9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Преобразователь на TOPSwitch с высоковольтным выходом

Здесь описан печальный фейл. Посочувствуй и погрусти вместе с нами. Дай совет, как всё исправить.

О преобразователях напряжения на замечательных микросхемах серии TOPSwitch (TOP222-TOP225) на нашем сайте рассказывалось уже не раз. Несмотря на то, что в настоящее время они являются морально устаревшими, конструирование блоков питания на них - одно удовольствие. Схемы получаются очень простыми и надёжными; спалить такую - это надо очень постараться. Микросхема в компактном трёхвыводном корпусе, маскирующаяся под транзистор, имеет все необходимые защиты, и, в то же время - проста, как три копейки и весьма эффективна.

Почти всё о блоках питания на TOPSwitch уже рассказано, но на тот случай, если кому-то будет лень искать, мы повторим основные тезисы, кратко пройдясь по схеме.


NTC-термистор R6 защищает схему от броска пускового тока. На супрессоре (стабилитроне) VR1 и диоде D1 выполнена снабберная цепь, принимающая на себя высоковольтные выбросы с трансформатора. Данный вариант снаббера имеет свои особенности в виде повышенного количества помех из-за резкого открытия стабилитрона, но он подкупает своей простотой. К тому же, этот вариант имеется в даташите на микросхему. Обычно здесь используют диод FR207, но в даташите имеется и вариант с указанным на схеме ультрафастом.

Обмотка 2 питает микросхему через оптрон, служащий также для обратной связи по напряжению. В даташите фигурирует напряжение на ней 12 вольт, им мы и задались при расчётах. Однако, напряжение с этой обмотки мы решили снимать на прямом ходе, так оно будет более предсказуемым, ведь блок питания предполагалось сделать регулируемым.

Теперь мы подходим к самому главному. Данный блок питания задумывался, как высоковольтный. Обычно применение микросхем TOPSwitch ограничивается выходным напряжением 100 вольт, и программа PI Expert 4 считает только до этого предела.

По этой причине трансформатор пришлось рассчитать в программе Flyback 8.1. Обмотки получились следующими:

• 1: сетевая, 90 витков 0,3 мм
• 2: самопитание + ОС, 5 витков 0,3 мм
• 3: выходная, 230 витков 0,3 мм

При высоком выходном напряжении, а оно должно регулироваться в диапазоне 250-350 вольт, на диоде получится очень высокое обратное напряжение, поэтому требования к нему - самые высокие. Мы выбрали самый высоковольтный диод, который смогли найти - 1500 вольт, 10 ампер.

С питанием цепей обратной связи также есть свои особенности, и, опять же, из-за высокого выходного напряжения. Для этих целей мы сделали онлайн-калькулятор для расчёта резистора PC817. Из-за большого падения напряжения, резистор R2 должен быть достаточно мощным. Стабилитрон VR2 защищает следующие ниже него цепи от возможного повреждения высоким напряжением, т.к. электроизоляционные параметры компонентов на это не рассчитаны. Резистор питания TL431 (который устанавливается параллельно светодиоду PC817) мы не ставили, т.к. схема работает и без него, потому что всегда под нагрузкой. В качестве тестовой нагрузки использовался цементный резистор сопротивлением 10 кОм.

Первое включение схемы дало старт-стопный режим работы - перегрузка. К сожалению, у микросхем TOPSwitch нет возможности управлять защитой по току. Причиной оказался конденсатор C7 и его высокий зарядный ток. Даже уменьшение ёмкости этого конденсатора втрое не помогло. Только полное его удаление из схемы позволило запустить блок питания.


Печатная плата: top_hv.lay6

К сожалению, микросхемы серии TOPSwitch не предназначены для построения высоковольтных преобразователей из-за высоких токов в первичной цепи в момент пуска. Без "электролита" на выходе этот блок питания не имеет смысла. Однако, собрав его, мы узнали о многих особенностях построения высоковольтных обратноходовых преобразователей.

Возможное решение проблемы здесь - замена TOP225 на привычную UC38xx. А данный блок питания можно переделать в обычный понижающий, в котором TOPSwitch работают превосходно.

Работающее решение: двухтактный блок питания на IR2153 с высоковольтным выходом для лампового усилителя.

Понравилась статья? Штрилиц говорит: поделись с друзьями!