Импульсный блок питания на IR2153 с защитой

Главным компонентом рассматриваемого источника питания является микросхема (драйвер) IR2153. Данный драйвер выпускается в двух исполнениях -  IR2153 и IR2153D. Буква D обозначает, что микросхема оснащена диодом, предназначенным для питания каскада управления верхнего ключа. Таким образом, если в схеме применить драйвер IR2153D, то диод D2 устанавливать не требуется. Частота генерации данного источника питания задается резистором R4 и конденсатором C6 подключенным к выводам микросхемы RT (ножка 2) и CT (ножка 3). Оптимальной частотой генерации микросхемы является частота в 40 – 70 кГц, именно под данный диапазон подобран сердечник трансформатора Tr1. Особенностью микросхемы является способность остановки генерации путем закорачивания вывода CT на минус. Этот принцип применен для организации защиты микросхемы от короткого замыкания на выходе данного источника питания.

импульсный источник питания на ir2153

Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания на IR2153

 

 

Принцип работы источника питания

Входной фильтр представлен элементами С1, Др1, С2, R2 – он предназначен для защиты блока питания от высокочастотных помех и пульсаций присущих в сети. Резистор R2 выполняет функцию разряда конденсаторов С1, С2 после выключения источника питания. Конденсаторы С1, С2 должны выдерживать действующее напряжение сети (311 В), то есть необходимо применить конденсаторы выдерживающие напряжение 400 В типа Х2.
При включении источника питания в сеть ток проходит через фильтр, диодный мост и начинает заряжать конденсатор С3. При этом ток заряда конденсатора достаточно велик и грозит пробою диодного моста Br1. Для ограничения тока заряда при старте БП применен резистор R1. Вместо резистора R1 можно применить термистор номиналом от 3,3 – 4,7 Ом. Диодный мост Br1 должен быть рассчитан на приложенное к нему обратное напряжение не менее 400 В, в данном случае подойдут диодные мосты типа RS406, RS407. Конденсатор С3 должен быть рассчитан также на напряжение в 400 В, при этом его емкость подбирается из расчета 1 мкФ на 1 Вт выходной мощности.
Для организации питания микросхемы IR2153 применяется цепочка R3, D1. Сопротивлением R3 в диапазоне от 5,1 кОм до 20 кОм добиваются потребления тока микросхемой от 5 мА – 20 мА. Оптимальный номинал резистора R3 подбирается исходя из замера напряжения на выводах 1, 4 микросхемы IR2153 – данное напряжение должно составлять не менее 14,5 В. Резистор R3 должен быть рассчитан на рассеиваемую мощность в 2 Вт.
Питание каскадов управления выходных транзисторов микросхемы осуществляется цепочкой D2, С7. Если в схеме применена микросхема IR2153D, то диод D2 не устанавливается. Емкость С7 – 0,22мкФ напряжением не менее 25 В.
Мощность данного блока питания задается выходными полевыми транзисторами Т2, Т3, которые представлены транзисторами типа IRF830. Данные транзисторы способны отдать мощность в 100 Вт. Однако если применить в качестве Т2, Т3 транзисторы типа IRF840 то можно добиться выходной мощности до 250 Вт.
Конденсатор С11 предназначен для гашения помех, передаваемых трансформатором Tr1. Конденсаторы С8, С9 – служат для подавления ВЧ помех, а R8, R9 – для их разрядки. R7, C10 – подавляет паразитные колебания присутствующие во время работы Tr1.
Выходные выпрямительные диоды должны выдерживать обратное напряжение более 100 В (при условии выходного напряжения в 18 В) т.е не менее чем в 5 раз. Время обратного восстановления диодов – не менее 100 наносекунд.
Защита от короткого замыкания на выходе ИП представлена транзистором Т1, светодиодом LED1, диодом D7, резисторами R10-R13 и конденсатором С16. Принцип  работы заключается в следующем: при увеличении тока потребления проходящего через резистор R10 на нем увеличивается падение напряжения, которого хватает для открытия транзистора Т1. Когда Т1 открывается, то через диод D7 вывод микросхемы IR2153 оказывается на земле, что приводит к отключению генерации микросхемы. Далее падение напряжения на R10 исчезает и ИП вновь возобновляет работу. Таким образом, мы имеем «икающую» защиту.
Трансформатор Tr1 представляет собой ферритовое кольцо проницаемостью в 2000НМ, типоразмером 32х20х6. Первичная обмотка I содержит 161 виток намотанного скруткой в три провода ПЭЛ диаметром 0,25 мм. Вторичная обмотка имеет по 21 витку намотанного скруткой в три провода ПЭЛ диаметром 0,4 мм.
Для однополярного питания вторичная обмотка наматывается без отвода.
Для того, чтобы получить на выходе блока питания напряжение выше или ниже 18 В, необходимо пропорционально увеличить или уменьшить количество витков вторичной обмотки трансформатора Tr1.