемый "
электронный дроссель", который полностью их убирает.
При работе на упомянутую выше нагрузку, преобразователь показал хорошую работу. А наличие джамперов выбора анодного напряжения делает его унинверсальным для применения практически в любом ламповом усилителе.
IR2153
феррит EE42
27 октября 2021
Вариант печатной платы от Александра:На плате разведён генератор ШИМ и часть выходного каскада. В моём случае конденсаторы имели крайне большие габариты, поэтому схема входного фильтра паялась навесом. Компоненты не подписывал, потому как интуитивно понятно, что где должно стоять, в моём случае все резисторы были на 0.5-1 Вт кроме резистора R4 номиналом 71 к - он должен быть на 2 Вт. Также из нюансов: конденсатор С11 в моём случае плёнка, весьма габаритный, если есть возможность, то лучше заменить на керамику.
ibp2.zip (.lay6)
комментировать
02 декабря 2021
Ещё вариант от АлександраСоветы новичкам перед началом:
1) Будьте предельно осторожны: на плате присутствует высокое напряжение, не суйте пальцы и/или прочие конечности, не замыкайте выходные обмотки.,нормальной защиты от КЗ для генераторов ir2153 нету, только триггерные, что усложняют схему. Если надо защиту - ищите другой генератор ШИМ.
2) Если у вас другой ферритовый сердечник, не спешите покупать те, что указаны на сайте, поищите в закромах и прогоните нужные напряжения и наиболее доступный для вас лакированный провод. Возможно, у вас уже есть всё что нужно. Также транзисторы irf740 можно заменить на 840 или им подобные, главное брать с небольшим напряжением открытия, ведь чип ir2153 имеет слабый выход.
3) Трансформатор нужно мотать плотно виток к витку, все обмотки должны мотаться в одну сторону.
4) Чип ir2153 сначала следует проверить, не поленитесь собрать простой тестер, либо переделать схему ШИМ генератора под него.
5) Всю схему проверять изначально низким напряжением 12 - 15 В, потом - через лампу накаливания во избежание фейерверков. При мощных входных конденсаторах лампа должна вспыхнуть и погаснуть, после чего многофункциональным пальцем можно ОСТОРОЖНО потыкать по транзисторам и микросхеме ШИМ для проверки нагрева (если в палец не встроена функция пирометра или есть другая причина, тогда подойдёт бумага для печати чеков, либо внешний пирометр).
БП3 изменения
1) Конденсатор С11 стоит заменять на керамику только если частота не более 60кгц.
2) Резистор R1 заменён на подстроечный много оборотистый, вместе с конденсатором С9 регулировать частоту от 30 до 100 кГц, но больше 60кгц задирать не советую если, феррит не лучшего качества. Сопротивление 5к задаёт частоту около 60 кГц, по стандарту должно быть 10к, данный регулятор нужен для идеальной подстройки частоты.
3)Добавлен фильтр по питанию 2х вариантов сдвоённого сетевого фильтра (фото прилагается)
4)Добавлены расчётные данные трансформаторов Е55/28/21 а также более доступных из компьютерных БП EI33 (фото прилагается) для сравнения габаритов.
ibp3.zip- БП.lay6
- ИБП2.lay6
- ИБП2.2.lay6
- ИБП3.lay6
нажми, чтобы увеличить
комментировать
12 мая 2022
Продолжение от Александра:БП3.2 изменения
Поскольку я собирал свою плату 2жды начиная с 1й версии, и после неё собирал 3ю, то я допустил некие косяки.
1) Исправлен косяк с перемычками: во-первых, они были перепутаны местами, во вторых одна из перемычек была подключена в обход конденсатора, расположенного на плате ШИМ.
2) Раздвинул некоторые дорожки, убрал токоограничивающий резистор.
Извиняйте что так долго не отвечал, но после НГ была научная конференция на моём факультете, а поскольку я участвую на автомеханическом и инженерном факультетах, меня как одного из участников поднапрягли просто слов нет, в любом случае, вот схема там новые, надеюсь у всех всё заработает с первого раза.
Теоретическая часть:
Для увеличения мощности нужно увеличить количество транзисторов, при этом пересчитав резисторы для открытия транзисторов. ir2153, конечно, живучая, но измываться над ней не стоит.
При постройке на генераторах tl494 или sg3525 стоит ввести обратную связь, а в идеале ещё и дроссель групповой стабилизации.
ibp3_2.zip (.lay6)
нажми, чтобы увеличить
комментировать
73 нравится?
20 30.05.2017 ©
9zip.ru Авторские права охраняет Роскомнадзор
| Понравилась статья? Робот Вертер говорит: поделись с друзьями! |
|
Хочешь почитать ещё про ламповый звук? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Ещё один усилитель на 6Н5С Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора Усилитель на 6П9 - вариант ПокемонЕсть вопросы, комментарии? Напиши:
| Гость | | 20 авг 2024 16:06 |
Тяжеловаты эти транзисторы для микросхемы.
| LA | | 17 авг 2024 12:24 |
Так это, получается, не анодник, а накальник? А ключи не с aliexpress? Под нагрузкой такой же нагрев?
| Ninth9 | | 17 авг 2024 12:15 |
... Я собрал макет который из 12 делает 6 вольт и обнаружил что ключи греются сильнее чем должны по моему мнению.
| LA | | 17 авг 2024 11:22 |
Т.е. из 12 вольт получается анодное напряжение?
А трансформатор расчитан тоже на 12 вольт по первичке?
| Ninth9 | | 17 авг 2024 7:49 |
Так и питаю я макет от 12 вольт.
| LA | | 16 авг 2024 23:45 |
Ключи не слишком низковольтные для такой схемы?
| Ninth9 | | 16 авг 2024 20:24 |
Вообще нужен анодник на киловатт-полтора. Но так как я в импульсной технике не шарю я начал с макеток. Собрал преобразователь на IR2153 и IRFZ44n, схема аналогична авторской за исключением питания мс, сердечник от дежурки компьютерного бп, измеренная частота 65КГц, напряжение питания 12в на выходе 6в. Всё работает, но ключи сильно греются. Ключи без радиаторов.
Вот и у меня возник вопрос. Почему так сильно греются ключи?
| LA | | 16 авг 2024 12:51 |
Анодник от 12 вольт? Повышающий чтоли?
| Ninth9 | | 16 авг 2024 10:02 |
Здравствуйте. Нужен анодник.С иип раньше не работал, поэтому сначала собрал макет работающий от 12В на irfz44. Всё заработало с полпинка но ключи греются за 50°С. Микросхема холодная, трансформатор холодный, мост холодный. Потребление холостого хода 0.2а, частота 65КГц. Подскажите пожалуйста, почему такой сильный нагрев?
| Михаил | | 18 июл 2023 7:45 |
Нужны ли дроссели на выходе?
| LA | | 17 июл 2023 12:52 |
Автор применил лампу накаливания в качестве нагрузки потому, что она была под рукой, а высокоомных мощных резисторов не было.
| Виктор | | 16 июл 2023 9:13 |
У автора лампочка всего на 25 Вт. Ну пусть бросок тока будет пятикратный. Это 570 мА и мгновенная мощность в 140 Вт. При КПД в 50% пусковой ток транзисторов будет 0.9 ампер. Запас по току пятикратный у диодного моста и десятикратный у транзисторов.
И это я ещё взял самый наихудший вариант расчёта, в реальности токи будут намного меньше.
noob, Гость спрашивал про вашу нагрузку, при которой у вас нет просадки напряжения. У вас получилось 30 Вт, для такого преобразователя это мало, просадка и должна быть небольшой. Автор же нагружал на всю катушку, поэтому и у него просадка и была.
| noob | | 16 июл 2023 6:06 |
насчёт применённой автором нагрузки я как-то тоже не совсем понял... почему автор применил низкоомную лампу накаливания? чтобы что? чтоб проверить пыхнет или нет? или протестить на выносливость к большим пусковым токам? внутреннее сопротивление лампы составляет килоомы же... а большинство -- десятки килоом. или планировалось триодное включение ламп?
Лично я тестировал на нагрузке в 5,2к, что при Еа 390вольт значит 29,25Вт. Делаю для РР на 6п6с, но этот же БП будет позже использован и для РР на 4х 6L6. И вот я хоть убейте не понимаю нафига тест лампой накаливания... любая радиолампа в холодном состоянии НЕ ПРОПУСКАЕТ через себя какой-либо ток ВООБЩЕ! Микротоки не в счёт. Накальную обмотку -- согласен. Эту ещё и не только так тестировать надо. Но анодную-то зачем?
| Гость | | 15 июл 2023 11:56 |
Какая нагрузка?
| noob | | 15 июл 2023 4:43 |
Цитата:
"... Следует заметить что у данного блока питания напряжение на холостом ходу выше чем под нагрузкой."
Вот тут интересно, а если трансформатор намотать с большим запасом по мощности, что тогда? а то я сдуру намотал анодное в два провода 0,28(под 130Вт примерно) и для стабилизированного накала ещё а 24вольта со средней точкой по два провода диаметром 0,8 на плечо.. ну и первичка в 1мм. и это всё на несчастный ER35/21/11 и на частоту 70кГц... и что-то я такого эффекта как у автора статьи не наблюдаю совсем... Попробуйте сами:
ER35/21/11
I - 36 витков проводом 1мм, разделена пополам, с экранами
II - 54витка в два провода 0,28мм(мост)
III - 5витков в 4 провода 0,8мм(под стабилизированный накал и другие нужды)
И частота 68-70кГц
| noob | | 13 июл 2023 3:47 |
134Вт на 100кГц. Не знаю мало ли это, но меня пока устраивает) единственное щас поднапрягло что не получается нормальный транс намотать и из-за этого уже три пары MDP18N50 спалил.. теперь только разбросы по параметрам остались.. не уверен что такое можно в двухтакт ставить
| Гость | | 10 июл 2023 22:52 |
100 кГц на малой мощности можно. Кстати, в компьютерных БП в основном двухтактные преобразователи.
| Виктор | | 09 июл 2023 20:46 |
"чё это выше 60кгц..."
Я не спец, но могу предположить что дело в принципе преобразования. Здесь применён двухтактный преобразователь в котором сердечник работает с перемагничиванием. А в компьютерных блоках обычно стоят прямо- и обратноходовые преобразователи в которых феррит только периодически намагничивается и размагничивается без изменения полярности потока.
Может быть я и не прав, спорить не буду.
| noob | | 09 июл 2023 15:49 |
а чё это выше 60кгц не желательно? жедезо от трансов с компьютерных БП даже ломанное на 100кГц полёт нормальный
| noob | | 22 июн 2023 8:56 |
одного не понял.. эта программа, LiteCalcIT, она рассчитывает выходные характеристики преобразователя уже по постоянке или это указывается выходное напряжение трансформатора?
если выходное напряжение трансформатора, то почему автор указал 6,3вольт, как будто собирается накалы питать напрямую от транса, без выпрямления
Пользовательские теги: анодно накальный ибп анодно накальный блок питания своими руками схема [ Что это? ]
Дальше в разделе Ламповый звук hi-end и ретро электроника:
Индикатор уровня на ИН-13, Простой, но эффектный и просто красивый показометр для лампового усилителя на газоразрядном индикаторе ИН-13.
Александр, очень интересно, но могли бы Вы описать назначение, место и порядок установки данных плат? А также моточные данные трансформатора и характеристики дросселя на выходе.