Amarok

Moje motorka

Návody

Download

Guestbook

Jednoduchý nestabilizovaný spínaný zdroj s IR2153

POZOR! I přes jednoduchost zdroje by se do něj neměli pouštět začátečníci, většina obvodu je spojena se sítí a při špatné konstrukci se může na výstup dostat nebezpečné síťové napětí
Hned na začátek upozorňuji, že zdroj je bez stabilizace a slouží především jako náhrada transformátoru (třeba pro halogeny) a hlavně není zkratuvzdorný. Na druhou stranu je to jednoduchý zdroj, který je schopný dodat poměrně velké výkony. Jiný typ zdroje - s UC384x je zkratuvzdorný, stabilizovaný a je pro většinu účelů vhodnější (do cca 150W).

Jeden známý mě nedávno požádal o vytvoření zdroje 24V/8A, po pomyšlení na hmotnost a cenu transformátoru jsem se rozhodl postavit velice jednoduchý spínaný zdroj. Tento spínaný zdroj je vhodný pro všechny použití včetně nenáročného audia, výstup není stabilizovaný a tudíž výstupní napětí závisí na napětí v síti a trochu i na zátěži (platí, že čím je vyšší pracovní frekvence, tím je větší rozdíl mezi napětím naprázdno a napětím při plné zátěži). Účinnost spínaného zdroje při plné zátěži je zhruba 90%.

Princip spínaných zdrojů je obdobný jako u síťových, pouze se používá mnohem vyšší frekvence střídavého napětí, což umožňuje použít transformátor velmi malých rozměrů. V tomto případě je zdrojem střídavého napětí s vysokou frekvenci polo-můstek řízený obvodem IR2153. Veškeré údaje potřebné pro návrh zdroje si můžete spočítat v tomto prográmku.

Zapojení je prakticky katalogové, pouze doplněné o některé nutnosti. Srdcem zdroje je IR2153 - polo-můstkový budič MOSFETů (popř. IGBT) zapojený dle katalogu a pracující na frekvenci okolo 60KHz (tu je nutné přizpůsobit konkrétnímu transformátoru, většina feritů je vhodných tak do 50KHz při rozumném sycení, frekvence se mění pomocí R4 a C6), jako výkonové spínací prvky je nejvhodnější použít STP9NK50Z (popř. IRF830 pro malé výkony nebo IRF840, který má stejné parametry jako STP9KN50Z), filtrační elektrolyt C4=2 až 10uF*[výkon zdroje] na napětí 350V nebo 400V, můstek usměrňující síťové napětí na proud dle výkonu stejně jako vstupní filtr, tranzistory jsou na malém chladiči, diody na sekundáru na poněkud větším chladiči. Odpor R5 vytváří minimální zátěž a zamezuje vzrůstu napětí naprázdno, jeho hodnota se přizpůsobí tak, aby na něm byla cca 1W ztráta. C10 chrání tranzistory před vysokým dU/dt, jeho hodnota by měla být taková, aby při plné zátěži bylo na výstupu polo-můstku lichoběžníkové napětí, při běhu naprázdno tato podmínka pravděpodobně nebude dodržena. R3 je možné použít větší (až cca 68K), ale musí být dostatečně malý, aby na C5 bylo 15V. Ve schématu se předpokládá, že MOSFETy mají zabudovanou zenerku, pokud ji nemají, musí se mezi G a S dát zenerka 15 až 18V. Kondenzátor C9 musí být kvalitní a na 105°C, pokud neseženete kvalitní, tak je lepší dát např. paralelně 3 obyčejné na 105°C. Kondenzátory typu X2, Y2 a indukční filtr tvoří filtr proti rušení, je možné tyto součástky vynechat, ale nedoporučuji (vynecháním indukčního filtru a jednoho X2 kondenzátoru se vcelku nic nestane).
Pro jiné výstupní napětí nebo výkony se musí změnit C4, C8, C9, L, všechny diody kromě D5 a transformátor.
Transformátor je u mě navinut na feritovém jádru E42 BEZ vzduchové mezery, nejdříve vineme primár 35závitů drátem 0,7mm, potom sekundár 11závitů trojitě drátem 0,7mm a nakonec zbytek primáru - 35závitů drátem 0,7mm. Mezi sekundárem a primárem musí být dostatečná izolace. Při návrhu je nutné se vyhnout stavu, kdy pracovní frekvence je blízko rezonační frekvence transformátor-C8 (pokud je C8 dostatečně velký, tak není problém). Tlumivka L je buď železoprachový toroid třeba z ATX zdroje, nebo feritový toroid u kterého stačí méně závitů, tlumivka nesmí být moc velká (pro zdroj 24V/8A je horní hranice cca 20uH, tlumivka 1uH sníží namáhání elektrolytů na polovinu), docházelo by pak k moc velkému úbytku napětí při velké zátěži. Pro zvýšení účinnosti zdroje je lepší použít jednak diody s menším úbytkem napětí (třeba MUR1520, nebo nějaké schottky, třeba MBR20100) a také jiné vinutí transformátoru (viz.obrázek níže), S2 je vinutí stejné jako S1.

Autor: Luboš "Amarokcz" Stříteský

Původní schéma:  IR2153 Application  notes

Schéma vnitřního zapojení převzato z datasheetu IR2153