Ir2113 схема включения на русском

Более надежный вариант с триггерной защитой:

Собранный блока питания.

R17 и транзистор VT4 — датчик тока, VT1 и VT3 — триггер, VT2 — при защелкивании притягивает вывод (CT) микросхемы IR2153 к земле, мгновенно останавливая генерацию. При токовой перегрузке или КЗ ИИП выключается, дальнейшая работа возможна при обесточивании на 1 минуту. С9 — предотвращает ложное срабатывание защиты при первом пуске, когда заряжаются емкости во вторичке.

Печатная плата второй версии:

Описание сборки данного блока питания.

Силовой трансформатор намотан на кольце R31*19*15 PC40.

Ферритовое кольцо.

Для надежности поверх лака уложен слой изоляции в 1 слой:

Слой изоляции.

Первичная обмотка содержит 52 витков проводом 0,75мм. Выводы дополнительно изолируются термоусадкой.

Первичная обмотка.

Далее накладываются 2 слоя изоляиции:

Двойной слой изоляции.

Вторичная обмотка содержит 11 витков, мотается разом 4-мя жилами провода 0,75мм (в диаметре). При 52 витках первички будет ровно 3в/виток, 11 витков вторички дадут нам +33/-33в на выходе.

Вторичная обмотка.

Те выводы, что снизу фиксируются нитками, также сразу надо зачистить все жилы:

Готовый трансформатор.

Синфазный дроссель, установлена перегодка для разделения обмоток:

Ферритовое кольцо для синфазного фильтра. R16*10*4.5 PC40

Обмотки выполнены проводом 0,5 мм длиной по 50см каждая, выводы также зачищаются:

Синфазный дроссель.

Проводом 0,75мм на оправке сделаны обмотки для силовых дросселей:

Намотка дросселя.

Далее на сердечниках 6*20 Zn600 с помощью клея крепятся обмотки:

Силовые дроссели.

Закупаем все необходимые детали:

Набор деталей.

Подложка от самоклейки с помощью скотчка крепится на лист бумаги А4:

Подложка.

Распечатываем на принтере рисунок платы, зеркалить ничего не надо!

Распечатанный рисунок.

Подготавливаем поверхность:

Чистка меди наждачкой.

Обезжириваем медь и кладем подложку рисунком вверх на полумягкую поверхность, например книгу:

До переноса рисунка обезжириваем поверхность меди.

Кладем текстолит медью вниз и выравниваем по отметкам:

Текстолит на рисунке.

Ставим сверху утюг, прижимаем сильно, не двигаем горячий утюг в течении 1 минуты:

Утюг — мощность на максимум.

После убираем утюг, приживаем сверху текстолит еще парочкой книг, и даем немного остынуть. Далее подложка легко отрывается, а рисунок остается на медной поверхности:

Отрываем подложку.

Кладем текстолит в раствор хлорного железа:

В растворе хлорного железа.

После травления сверлим отверстия и залуживаем:

Олово, паяльник с оплеткой и канифоль.

Вставляем резисторы и всякую мелочь:

Резисторы+перемычки.

Далее более габаритные элементы:

Остальное

Правильно фазируем обмотки, тут проще некуда, если провода заранее промаркировать:

Не забываем зачищать лак на проводах.

Вставляем трансформатор на место:

Установка трансформатора.

Загибаем выводы и запаиваем:

Осталось запаять.

Сверлим радиатор для крепления транзисторов, делаем прижимную планку, а снизу делаем отверстие сверлом на 2,5мм и метчиком на 3 нарезаем резьбу для крепления радиатора:

Сверловка отверстий и нарезка резьбы.

Устанавливаем радиатор на место:

Крепим радиатор.

Все тщательно проверяем:

Проверка на «сопли» с помощью подсветки платы фонариком.

Готовимся к проверке работоспособности от блока питания 12в:

Перед проверкой от 12 в ставим перемычку.

На вход вместо 230в подаем 12в ( +и- обозначены на плате) на выходе должно появится небольшое постоянное напряжение:

Проверка от 12в с перемычкой, на выходе около 1в в плече.

Смотрим форму сигнала на затворах транзисторов:

Форма сигнала на затворе полевика, питание 12в ( для безопасности).

А на обмотках трансформатора должен появится меандр частотой 45-47кГц:

Проверка меандра на первичке при питании от 12в.

Далее обязательно убираем перемычку с резистора снизу платы и включаем в сеть:

Первое включение от сети с резистором 200ом в разрыв.

Прижимаем транзисторы к радиатору изолировав их с помощью теплопроводных прокладок:

Крепление транзисторов к радиатору.

ИИП в сборе:

Силовые диоды при работе греются довольно сильно.Вид сверху.

Форма сигнала на вторичных обмотках на холостом ходу:

Холостой ход, питание 220в, вторичка.

Тоже самое, но нагрузка 180вт.

Нагрузка 180вт.

ИИП работает хорошо, софтстарт, триггерная защита от КЗ. Микры китайские с али, но работают нормально, частота 47кГц. IR2153 Deadtime бы поменьше, было бы круто, напряжение под нагрузкой падает на 15%.

Импульсный блок питания на IR2153 — сборка своими руками

Сейчас вы можете видеть 2 макетные платы, на которых производились испытания. Они очень похожи, но плата с защитой немного больше.

Видео о создании импульсного блока питания на IR2153 своими руками:

Внимание! Данная схема не рекомендуется к сборке! Есть более совершенная и надежная схема:

Представляю вашему вниманию просто импульсный блок питания на микросхеме IR2153.

Схема импульсного блока питания представляет собой стандартную схему из даташита. Отличие схемы от даташитной лишь в оригинальном способе запитки драйвера и простой, высокоэффективной защите от короткого замыкания и перегрузок.

Драйвер запитывается непосредственно от сети, через диод и гасящий резистор, а не после основного выпрямителя от шины +310В как это делают обычно. Такой способ запитки дает нам сразу несколько преимуществ:

1. Снижает мощность рассеиваемую на гасящем резисторе. Что снижает выделение тепла на плате и повышает общий КПД схемы.
2. В отличает от запитки по шине +310В обеспечивает более низкий уровень пульсаций напряжения питания драйвера.

Защита от перегрузок и КЗ выполнена на паре транзисторов 2N5551/5401. В качестве датчика тока в данной схеме используются резисторы включенные в исток нижнего плеча преобразователя. Это позволяет отказаться от трудоемкого процесса намотки токового трансформатора. С помощью R6 настраивается порог срабатывания защиты.

При КЗ или перегрузке, когда падение напряжения на R10 R11 достигает заданной величины, такой величины при котором на базе VT1 напряжение станет больше 0,6 — 0,7В, сработает защита и питание микросхемы будет шунтировано на землю. Что в свою очередь отключает драйвер и весь БП в целом. Как только перегрузка или КЗ устранено, питание драйвера возобновляется и блок питания продолжает работу в штатном режиме. Светодиод HL1 сигнализирует о срабатывании защиты.

Защита настраивается так. К выходу каждого плеча блока питания подключаются мощные 10 Ом»ные резисторы. Включается блок питания в сеть. Вращением движка R6 добиваемся того чтобы HL1 погас, а затем выставляем движок в такое положение, чтобы HL1 еще не горел, но при минимальном повороте движка в сторону уменьшения тока срабатывания защиты, светодиод загорался. При такой настройке защиты, она будет срабатывать при выходной мощности приблизительно 300Вт. Такой режим работы безопасен для данных ключей (IRF740) и драйвера.

Трансформатор намотан на сердечнике ER35/21/11. Первичная обмотка намотана в два провода 0,63мм2 и содержит 33 витка. Вторичная обмотка состоит из двух половинок, намотанных в три провода 0,63мм2 и каждая половинка содержит по 9 витков.

Печатная плата выполнена в формате . Распечатке на лазерном принтере зеркалить ее не нужно.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Драйвер питания и MOSFET	IR2153	1			В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	2N5551	1			В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	2N5401	1			В блокнот
VT3, VT4	MOSFET-транзистор	IRF740	2			В блокнот
VD1, VD2	Выпрямительный диод	HER108	2			В блокнот
VDS1	Диодный мост	RS405L	1	Или другой до 1000В		В блокнот
VDS2	Выпрямительный диод	FR607	4	Или Шоттки с похожими характеристиками		В блокнот
VDR1	Термистор	250В	1			В блокнот
R1, R5	Резистор	10 кОм	2	0.25 Вт		В блокнот
R2	Резистор	18 кОм	1	2 Вт		В блокнот
R3, R9	Резистор	100 Ом	2	0.25 Вт		В блокнот
R4	Резистор	15 кОм	1	0.25 Вт		В блокнот
R6	Переменный резистор	10 кОм	1			В блокнот
R7, R8	Резистор	33 Ом	2	2 Вт		В блокнот
R10, R11	Резистор	0.2 Ом	2	Можно цементный аксиальный		В блокнот
С1-С3, С15, С16	Конденсатор	100 нФ 1000В	5	Пленочный		В блокнот
С4	Электролитический конденсатор	220 мкФ х 16В	1			В блокнот
С5, С6	Конденсатор	1 нФ х 50В	2	Керамический		В блокнот
C7	Конденсатор	680 нФ 50В	1	Керамический

Схема

На рис. 1 приведена схема электрическая принципиальная электронного привода электродвигателя. Устройство работает следующим образом.

Рис. 1. Схема управления трехфазными двигателями с помощью силовой электроники в однофазной сети.

Задающий генератор DD1 серии NE555 вырабатывает импульсы частотой 360 Гц, поступающие на вывод 9 DD2 (счетный вход) 55БТМ8 (аналог 74175N — четыре D-триггера). В микросхеме используются три D-тригг*ра в качестве схемы, сдвига.

То есть, с их прямых и инверсных выходов выходит трехфазное напряжение управления частотой 60 Гц, которое подается на соответствующие входы микросхемы DA3 IR2130S.

Чтобы электронный привод работал на различных частотах, нужно резистор R2 номиналом 100 кОм заменить на цепочку из постоянного 62 кОм и переменного 56 кОм резисторов.

Микросхема DA3 IR2130S представляет собой шестиканальный высоковольтный драйвер (схема управления) управления выходными ключами фирмы IR. При нажатии на кнопку S1 “Пуск» драйвер управляет как верхними ключами, так и нижними.

Транзисторы VТ1, VТ2, VТ3 — верхние ключи, соответственно VТ4, VТ5, VТ6 — нижние ключи. Питание схемы осуществляется таким образом.

Трансформатор Т1 понижает напряжение сети до 18 В, которое выпрямляется мостом VDS2 и фильтруется конденсаторами С3, С6. Выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор DA2 7815.

С выхода DA2 напряжение +15 В служит для питания микросхемы DA3 IR2130. Напряжение +15 В понижается стабилизатором DA1 7805 (КРЕН5) до 5 В, необходимого для питания микросхем DD1, DD2.

Рис. 2. Схема генератора на микросхеме.

Рис. 3. Установка дополнительного резистора.

Рис. 4. Схема драйвера.

Внимание! Минусовой провод на схеме показан как “общЕго ни в коем случае нельзя соединять с корпусом прибора. Он должен быть надежно изолирован от корпуса

Сам корпус привода и электродвигатель должны быть надежно заземлены.

При работе с устройством надо соблюдать осторожность, чтобы избежать поражения электрическим током!

Детали

Мост VDS1 должен быть рассчитан на прямой ток 20…25 А и обратное напряжение 400 В. Данные параметры зависят от мощности используемого двигателя. Я рассчитывал на мощность 1.5…2 кВт.

Подходящим является мост КВРС2504 — Іпр. = 25 А и LJo6p. = 400 В. Примененный мост можно, конечно, заменить отечественными мощными диодами, установив их на радиатор, но опять же габариты схемы увеличатся.

Мост VDS2 рассчитан на Uo6p. = 400 В и Іпр.=1 А, например, КЦ405. Диоды VD1, VD2, VD3 должны быть быстродействующими, с ІІобр. не менее 400 В, например, 11DF4 или 10DF6.

Резисторы R6, R8, R10, R12, R13, R14 номиналом 100 Ом, R7, R9. R11 — номиналом 47 Ом. Защитные диоды VD4….VD9 — быстродействующие, с ІІобр. не менее 400 В и выдерживающие прямой импульсный ток более 30 А, например, MUR680.

Но можно обойтись и без защитных диодов — для этого нужно применить выходные ключи VТ1 …VТб с защитными диодами, встроенными в корпуса транзисторов.

Особое внимание следует обратить на выходные ключи VТ1 ….VТ6 — это транзисторы технологии IGBT — по входу полевой транзистор, т.е. затвор, а по выходу коллектор и эмиттер — это в первом приближении

То есть IGBT — это смесь полевой и биполярной технологии. Такие транзисторы производят фирмы Infineon: BUP311D, BUP313D, Harris: HGTH20N40C1D, IR: IRG8C30D, IRGBC2GD с защитными (обратны* ми) диодами.

Рис, 5. Схема силового привода с использованием модуля фирмы MITSUBISHI SEMICONDUCTOR PS11036.

Все резисторы на схеме мощностью 0,25 Вт, кроме R15 — проволочный (падение напряжения на кем должно быть не более 0,5 В). Суммарная емкость конденсаторов после выпрямления сетевого напряжения должна быть около 1000 мкФ при нагрузке 2 кВт и более.

На схеме указаны номиналы С7 и С8 по 330 мкФ для случая нагрузки 1,5 кВт. Конденсаторы C10, С11, С12 номиналом 0,1 мкФ обязательно должны быть с малыми диэлектрическими потерями и термостабильными, рассчитанными на напряжение 50 В.

Трансформатор Т1 — мощностью не более 10 Вт. Если возникли трудности с приобретением DD1 NE555, ее можно заменить мультивибратором, собрав на отечественной 555-й серии.

Схема такого генератора показана на рис. 2. Тактовая частота будет определяться формулой:

F = 1/2C1R1,

где:

• С1. Фарад
• R, Ом.

Такой генератор будет работать в диапазоне 45 Гц … 25 кГц. Если такой широкий диапазон генерирования не нужен, то вместо переменного резистора R1 номиналом в 510 Ом нужно установить цепочку из резистора номиналом 100 Ом и 470 Ом (рис.

3). Выходные ключи VТ1….VТ6 обязательно надо установить на теплоотвод через электроизоляционные теплопроводные прокладки (подойдет слюда от больших конденсаторов), иначе у конструктора возникнут трудности с теплоотводом и электроизоляцией.

Фирма JR об этом позаботилась и разработала силовые модули в широком ассортименте. В частности для однофазной сети были разработаны модули типов IRPT2060A на мощность нагрузки 2,2 кВт и IRPT2064A на мощность нагрузки 1,5 кВт (рис. 4).

В модуле, кроме силовых ключей, еще установлены силовой мост, токоизмерительные шунты (выводы IS1, IS2 и IS3, IS4) для IRPT2060A номиналом по 25 мОм (для IRPT2064A — номиналом по 45 мОм), терморезистор (выводы RT1 и RT2), имеющий значение 50 кОм ±5% при температуре модуля 25°С и 3,1 кОм при температуре 100°С для обоих модулей. В модуле еще установлен ключ (выводы BR и N). Он такой же мощный, как и шесть ключей, и предназначен для аварийного отключения модуля.

Я не стал с ним экспериментировать. Все ключи изолированы от корпуса модуля так, что отпадает проблема надежной теплоизоляции, хотя и в этом случае она не помешает при длительной работе модуля.

На рис. 5 приведена схема силового привода с использованием модуля фирмы MITSUBISHI SEMICONDUCTOR PS11036 мощностью 2,2 кВт. Эта схема самая простая в управлении.

Правда, модули такого типа для однофазной сети я не смог найти. Но ведь можно включит и таким образом, как показано на схеме. Вывод FO — выход сигнала об аварии.

Вывод Vamp — напряжение, усиленное в 10 раз с токового резистора нагрузки. Диапазон изменения напряжения на выходе Vamp составляет 0…5 В.

К нему можно подключить, например, вольтметр и измерять косвенно ток в нагрузке. Еще хочу напомнить, что на схеме минусовый провод показан как общий, но его ни в коем случае нельзя соединять с корпусом устройства.

В. Хрипченко. пос. Октябрьский Белгородской обл. РМ-07-17.

Технические характеристики микросхем и транзисторов

МИКРОСХЕМА	Максимальное напряжение драйвера	Напряжение питания старта	Напряжение питания стопа	Максимальный ток для зарядки затворов силовых транзисторов / время нарастания	Максимальный ток для разрядки затворов силовых транзисторов / время спада	Напряжение внутреннего стабилитрона
IR2151	600 V	7,7…9,2 V	7,4…8,9 V	100 mA / 80…120 nS	210 mA / 40…70 nS	14,4…16,8 V
IR2153	600 V	8,1…9,9 V	7,2…8,8 V	НЕ УКАЗАНО / 80…150 nS	НЕ УКАЗАНО / 45…100 nS	14,4…16,8 V
IR2155	600 V	7,7…9,2 V	7,4…8,1 V	210 mA / 80…120 nS	420 mA / 40…70 nS	14,4…16,8 V

ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ БП
НАИМЕН.	НАПР.	ТОК	СОПР.	МОЩНОСТЬ	ЕМКОСТЬ ЗАТВОРА	Qg(ПРОИЗВ.)
СЕТЕВЫЕ (220 V)
IRFBC30	600V	3.6A	1.8 Ω	100W	660pF	17…23nC (ST)
IRFBC40	600V	6.2A	1 Ω	125W	1300pF	38…50nC (ST)
IRF740	400V	10A	0.48 Ω	125W	1400pF	35…40nC (ST)
IRF840	500V	8A	0.85 Ω	125W	1300pF	39…50nC (ST)
STP8NK80Z	800V	6A	1.3 Ω	140W	1300pF	46nC (ST)
STP10NK60Z	600V	10A	0.75 Ω	115W	1370pF	50…70nC (ST)
STP14NK60Z	600V	13A	0.5 Ω	160W	2220pF	75nC (ST)
STP25NM50N	550V	22A	0.14 Ω	160W	2570pF	84nC (ST)
IRFB18N50K	500V	17A	0.26 Ω	220W	2830pF	120nC (IR)
SPA20N60C3	650V	20A	0.19 Ω	200W	2400pF	87…114nC (IN)
STP17NK40Z	400V	15A	0.25 Ω	150W	1900pF	65nC (ST)
STP8NK80ZFP	800V	6A	1.3 Ω	30W	1300pF	46nC (ST)
STP10NK60FP	600V	10A	0.19 Ω	35W	1370pF	50…70nC (ST)
STP14NK60FP	600V	13A	0.5 Ω	160W	2220pF	75nC (ST)
STP17NK40FP	400V	15A	0.25 Ω	150W	1900pF	65nC (ST)
STP20NM60FP	600V	20A	0.29 Ω	45W	1500pF	54nC (ST)
IRFP22N60K	600V	22A	0.24 Ω	370W	3570pF	150nC (IR)
IRFP32N50K	500V	32A	0.135 Ω	460W	5280pF	190nC (IR)
IRFPS37N50A	500V	36A	0.13 Ω	446W	5579pF	180nC (IR)
IRFPS43N50K	500V	47A	0.078 Ω	540W	8310pF	350nC (IR)
IRFP450	500V	14A	0.33 Ω	190W	2600pF	150nC (IR) 75nC (ST)
IRFP360	400V	23A	0.2 Ω	250W	4000pF	210nC (IR)
IRFP460	500V	20A	0.27 Ω	280W	4200pF	210nC (IR)
SPW20N60C3	650V	20A	0.19 Ω	200W	2400pF	87…114nC (IN)
SPW35N60C3	650V	34A	0.1 Ω	310W	4500pF	150…200nC (IN)
SPW47N60C3	650V	47A	0.07 Ω	415W	6800pF	252…320nC (IN)
STW45NM50	550V	45A	0.1 Ω	417W	3700pF	87…117nC (ST)