Импульсный блок питания умзч

Простой импульсный БП для УМЗЧ

Представляю вашему вниманию испытанную мной схему достаточно простого импульсного сетевого блока питания УМЗЧ. Мощность блока составляет около 180Вт.

Входное напряжение — 220В;

Выходное напряжение — +-25В;

Частота преобразования — 27кГц;

Максимальный ток нагрузки — 3,5А.

Схема блока

достаточно проста:

Она представляет из себя полумостовой инвертор с переключающим насыщаюшимся трансформатором. Конденсаторы С1 и С2 образуют делитель напряжения для одной половины полумоста, а так же сглаживают пульсации сетевого напряжения.

Второй половиной полумоста являются транзисторы VT1 и VT2, управляемые переключающим трансформатором Т2.

В диагональ моста включена первичная обмотка силового трансформатора Т1, который рассчитан так что он не насыщается во время работы.

Для надёжного запуска преобразователя, применён релаксационный генератор на транзисторе VT3, работающем в лавинном режиме. 

Кратко принцип его работы. Конденсатор С7 заряжается через резистор R3, при этом напряжение на коллекторе транзистора VT3 пилообразно растёт. При достижении этого напряжения примерно 50 – 70В, транзистор лавинообразно открывается, и конденсатор разряжается через транзистор VT3 на базу транзистора VT2 и обмотку III трансформатора Т2, тем самым запуская преобразователь.

Конструкция и детали

Блок питания собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита. Чертёж платы не привожу, так как у каждого в заначке свои детали. Ограничусь лишь фото своей платы:

По моему, утюжить такую плату не имеет смысла, она не слишком сложная.

В качестве транзисторов VT1 и VT2 можно применить отечественные КТ812, КТ704, КТ838, КТ839, КТ840, то есть с граничным напряжением коллектор-эмиттер не менее 300В, из импортных знаю только J13007 и J13009, они применяются в компьютерных БП. Диоды можно заменить любыми другими мощными импульсными или с барьером шоттки, я, например, использовал импортные FR302.

Трансформатор Т1 намотан на двух сложенных кольцах К32Х19Х7 из феррита марки М2000НМ, первичная обмотка намотана равномерно по всему кольцу и составляет 82 витка провода ПЭВ-1 0,56.

Перед намоткой необходимо скруглить острые кромки колец алмазным надфилем или мелкой наждачной бумагой и обмотать слоем фторопластовой ленты, толщиной 0,2 мм, так же нужно обмотать и первичную обмотку.

Обмотка III намотана сложенным вдвое проводом ПЭВ-1 0,56 и составляет 16+16 витков с отводом от середины. Обмотка II намотана двумя витками провода МГТФ 0,05, и расположена на свободном от обмотки III месте.

Трансформатор Т2 намотан на кольце К10Х6Х5 из феррита той же марки. Все обмотки намотаны проводом МГТФ 0,05. Обмотка I состоит из десяти витков, а обмотки II и III намотаны одновременно в два провода и составляют шесть витков.

Наладка БП

ВНИМАНИЕ!!! ПЕРВИЧНЫЕ ЦЕПИ БП НАХОДЯТСЯ ПОД СЕТЕВЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, ПОЭТОМУ НУЖНО СОБЛЮДАТЬ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ НАЛАДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.

Первый запуск блока желательно производить подключив его через токоограничивающий резистор, представляющий из себя лампу накаливания мощностью 200Вт и напряжением 220В.

Как правило, правильно собранный БП в наладке не нуждается, исключение составляет лишь транзистор VT3. Проверить релаксатор можно подключив эмиттер транзистора к минусовому полюсу.

После включения блока, на коллекторе транзистора должны наблюдаться пилообразные импульсы частотой около 5Гц.

Источник: http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/bloki_pitanija_impulsnye/prostoj_impulsnyj_bp_dlja_umzch/65-1-0-5438

Блок питания для УМЗЧ

Статьи » Импульсные источники питания » Блок питания для УМЗЧ

При большой мощности УМЗЧ применение традиционных блоков питания имеет недостаток — самый главный недостаток это большой размер, а так же масса. Выход из положения — применение импульсного БП. Он имеет меньшие габариты и массу.
Структурная схема показана на рис.1.

Через фильтр Z1 сетевое напряжение поступает на выпрямители UZ1 UZ2. Фильтр Z1 исключает попадание высокочастотных помех в сеть переменного тока.

Выпрямитель UZ1 преобразует сетевое напряжение в постоянное 310В, которое потом поступает на транзисторный фильтр Z2, уменьшающий пульсации напряжения. К выходу этого фильтра подключен высокочастотный преобразователь напряжения U1.

Частота преобразования и форму колебаний задает генератор прямоугольных импульсов G1, который питается от выпрямителя UZ2(через фильтр Z3) и стабилизатора U2.

С целью уменьшения массы и габаритов частота преобразования 100кГц. С выхода преобразователя через понижающий трансформатор прямоугольное напряжение поступает на выходные выпрямители UZ3, далее через фильтры Z4 и далее на нагрузку.

Технические характеристики:

  • Напряжение питания 200…240В
  • Выходное напряжение ±25,20 и 10В при токах нагрузки 3, 1 и 3А
  • КПД 75%

Принципиальная схема показана на рис.2.

Сетевой фильтр С2 Т1 С3.

Выпрямитель напряжения двухполупериодный на VD1-VD4, транзисторный фильтр образован на R3 C5 R4 VT21 C7 — он уменьшает пульсации выпрямленного напряжения 100Гц в 125 раз, что необходимо для предотвращения модуляции ими прямоугольного напряжения высокочастотного преобразователя.

Преобразователь выполнен на VT5 VT6. Через Т3 его выходное напряжение поступает на двухполупериодный выпрямители VD13-VD16 VT17VD18VD19VD20.
Задающий генератор собран на DD1. R1 меняет частоту генерации от 100 до 200 кГц. Триггер DD2.

1 формирует из них импульсы с более крутыми фронтами и в двое меньшей частотой следования. С преобразователя напряжения генератор связан через комплектарный эмиттерный повторитель на VT3 VT4 и Т2. Питание на задающий генератор поступает через выпрямитель VD5…8 и стабилизатор напряжения VT2 R5 VD9 VD10. Избыток сетевого напряжения гасит С4.

Детали:
КТ812А можно заменить на КТ809А или КТ704Б. Статические коэффициенты передачи тока h21э транзисторов VT5 VT6 должны быть примерно одинаковыми.

Заменять микросхему К511 другой серией не рекомендуется так как данная микросхема менее подвержена высокочастотным помехам и позволяет получить довольно большой (около13В) размах импульсов на выходе.

Но в крайнем случае их можно заменить на 155 555 или 561 серию. КД213Г и КД212А не следует менять на другие диоды, так они имеют высокую границу частоты.

Т1 выполнен на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20*10*5 из феррита М200НМ-3, обе его обмотки содержат по 17 витков провода МГТФ 0,5. Магнитопровод трансформатора Т2 — К16*8*6 из феррита М200НН-1, все его обмотки намотаны в три провода ПЭЛШО 0,12 и содержат по 90 витков.

Выходной трансформатор Т3 -К38*24*7 из такого же материала. Его обмотки 1-2, 3-4-5 и 9-10 содержат 30+5+5; 5+5 и 2 витка провода ПЭВ-2 1,0, обмотка 6-7-8 — 4+4 витка провода ПЭВ-1 0,6. Все обмотки равномерно распределяют по кольцу и разделяют между собой фторопластовой пленкой.

Мощные транзисторы VT2 VT5 VT6 размещены на трех теплоотводах — каждый площадью 65 см².

Блок питания желательно пометить в экран. Регулировка сводится к установки частоты преобразования в 100кГц.

Габариты данного БП 220*199*37 мм объем примерно 0,8дм³, он имеет в 3 раза меньшие объемы чем трансформаторные БП и в 4 раза легче.

Литература Ж.Радио 1 1987 Авторы В.Жучков, О.Зубов, И.Радутный г.Москва

Источник: http://rcl-radio.ru/?p=81

:: МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ УМЗЧ ::

   Для питания усилителей звука большой мощности — от 0,5 кВт и выше, с целью снижения габаритов БП необходимы специальные импульсные блоки питания. Взглянем на условную схему такого устройства. 

   Генератор G1 вырабатывает прямоугольные импульсы с амплитудой от нуля до 15 В и одинаковой длительности импульса и паузы. Частота порядка 70 кГц.

В качестве транзистора VT1 возьмем довольно популярный для источников питания транзистор IRF740 (максимальный коммутируемый ток 10 А), емкость затвора которого равна 1600 пкФ.

По упрощенной схеме у нас получается генератор нагруженный на конденсатор емкостью 1600 пкФ через резистор 10 Ом. При подключении осциллографа на выводы резистора R4 мы увидим такую осциллограмму.

   Исходя из увиденного падения напряжения на резистора сопротивлением 10 Ом можно легко расчитать протекающий через него ток I= U/R = 10,3 В/10 = 1,03 А. Был разработан импульсный блок питания предназначенный для усилителей мощности звука, принципиальная схема которого приведена ниже. Кликните для увеличения.

   В качестве сердечника для силового трансформатора используем 12 сердечников от строчных трансформаторов телевизоров сложенных в Ш-образный пакет. В качестве дросселя групповой стабилизации в этом блоке питания используется сердечник от телевизионного ТПИ. Обмотки выполнены из сложенных вместе обмоточных проводов диаметром 0,5…1 мм из расчета 5 А на 1 мм кв.

Обмотки мотаются до заполнения окна. На таком же сердечнике и таким же проводом мотается дроссель фильтра сетевого питания. Дросселя дополнительных L фильтров L2-L5 выполнены на сердечниках телевизинных сетевых фильтров и содержат 3 витка монтажного провода сечением 2,5 мм кв, которым производится подключение плат усилителя мощности. Рисунок печатной платы БП в архиве.

Читайте также:  Схема управления насосом - дозатором

 

   Следует обратить внимание, что на принципиальной схеме блока питания показано расположение этих дросселей для двух двухполярных источников. Для построения источника с двухуровневым питанием эти дросселя лучше расположить по другому.

Поделитесь полезными схемами

     Недавно достал очень интересный китайский цифровой измерительный прибор, который будет незаменим для радиолюбителей. Он представляет собой малогабаритный (с пачку сигарет) электронный частотомер с возможностью измерения ещё и мощности высокочастотного сигнала.  
   Схема устройства показана на рисунке. В его состав входит сетевой блок питания, собранный на трансформаторе Т1, мостовом выпрямителе, сглаживающем конденсаторе С4 и стабилизаторе напряжения DA1. Индикатором наличия выходного напряжения стабилизатора служит светодиод HL2. Это напряжение поступает на сотовый телефон и обеспечивает постоянную подзарядку его аккумулятора.
   Схема устройства так называемого «мягкого старта» — токоограничение потребителя при первых секундах включения в сеть 220В.
   Недавно был разработан способ для зарядки мобильного телефона без проводов! Представьте себе: вы держите сотовый телефон в руках и беседуйте с другом, и в этот момент ваш телефон заряжается, а что самое главное — от него не торчат провода зарядного устройства. Предлагаю два способа реализации этой идеи, вернее способ один — метод индукции тока без проводов, а вариантов конструкции такого беспроводного зарядного устройства целых два.  

Источник: http://samodelnie.ru/publ/samodelnye_bloki_pitanija/moshhnyj_blok_pitanija_dlja_umzch/3-1-0-89

Мощный импульсный блок питания УМЗЧ

кликните по картинке чтобы увеличить

Входное напряжение ИБП — 180…240 В, номинальное выходное напряжение (при входном 220 В) — 2×50 В, максимальная мощ­ность нагрузки — 800 Вт, рабочая частота преобразователя — 90 кГц. Принципиальная схема ИБП изображена на рисунке.

Как видно, это преобразователь с внешним возбуждением без стаби­лизации выходного напряжения. На входе устройства включен высокочастотный фильтр CI, LI, С2, предотвращающий попада­ние помех в сеть.

Пройдя его, сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1…VD4, пульсации сглаживаются конденса­тором СЗ. Выпрямленное постоянное напряжение (около 310 В)

используется для питания высокочастотного преобразователя.

Устройство управления преобразователем выполнено на микро­схемах DD1…DD3. Питается оно от отдельного стабилизирован­ного источника, состоящего из понижающего трансформатора Т1, выпрямителя VD5 и стабилизатора напряжения на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6. На элементах DDl.l, DDI.

2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с частотой сле­дования около 360 кГц. Далее следует делитель частоты на 4, выполненный на триггерах микросхемы DD2. С помощью эле­ментов DD3.1, DD3.2 создаются дополнительные паузы между импульсами.

Паузой является не что иное, как уровень логичес­кого 0 на выходах этих элементов, появляющийся при наличии уровня логической 1 на выходах элемента DDI.2 и триггеров DD2.1 и DD2.2. Напряжение низкого уровня на выходе DD3.I (DD3.2) блокирует DD1.3 (DD1.

4) в «закрытом» состоянии (на выходе — уровень логической 1). Длительность паузы равна 1/3 от длитель­ности импульса напряжений на выводах 1 DD3.1 и 13 DD3.2, чего вполне достаточно для закрывания ключевого транзистора. С выходов элементов DD1.3 и DDI.

4 окончательно сформированные импульсы поступают на транзисторные ключи (VT5, VT6), кото­рые через резисторы R10, R11 управляют затворами мощных полевых

транзисторов VT9, VT10.

Импульсы с прямого и инверсного выходов триггера DD2.2 пос­тупают на входы устройства, выполненного на транзисторах VT3, VT4, VT7, VT8.

Открываясь поочередно, VT3 и VT7, VT4 и VT8 создают условия для быстрой разрядки входных емкостей ключе­вых транзисторов VT9, VT10, т.е. их быстрого закрывания.

В цепи затворов транзисторов VT9 и VT10 включены резисторы относи­тельно большого сопротивления R10 и R11. Вместе с емкостью затворов они образуют

фильтры нижних частот, уменьшающие уровень гармоник при открывании ключей.

С этой же целью введены элементы VD9…VD12, R16, R17, С12, С13. В стоковые цепи транзисторов VT9, VT10 включена первич­ная обмотка трансформатора Т2.

Выпрямители выходного напря­жения выполнены по мостовой схеме на диодах VD13…VD20, что несколько уменьшает КПД устройства, но значительно (более чем в пять раз) снижает уровень пульсации на выходе ИБП.

Важно отметить,, что форма колебаний, почти прямоугольная при мак­симальной нагрузке, плавно переходит в близкую к синусоидаль­ной при уменьшении мощности до 10…20 Вт, что положительно сказывается на уровне шумов питаемого от этого блока УМЗЧ при малой громкости. Выпрямленное напряжение обмотки IV трансформатора Т2 используют для

питания вентиляторов.

В устройстве применены конденсаторы К73-17 (О, С2, С4), К50-17 (СЗ), МБМ (С12, С13), К73-16 (С14…С21, С24, С25), К50-35 (С5…С7), КМ (остальные). Вместо указанных на схеме допустимо применение микросхем серий

К176, К564. Диоды Д246 (VD1…VD4)

заменимы на любые другие, рассчитанные на прямой ток не ме­нее 5 А и обратное напряжение не менее 350 В (КД202К, КД202М, КД202Р, КД206Б, Д247Б), или диодный выпрямительный мост с такими же параметрами, диоды КД2997А (VD13…VD20) — на КД2997Б, КД2999Б, стабилитрон Д810 (VD6) – на Д814В. В ка­честве VT1 можно использовать любые транзисторы серий КТ817, КТ819, в качестве VT2…VT4 и VT5, VT6 — соответственно, любые из серий КТ315, КТ503, КТ3102 и КТ361, КТ502, КТ3107, на мес­те VT9, VT10 – КП707В1,

КП707Е1. Транзисторы КТ3102Ж (VT7, VT8) заменять не рекомендуется.

Трансформатор Т1 — ТС-10-1 или любой другой с напряжением вторичной обмотки 11…13 В при токе нагрузки не менее 150 мА. Катушку L1 сетевого фильтра наматывают на ферритовом (М2000НМ1) кольце типоразмера К31х18,5х7 проводом ПЭВ-1-1.

0 (2×25 витков), трансформатор Т2 — на трех склеенных вместе кольцах из феррита той же марки, но типоразмера К45х28х12. Обмотка I содержит 2×42 витка провода ПЭВ-2-1,0 (наматывают в два провода), обмотки II и III — по 7 витков (в пять проводов ПЭВ-2-0,8), обмотка IV – 2 витка ПЭВ-2-0,8.

Между обмотками прокладывают три слоя изоляции из

фторопластовой ленты.

Магнитопроводы дросселей L2, L3 — ферритовые (1500НМЗ) стержни диаметром 6 и длиной 25 мм (подстроечники от броне­вых сердечников Б48). Обмотки содержат по 12 витков провода ПЭВ-1-1,5. Транзисторы VT9, VT10 устанавливают на теплоотводах с вентиляторами, применяемых для охлаждения микропро­цессоров Pentium (подойдут

аналогичные узлы и от процессоров 486). Диоды VD13…VD20 закрепляют на теплоотводах с площадью поверхности около 200 см2.

  При монтаже ИБП следует стремиться к тому, чтобы все соедине­ния были возможно короче, а в силовой части использовать провод возможно большего сечения. ИБП желательно заключить в метал­лический экран и соединить его с выводом 0 В выхода источника.

Общий провод силовой части с экраном соединяться не должен. Поскольку ИБП не оснащен устройством защиты от короткого замыкания и перегрузки, в цепи питания необходимо включить предохранители на 10 А. В налаживании описанный ИБП практически не нуждается.

Важно только пра­вильно сфазировать половины первичной обмотки трансформато­ра Т2. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже блок начинает работать сразу после включения в сеть. Если необ­ходимо, частоту преобразователя подстраивают подбором резисто­ра R3.

Для повышения надежности ИБП желательно эксплуатиро­вать его с УМЗЧ, в котором предусмотрена сквозная продувка

вентилятором.

А. Колганов, Радио
2000 №2

Источник: http://nauchebe.net/2011/05/moshhnyj-impulsnyj-blok-pitaniya-umzch/

Импульсный блок питания для УНЧ

Импульсный блок питания для УНЧ — 600 Вт

Импульсный блок питания для УНЧ сконструирован для обеспечения напряжением питания двух канальный УМЗЧ. БП рассчитан на работу усилителя с выходной мощностью 200 Вт на каждый канал. Данное устройство состоит из двух печатных плат.

На одной плате реализован фильтр сетевого напряжения, электромагнитное реле, трансформатор, диодный мост с фильтрующим конденсатором 1000 мкФ х 25v в его цепи.

На другой плате собран модуль управления, трансформатор выпрямителя, а также в цепи фильтра конденсаторы и дроссели.

Биполярные транзисторы КТ626, а также мощные 2SK1120 MOSFET либо КП707В2 должны быть установлены на радиаторах с достаточной площадью рассеивания тепла. Наиболее эффективными радиаторами охлаждения являются теплоотводы из толстого алюминия, прошедшие фрезерную обработку.

Их эффективность заключается в том, что помимо охлаждения электронных компонентов, они еще являются боковыми элементами корпуса усилителя.

Читайте также:  Самодельный осциллограф на avr

Модуль управления мощными выходными ключами смонтирован на небольшой самостоятельной плате, которая в свою очередь вмонтирована в модуль выпрямителя.

Модернизация ИБП

Чтобы обеспечить более корректную и надежную работу конструкции, импульсный блок питания для УНЧ был несколько модернизирован. В частности во вторичных обмотках трансформатора были установлены шунты в виде подавляющей помехи RC-цепи.

Также была увеличена емкость фильтрующих конденсаторов до 10000 мкФ х 50v и зашунтированны конденсаторами 3,3 мкф 63v. Которые имеют очень малые потери и высокое сопротивление изоляции. Защита на входе не была задействована, но в случае необходимости ее можно применить в качестве защиты от пикового тока.

Для этого нужно подать сигнал на вход из цепи шунта либо от трансформатора по току.

Предупреждение

Особое внимание! Все силовые тракты данного блока питания, за исключением вторичных цепей, находятся по высоким потенциалом сетевого напряжения, представляющего опасность для жизни! В процессе налаживания конструкции необходимо соблюдать максимально возможную осторожность. Желательно при настроечных работах, устройство подключить к сети через разделительный трансформатор.

Перед тем как впервые запустить импульсный блок питания, предохранитель на 2А в цепи напряжения 320v устанавливать пока не нужно. Вначале нужно произвести отладку схемы управления, а уже потом на место предохранителя 2А устанавливается лампа накаливания 220v мощностью 60 Вт.

Но наиболее эффективный способ, при котором гарантируется целостность транзисторов — это включить устройство через понижающий напряжение трансформатор. Только когда полностью будет выполнены наладочные работы, тогда предохранитель ставится на место.

Теперь импульсный блок питания можно испытать с нагрузкой.

На снимке: модуль инвертора, выпрямителя и цепи фильтров

На снимке: модуль фильтра сетевого напряжения и выпрямителя

На снимке: компоновка силовых ключей и диодов

Трансформатор

Трансформатор Т1 намотан на трех кольцах диаметром 45 мм из феррита 2000НМ1. Первичная обмотка содержит 2×46 витков изолированного провода 0,75 мм2 (мотается сразу двумя проводами).

Вторичная обмотка намотана косой из 16 проводов диаметром 0,8 мм. Она содержит шесть витков, после намотки она делится на две группы, начала одной группы соединяются с конном другой.

Дроссели DB3 и DR2 намотаны на ферритовом стержне 8 мм и выполнены проводом D=1,2 мм.

Источник: http://usilitelstabo.ru/impulsnyiy-blok-pitaniya-dlya-unch.html

Импульсный блок питания мощного УМЗЧ

Импульсный блок питания мощного УМЗЧ 

«Радио» N2 2000
А. КОЛГАНОВ, г. Калуга

Импульсные источники питания широко используются в современной радиоэлектронной аппаратуре. Чаще стали применять их и радиолюбители, о чем свидетельствует возросшее число публикаций в радиотехнической литературе, в частности в журнале «Радио». Однако в большинстве случаев описываются относительно маломощные конструкции.

Автор публикуемой статьи предлагает вниманию читателей импульсный блок питания мощностью 800 Вт. От описанных ранее он отличается применением в преобразователе полевых транзисторов и трансформатора с первичной обмоткой со средним выводом.

Первое обеспечивает более высокий КПД и пониженный уровень высокочастотных помех, а второе — вдвое меньший ток через ключевые транзисторы и исключает необходимость в развязывающем трансформаторе в цепях их затворов.

Недостаток такого схемного решения — высокое напряжение на половинах первичной обмотки, что требует применения транзисторов с соответствующим допустимым напряжением. Правда, в отличие от мостового преобразователя, в данном случае достаточно двух транзисторов вместо четырех, что упрощает конструкцию и повышает КПД устройства.

В импульсных блоках питания (ИБП) используют одно- и двухтактные высокочастотные преобразователи. КПД первых ниже, чем вторых, поэтому однотактные ИБП мощностью более 40…60 Вт конструировать нецелесообразно. Двухтактные преобразователи позволяют получать значительно большую выходную мощность при высоком КПД.

Они делятся на несколько групп, характеризующихся способом возбуждения выходных ключевых транзисторов и схемой включения их в цепь первичной обмотки трансформатора преобразователя. Если говорить о способе возбуждения, то можно выделить две группы: с самовозбуждением и внешним возбуждением.

Первые пользуются меньшей популярностью из-за трудностей в налаживании. При конструировании мощных (более 200 Вт) ИБП сложность их изготовления неоправданно возрастает, поэтому для таких источников питания они малопригодны.

Преобразователи с внешним возбуждением хорошо подходят для создания ИБП повышенной мощности и порой почти не требуют налаживания.

Что касается подключения ключевых транзисторов к трансформатору, то здесь различают три схемы: так называемую полумостовую (рис. 1, а), мостовую (рис. 1, б) и с первичной обмоткой, имеющей отвод от середины (рис. 1, в).

На сегодняшний день наибольшее распространение получил полумостовой преобразователь [1]. Для него необходимы два транзистора с относительно невысоким значением напряжения Uкэmax. Как видно из рис. 1, а, конденсаторы С1 и С2 образуют делитель напряжения, к которому подключена первичная (I) обмотка трансформатора Т2.

При открывании ключевого транзистора амплитуда импульса напряжения на обмотке достигает значения Uпит/2 — Uкэнac.

Мостовой преобразователь [2] аналогичен полумостовому, но в нем конденсаторы заменены транзисторами VT3 и VT4 (рис. 1, б), которые открываются парами по диагонали.

Этот преобразователь имеет несколько более высокий КПД за счет увеличения напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора, а следовательно, уменьшения тока, протекающего через транзисторы VT1—VT4.

Амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора в этом случае достигает значения Uпит — 2Uкэнас.

Особняком стоит преобразователь по схеме на рис. 1, в, отличающийся наибольшим КПД.

Достигается это за счет уменьшения тока первичной обмотки и, как следствие, уменьшения рассеиваемой мощности в ключевых транзисторах, что чрезвычайно важно для мощных ИБП.

Амплитуда напряжения импульсов в половине первичной обмотки возрастает до значения Uпит — Uкэнас. Следует также отметить, что в отличие от остальных преобразователей [1, 2] для него не нужен входной развязывающий трансформатор.

В устройстве по схеме на рис. 1, в необходимо использовать транзисторы с высоким значением Uкэmах.

Поскольку конец верхней (по схеме) половины первичной обмотки соединен с началом нижней, при протекании тока в первой из них (открыт VT1) во второй создается напряжение, равное (по модулю) амплитуде напряжения на первой, но противоположное по знаку относительно Uпит. Иными словами, напряжение на коллекторе закрытого транзистора VT2 достигает 2Uпит. поэтому его Uкэmах должно быть больше 2Uпит.

В предлагаемом ИБП применен двухтактный преобразователь с трансформатором, первичная обмотка которого имеет средний вывод. Он имеет высокий КПД, низкий уровень пульсации и слабо излучает помехи в окружающее пространство.

Автор использует его для питания двухканального умощненного варианта УМЗЧ, описанного в [3]. Входное напряжение ИБП — 180…

240 В, номинальное выходное напряжение (при входном 220 В) — 2х50 В, максимальная мощность нагрузки — 800 Вт, рабочая частота преобразователя — 90 кГц.

Принципиальная схема ИБП изображена на рис. 2. Как видно, это преобразователь с внешним возбуждением без стабилизации выходного напряжения.

На входе устройства включен высокочастотный фильтр C1L1C2, предотвращающий попадание помех в сеть. Пройдя его, сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1—VD4, пульсации сглаживаются конденсатором С3.

Выпрямленное постоянное напряжение (около 310 В) используется для питания высокочастотного преобразователя.

Устройство управления преобразователем выполнено на микросхемах DD1—DD3.

Питается оно от отдельного стабилизированного источника, состоящего из понижающего трансформатора Т1, выпрямителя VD5 и стабилизатора напряжения на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6. На элементах DD1.1, DD1.

2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с частотой следования около 360 кГц. Далее следует делитель частоты на 4, выполненный на триггерах микросхемы DD2.

С помощью элементов DD3.1, DD3.2 создаются дополнительные паузы между импульсами.

Паузой является не что иное, как уровень логического 0 на выходах этих элементов, появляющийся при наличии уровня 1 на выходах элемента DD1.2 и триггеров DD2.1 иDD2.2 (рис. 3).

Напряжение низкого уровня на выходе DD3.1 (DD3.2) блокирует DD1.3 (DD1.4) в «закрытом» состоянии (на выходе — уровень логической 1).

Длительность паузы равна 1/3 от длительности импульса (рис. 3, эпюры напряжений на выводах 1 DD3.1 и 13 DD3.2), чего вполне достаточно для закрывания ключевого транзистора.

С выходов элементов DD1.3 и DD1.

4 окончательно сформированные импульсы поступают на транзисторные ключи (VT5, VT6), которые через резисторы R10, R11 управляют затворами мощных полевых транзисторов VT9, VT10.

Читайте также:  Как укоротить диполь

Импульсы с прямого и инверсного выходов триггера DD2.2 поступают на входы устройства, выполненного на транзисторах VT3, VT4, VT7, VT8. Открываясь поочередно, VT3 и VT7,VT4 и VT8 создают условия для быстрой разрядки входных емкостей ключевых транзисторов VT9, VT10, т. е. их быстрого закрывания. Причем, как видно из рис. 3

(эпюры напряжений на выводах 12 и 13 DD2.2), VT7 и VT8 открываются сразу же после окончания импульса, поэтому при любой выходной мощности каждый из транзисторов VT9, VT10 всегда успевает надежно закрыться до открывания второго.

Если бы это условие не выполнялось, через них, а следовательно, через первичную обмотку трансформатора Т2 протекал бы сквозной ток, который не только уменьшает надежность и КПД ИБП, но и создает всплески напряжения, амплитуда которых порой превышает напряжение питания преобразователя.

В цепи затворов транзисторов VT9 и VT10 включены резисторы относительно большого сопротивления R10 и R11.

Вместе с емкостью затворов они образуют фильтры нижних частот, уменьшающие уровень гармоник при открывании ключей. С этой же целью введены элементы VD9—VD12, R16, R17, С12.С13.

В стоковые цепи транзисторов VT9, VT10 включена первичная обмотка трансформатора Т2.

Выпрямители выходного напряжения выполнены по мостовой схеме на диодах VD13—VD20, что несколько уменьшает КПД устройства, но значительно (более чем в пять раз) снижает уровень пульсации на выходе ИБП.

Важно отметить, что форма колебаний, почти прямоугольная при максимальной нагрузке, плавно переходит в близкую к синусоидальной при уменьшении мощности до 10…20 Вт, что положительно сказывается на уровне шумов УМЗЧ при малой громкости.

Выпрямленное напряжение обмотки IV трансформатора Т2 используют для питания вентиляторов (см. далее).

В устройстве применены конденсаторы К73-17 (С1, С2, С4), К50-17 (СЗ), МБМ (С12, С13), К73-16 (С14-С21, С24, С25), К50-35 (С5-С7), КМ (остальные). Вместо указанных на схеме допустимо применение микросхем серий К176, К564.

Диоды Д246 (VD1—VD4) заменимы на любые другие, рассчитанные на прямой ток не менее 5 А и обратное напряжение не менее 350 В (КД202К, КД202М, КД202Р, КД206Б, Д247Б), или диодный выпрямительный мост с такими же параметрами, диоды КД2997А (VD13-VD20) — на КД2997Б, КД2999Б, стабилитрон Д810 (VD6) — на Д814В. В качестве VT1 можно использовать любые транзисторы серий КТ817, КТ819, в качестве VT2—VT4 и VT5, VT6 — соответственно любые из серий КТ315, КТ503, КТ3102 и КТ361, КТ502, КТ3107, на месте VT9, VT10 — КП707В1, КП707Е1. Транзисторы КТ3102Ж (VT7, VT8) заменять не рекомендуется.

Трансформатор Т1 -ТС-10-1 или любой другой с напряжением вторичной обмотки 11… 13 В при токе нагрузки не менее 150 мА. Катушку L1 сетевого фильтра наматывают на ферритовом (М2000НМ1) кольце типоразмера К31Х18,5х7 проводом ПЭВ-1 1,0 (2х25 витков), трансформатор Т2 — на трех склеенных вместе кольцах из феррита той же марки, но типоразмера К45х28х12.

Обмотка I содержит 2х42 витка провода ПЭВ-2 1,0 (наматывают в два провода), обмотки II и III — по 7 витков (в пять проводов ПЭВ-2 0,8), обмотка IV — 2 витка ПЭВ-2 0,8. Между обмотками прокладывают три слоя изоляции из фторопластовой ленты. Магнитопроводы дросселей L2, L3 — ферритовые (1500НМЗ) стержни диаметром 6 и длиной 25 мм (подстроечники от броневых сердечников Б48).

Обмотки содержат по 12 витков провода ПЭВ-1 1,5.

Транзисторы VT9, VT10 устанавливают на теплоотводах с вентиляторами, применяемых для охлаждения микропроцессоров Pentium (подойдут аналогичные узлы и от процессоров 486).

Диоды VD13—VD20 закрепляют на теплоотводах с площадью поверхности около 200 см2.

Для охлаждения транзисторов выходного каскада УМЗЧ на задней стенке устанавливают вентилятор от компьютерного блока питания или любой другой с напряжением питания 12В.

При монтаже ИБП следует стремиться к тому, чтобы все соединения были возможно короче, а в силовой части использовать провод возможно большего сечения.

ИБП желательно заключить в металлический экран и соединить его с выводом 0 В выхода источника, как показано на рис. 4. Общий провод силовой части с экраном соединяться не должен.

Поскольку ИБП не оснащен устройством защиты от короткого замыкания и перегрузки, в цепи питания УМЗЧ необходимо включить предохранители на 10 А.

В налаживании описанный ИБП практически не нуждается. Важно только правильно сфазировать половины первичной обмотки трансформатора Т2.

При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже блок начинает работать сразу после включения в сеть. Если необходимо, частоту преобразователя подстраивают подбором резистора R3.

Для повышения надежности ИБП желательно эксплуатировать его с УМЗЧ, в котором предусмотрена сквозная продувка вентилятором.

Литература:

1. Жучков В., Зубов О., Радутный И. Блок питания УМЗЧ. — Радио, 1987, N 1, с. 35—37.2. Цветаев С. Мощный блок питания. -Радио,1990, N 9, с.59—62.

3. Брагин Г. Усилитель мощности 3Ч. -Радио,1987, N 4, с.28—30.

Источник: http://elektronik.3dn.ru/load/20-1-0-356

Импульсный источник питания для усилителей

Сейчас редко кто внедряет в самодельную конструкцию усилителя сетевой трансформатор, и правильно — импульсный бп более дешевый, легкий и компактный, а хорошо собранный почти не отдает помех в нагрузку (либо помехи сведены к минимуму).

Разумеется, не спорю, сетевой трансформатор гораздо, гораздо надежней, хотя и современные импульсники, напичканные всевозможными защитами тоже неплохо справляются со своей задачей. 

IR2153 — я бы сказал уже легендарная микросхема, которая применяется радиолюбителями очень часто, и внедряется именно в сетевые импульсные источники питания. Микросхема из себя представляет простой полумостовой драйвер и в схемах иип работает в качестве генератора импульсов. 

На основе данной микросхемы строятся блоки питания от нескольких десятков до нескольких сотен ватт и даже до 1500 ватт, разумеется с ростом мощности будет усложняться схема.

Тем не менее не вижу смысла делать иип высокой мощности с применением именно этой микросхемы, причина — невозможно организовать выходную стабилизацию или контроль, и не только Микросхема не является ШИМ контроллером, следовательно ни о каком ШИМ управлении не может идти и речи, а это очень плохо. Хорошие иип как право делают  на двухтактных микросхемах ШИМ, к примеру ТЛ494 или ее сородичи и т.п, а блок на IR2153 в большей степени блок начинающего уровня. 

Перейдем к самой конструкции импульсного источника питания. Все собрано по даташиту — типичный полумост, две емкости полумоста, которые постоянно находятся в цикле заряд/разряд.  От емкости этих конденсаторов будет зависеть мощность схемы в целом (ну разумеется не только от них).

Расчетная мощность именно этого варианта составляет 300 ватт, мне больше и не нужно, сам блок для запитки двух каналов унч.

Емкость каждого из конденсаторов 330мкФ, напряжение 200 Вольт, в любом компьютерном блоке питания как раз стоят такие конденсаторы, по идее схематика комповых бп и нашего блока в чем то схоже, в обеих случаях топология — полумост. 

На входе блока питания тоже все как положено — варистор для защиты от перенапряжений, предохранитель, сетевой фильтр ну и разумеется выпрямитель.

Полноценный диодный мост, который можно и взять готовый, главное, чтобы мост или диоды имели обратное напряжение не менее 400 Вольт, в идеале 1000, и с током не менее 3Ампер.

 Разделительный конденсатор — пленка , 250 В а лучше 400, емкость 1мкФ, к  стати — тоже можно найти в компьютерном блоке питания. 

Трансформатор  Рассчитан по программе, сердечник от компового бп, габаритные размеры увы указать не могу. В моем случае первичная обмотка 37 Витков проводом 0,8мм, вторичная 2 по 11 витков шиной из 4-х проводов 0.8мм. С таким раскладом выходное напряжение в районе 30-35 Вольт, разумеется, намоточные данные будут у всех разные, в зависимости от типа и габаритных размеров сердечника. 

Все резисторы 0,25 ватт, кроме двух резисторов 51 Ом в снабберной цепи (они на 2 ватт) и резистора по питанию микры (тоже на 2, если есть, то ставьте на 5 ватт). Во время работы источника питания нагрев на указанных резисторах нормальное явление. 
Шаблон печатной платы можно скачать ниже, размеры уже установлены, зеркалить платку тоже нет необходимости.

Скачать архив

Источник: http://vip-cxema.org/index.php/home/bloki-pitaniya/254-iip-dlya-pitaniya-usilitelej

Ссылка на основную публикацию