9zip.ru - технологии для людей
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.

Схема импульсного анодно-накального преобразователя на IR2153
нажми для увеличения

Кратко 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.

Импульсный анодно-накальный блок питания на IR2153

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.


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.

Печатная плата блока питания

ibp2.zip (.lay6)

27.10.21 ср, 14:57
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.
28.10.21 чт, 16:35
С правой части 2 платы с транзисторами одна чуть слабее вторая наоборот чуть мощней, 3я плата с права должна устанавливаться параллельно транзисторам и перпендикулярно до платы на которой они напаяны (как плата будет стоять, перпендикулярно, показал наглядно двумя красными прямоугольниками на платах транзисторов). С левой части, в жолтом квадрате установлено 2 конденсатора я предусмотрел как вертикальную, так и горизонтальную установку, провода с них должны подключатся на плату шим. Анодный дроссель 0,014Гн
16:42
Дроссель для накала получился по расчётам 23.7мкГН, выходного трансформатор излишне большой поэтому советую пересчитать под свой сердечник. Насчёт фильтра и стабилизатора сетевого напряжения начиная с резистора R1 и до диодного моста Br1 у меня собраны навесным монтажом. Как главный совет могу дать такой: проверяйте сначала ir2153 ведь если она не рабочая транзисторы могут бахнуть, (можно сделать выход с ир2153 через развязывающий трансформатор). Ну и всю схему изначально включать через лампу накаливания.
16:50
Моточные данные не укажу, рассчитывал через Lite-CalcIT. Как уже сказал мощность ферита излишняя мы используем ферит ER 42/22/15 способный выжать 1.4квт на частоте 30кгц и мы выкачиваем с него 60-65 ват из чего получаем излишние габариты + стоимость ферита и невероятно огромный запас поэтому транзисторы и не грелись.
23.11.21 вт, 1:06
Фотографию бы
27.11.21 сб, 2:29
Сейчас не могу, но некоторые намоточные фотографии и данные уже добавил в архив 3й версии платы, дописал в файле некоторые нюансы где-то 1-5 декабря скину как сессия закончится ато нас вернули на обычную форму обучения и начался кипиш времени почти что нет.
1.12.21 ср, 18:12
прикольно - два идентичных коммента с интервалом в 5 дней. бот, что-ли?
23:59
глюки движка сайта

комментировать

02 декабря 2021
Ещё вариант от Александра

Советы 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
Схема для проверки IR2153Ш55Расчёт для Ш55
Дроссели фильтра питанияТрафареты печатных платEI33Расчёт для EI33

3.12.21 пт, 7:09
А можно уточнить про бумагу для печати чеков? Она чего, термочувствительна что ли?
8:31
Поскольку у меня струйный принтер я использую прозрачную плёнку для фотографий и фоторезист, данный метод намного точнее чем метод ЛУТ, но и сложнее, в данном случае не принципиально как травить плату.Саму плёнку я заказал у китайцев да и фоторезист тоже обошлось около 160грн если умножить на 2.5 будет в рублях ну если у вас лазерный принтер вам будет намного проще и дешевле, но трафареты одноразовые и нужно внимательно следить за тем как он отпечатается.Чеки не пойдут нужна спецбумага стоит копейки на али.
9:50
В 5м пункте я указал чеки или термо бумагу с той причины, что обязательно нужно проверить температуру на транзисторах диодах и шим генераторе поскольку они могут выйти из строя от перегрева, до и для подбора радиатора для транзисторов.
14:07
покажите пожалуйста как всё должно выглядеть в собранном виде
6.12.21 пн, 2:00
Присоединяюсь к просьбе.

комментировать

51 нравится? 12

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:
Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора
Электронный дроссель для лампового усилителя
Ламповый усилитель на одной лампе 6Ф5П



Есть вопросы, комментарии? Напиши:

Имя
Комментарий
Длина текста:
число с картинки
Правила прочитал(а)

Комментарии: 123

Саня04 дек 2021 13:45
Всё абсолютно верно tl494 полноценный контроллер и позволит к примеру выкачать лампы по типу гу50 или можно психануть и попробовать сделать бп для гу70 или гк71 тут суть в стабилизации выходного напряжения и мощности, именно то чего ir2153 не умеет.

Гость03 дек 2021 11:49
Тут ведь такое дело. IR2153 - это просто генератор. А TL494 - это полноценный ШИМ-контроллер. Схема на первой микросхеме скорее всего выбрана из-за своей простоты, а на второй она будет избыточной. Хотя лично я не знаю, какие конкретные требования к данному блоку питания, просто мимо проходил.

Саня03 дек 2021 10:02
Ещё хотелось бы сделать этот бп на tl494 или sg3252 там есть защита по току и напряжению от линии 6в можно было б сделать обратную связь для коррекции мощности или тока, вообще звучит заманчиво и интересно, я заказал tl494 когда придут попробую может выйдет что-то дельное.

Саня02 дек 2021 16:43
При перезагрузке сайта иногда появляется 2й комент, скорее всего это из-за моего ноута я не закрываю вкладку этого сайта и при открытии сообщения дублируются(не уверен). Да отправлю на почту всё из-за программы all in one, там сборник программ для намотки и расчётов частоты.
Вот прямая ссылка на эту программу.

LA01 дек 2021 23:55
Пишет "Этот файл нельзя открыть, так как он нарушает Условия использования." Можете прислать на почту?

Саня01 дек 2021 13:48
От, архив поновее.
https://drive.google.com/file/d/1_XEUI3ZMY9pexru4V7RWRNynNZ_fD2W8/view?usp=sharing

LA25 окт 2021 18:56
Присылайте на почту или на файлообменник, выложим. И фото, если есть.

Саня25 окт 2021 11:02
Протупил и купил транс на 55х28х21, вкратце с него можно выжать до 800 ват. Сейчас собираю усь на 2х 6н2п и 4х 6п14п не дво-такт, просто лампы запаралелены по 2 для транса твз1-9 модернизированного. Поэтому есть ограничения по размеру бп, а именно 120х39х90 смог схему генератора и 2 транза уместить в габарит 38х32х22 без входного фильтра и стабов, поскольку потребовалось всё сжать, схема вышла модульной. Но, к сожалению, не знаю как поделится схемой. Сейчас есть lay.6 если кто-то из администрации или авторов читает то пусть отпишутся я скину им платку, авось кому-то пригодится.

LA28 авг 2021 15:12
К сожалению, печатная плата для этой конструкции не сохранилась. А может быть это и к лучшему, т.к. она получилась слишком большой.

Алексей28 авг 2021 9:13
Здравствуйте. Можно печатную плату?

LA17 июн 2021 10:35
Про оригинальные и поддельные полупроводники на Али можно почитать здесь, там же есть ссылка на магазин с оригинальными компонентами.

Гость14 июн 2021 20:44
Мягкий старт делают при больших выходных ёмкостях, в несколько тысяч микрофарад. Попробуйте найти транзисторы из блоков питания электроники. Оригинальные IRF740 на Али стоят 700р за 10 шт. Лампочки на 60 Вт мало, нужно хотя бы 150.

Юрий В.13 июн 2021 12:50
Может быть транзисторы - я действительно купил их на алиэкспресе, но вроде нормальная маркировка, лампочку ставлю на 60 вт,но это при настройке, поищу емкости рекомендованные в фильтр, а ни кто не пробовал мягкий старт с изменением частоты IRки, может быть это поможет. Я уже готов пуститься во "все тяжкие", но воплотить мечту - дело чести военного пенсионера.

Виталий13 июн 2021 12:40
Чтобы не жечь транзисторы, можно в разрыв сетевого питания поставить лампочку на 200 Вт или хотя бы предохранитель. Также замечу, что на выходе все конденсаторы должны быть LOW ESR.

Гость13 июн 2021 12:07
Если транзисторы оригинальные, а не китай, то должно работать. Это же обычный двухтактный блок питания. Я бы ещё проверил расчёты и намотку силового трансформатора.

Юрий В.13 июн 2021 10:38
Я планирую ИБП для стерео РР на 6П14П, (ну нет подходящего железа на силовик), уж очень интересно запустить усь на импульсном блоке.

Юрий В.13 июн 2021 10:21
IRF740, мягкого старта нет.

Гость13 июн 2021 1:31
Какие мосфеты?

Юрий В.13 июн 2021 0:32
Прежде чем решился написать сжег 10 мосфетов, с накалом проблем нет 2х6П1П и 6Н1П все отлично, а вот высокое ну ни как не идет: мост на 5408, дроссель около 7 мГн, и электролит... - если 22 мкф нормально, но добавляешь емкость и силовые выбивает. Транс на зеленом кольце 40 мм. Что можно придумать?

MKS06 мар 2021 20:49
Резистор R4 великоват, нужно в 3-4 раза меньше, иначе тока хватать не будет.
Номинал затворных резисторов увеличить, либо впихнуть эмиттерный повторитель.
С учетом погрешности расчета транса +- трамвайная остановка (снаберная цепь на выходной обмотке будет обязательна, на входной - смотреть по ослику.
Указанный "Преобразователь" не защитит от 100 герцовой составляющей, - лепить электронный дроссель.
На мощностях до 200 ватт, размеры законченного преобразователя будут не особо меньше сетевого транса на эту же мощность, так что выигрыш от импульсника сомнительный.

Комментарии: 123

Пользовательские теги: ибп для лампового усилителя импульсный блок питания для лампового усилителя [ 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.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты
Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и ретро электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети, компьютеры и программы Сотовые операторы Инструкции


Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета - в одном месте!

 8.12 Две модификации таймера с энкодером
 7.12 Кодовый замок
 4.12 Самодельный электромеханический замок "ANTAR SL21"


Рассылка для радиолюбителей


22.10 Портативные болгарочка и сварочник
18.1 SIM-карты с безлимитным интернетом
18.6 Powerbank за 321p






Новые видео: