Простой импульсный источник питания на IR2153D (0,4Вт)

В статье приводится описание простого импульсного источника питания (ИИП), собранного на микросхеме IR2153D и предназначенного для питания нагрузки мощностью до 0,4 Вт. Научно-технический прогресс не стоит на месте, радиоэлектронные приборы и устройства становятся миниатюрней, теряя свой объем и массу, уменьшается и потребление тока. Для питания некоторых устройств достаточно иметь источник питания мощностью не более 400...500 мВт, а то и меньше [1]. Блоки питания на основе низкочастотных понижающих трансформаторов постепенно вытесняются ИИП Единственно, что осталось актуальным и по сей день, - гальваническая развязка нагрузки от сети переменного тока.

Источники питания, предложенные ранее на страницах журнала Радио, либо избыточны по мощности [2], либо относительно сложны в повторении, поскольку многие испытывают трудности при изготовлении трансформаторов с числом обмоток более двух, а тем более, если необходимо соблюдать фазировку обмоток при их включении [3-6].

Технические характеристики

Предлагаемый ИИП отличается тем, что прост в изготовлении. При этом обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от сети переменного тока и выдерживает замыкание выхода. К недостаткам можно отнести малую стабилизацию выходного напряжения, но при необходимости этот недостаток можно устранить, применив маломощный интегральный стабилизатор напряжения серии 781-хх или аналогичной.

Технические характеристики:

  • Напряжение питающей сети, В - 220±10%
  • Частота преобразования, кГц - 20...100
  • Выходное напряжение, В - 9...10,5
  • Максимальный выходной ток, мА - 45.

Принципиальная схема

Схема устройства показана на рис. 1 Его основой является микросхема IR2153D [7], которая представляет собой драйвер со встроенным генератором.

Эта микросхема предназначена для управления двумя последовательно соединенными переключательными полевыми транзисторами и построения мощных импульсных преобразователей напряжения.

Выходные каскады драйвера подключены так. что питание на них поступает параллельно, в результате чего они работают как два полумостовых коммутатора в противофазе При подключении импульсного трансформатора к выходам этих каскадов - НО и LO (выводы 7 и 5) - получается мостовая схема преобразователя напряжения.

Принципиальная схема импульсного блока питания на микросхеме IR2153D

Рис. 1. Принципиальная схема импульсного блока питания на микросхеме IR2153D.

Питается драйвер от сети переменного тока через гасящий конденсатор С1, токоограничивающий резистор R2 и выпрямитель на диодах VD1-VD4. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор С2. Резистор R1 обеспечивает разрядку конденсатора С1 после отключения источника питания от сети. Стабилизация напряжения питания осуществляется встроенным стабилитроном на 15,6 В. Частота преобразования задается цепью R3C3, ее можно определить по формуле:

F = 1/(1,4C3(R3+75 Ом)).

При указанных на схеме номиналах частота преобразования составляет около 70 кГц. Выходные каскады драйвера DA1 обеспечивают выходной импульсный ток до 200 мА, что дает возможность подключения первичной обмотки трансформатора Т1 непосредственно к выходам микросхемы Переменное напряжение вторичной обмотки поступает на выпрямитель с удвоением напряжения, собранный на диодах VD5, VD6 и конденсаторах С4, С5. О наличии выходного напряжения сигнализирует светодиод HL1.

Детали

В ИИП применены резисторы МЯТ, С2-23, конденсатор С1 типа К73-17 или импортный, он должен быть рассчитан на работу при переменном напряжении не менее 400 В, конденсатор СЗ - К10-17 или SMD, остальные конденсаторы оксидные отечественного или импортного производства.

Диоды 1N4007 можно заменить на 1N4005, 1N4006 или маломощный диодный мост, рассчитанный на работу в сети 220 В, например КЦ407А Диоды Шотки 1N5819 заменимы на 1N5817, 1N5818 или на диоды серий КД5Ю, КД521, КД522, но в последнем случае выходное напряжение уменьшится примерно на 1 В. Светодиод HL1 может быть любого цвета свечения.

Трансформатор намотан на магнитопроводе типоразмера R10x6x4 (EPCOS B64290L0038-N87) [8] из феррита с магнитной проницаемостью 2200. Применен провод ПЭЛ ШО диаметром 0,12 мм. Первичную обмотку наматывают виток к витку в один ряд - это примерно 85 витков (допускается отклонение ±10 витков).

Емкость конденсатора С1, мкФ Оптимальная мощность нагрузки, мВт
0,33 <=200
0,47 200...300
0.68 300...400

Для повышения надежности изоляции первичную обмотку покрывают 2...3 слоями лака, для этих целей применен аэрозольный автомобильный акриловый лак. который обладает повышенной устойчивостью к атмосферным и механическим воздействиям. Затем наматывают вторичную обмотку - 30 витков также виток к витку в один ряд.

Печатная плата для устройства не разрабатывалась Все детали размещены на макетной печатной плате с применением проводного монтажа. Плата размещена в пластмассовом корпусе размерами 60x35x25 мм. В корпусе необходимо сделать отверстия для светодиода, сетевого и выходного кабелей.

Нагрузочные характеристики источника питания

Рис. 2. Нагрузочные характеристики источника питания.

Выходная мощность источника питания зависит от емкости гасящего конденсатора С1. В таблице указана его емкость для различных значений выходной мощности. Нагрузочные характеристики источника показаны на рис.

2. Если потребляемая нагрузкой мощность меньше оптимальной, избыточная энергия будет идти на нагрев микросхемы. После сборки устройство в настройке не нуждается и сразу может быть использовано для питания соответствующей нагрузки.

А. Депарма, г. Харьков, Украина. Р-2010-05.

Литература:

  1. Нечаев И. Блок питания антенного усилителя. Р-1994-03.
  2. Москатов Е. Усовершенствованный ИИП в спичечной коробке. Р-2009-03.
  3. Соломин В. Сетевой в габаритах "Кроны". Р-1999-09.
  4. Сидорович О. Сетевой "Гальванический элемент 373". Р-2000-09.
  5. Хабаров А. Миниатюрный блок питания.Р-2001-09.
  6. Москатов Е. Импульсный ИП в спичечной коробке.Р-2005-06.
  7. IR2153 SELF-OSCILLATING HALF-BRIDGE DRIVER. - www.irf.com.
  8. Каталог "Ферриты Epcos” Сердечники кольцевые - www.ferrite.com.ua.
1 146 Стабилизаторы и преобразователи
блок питания
cashback