Полумост на IRS27951(2)S

[icemanoid]

Всем привет!
Набрел в инете на новую микросхему от IR IRS27951, которая позиционируется как Resonant Half Bridge Controller и сопровождается довольно мозгодробительным руководством по расчету резонансных преобразователей. Руководство, признаюсь честно, не осилил до конца, но хочу попробовать поставить ее в обычный полумост вместо столь любимой народом IR2153. В отличие от последней, у IRS27951 более мощные драйвера полевиков, есть возможность настроить Dead Time, есть Soft Start и триггерная защита от КЗ по току нижнего полевика. И это при том, что обвязка микросхемы практически не изменилась.
И вот, собрал такой кусок схемы из даташита:

Ct = 470пф
RT =22КОм
MOSFET 2SK4106
CBS 0.47мкФ
Uпит +12в

По формуле из даташита


должна получится частота 50 кГц, и dt (DEAD TIME) 439нс, однако на практике получил такие оcциллограммы на затворах


Если я правильно понимаю картинку, то частота 133 кГц и tdt 200нС, что сильно далеко от расчетных. В чем может быть проблема?

И как лучше выбирать dt? Надо ли стремиться к минимальному dt, при котором нет сквозных токов?

[sanek546]

Я тоже на этой микре сделал источник, сам до конца не понял как работает эта микруха... Вот моя тема связаная отчасти с этой микрухой viewtopic.php?f=11&t=62202

[icemanoid]

sanek546,
Спасибо, очень познавательно! Но до резонансных преобразователей я не дорос. Мне нужен блок питания для усилителя на 50 вт Сейчас у меня трудится переделанный электронный трансформатор для галогенки, но мне не нравится, что у него даже на холостом ходу греются транзисторы и резистор в цепи обратной связи, а также гуляет частота преобразования. Возможно, я что-то делал неправильно, но после нескольких вечеров с плясками с паяльником решил полностью переделать электронный транс на управление от микросхемы.

Кстати, с частотой я разобрался. Все работает как написано в даташите. Но вот обнаружилось, что бывают некошерные конденсаторы


С левым кондером все заработало, как и предполагалось, частота получилась 55 кГц, Dead Time 450нс. C правым - 133 кГц и DT 200нС. Чудеса заключается в том, что емкости конденсаторов почти одинаковы - 477 и 460 pF, правда, мерял самодельной приставкой к осциллографу. Похоже, размер все-таки имеет значение. Или тип керамики.

[sanek546]

мне не нравится, что у него даже на холостом ходу греются транзисторы и резистор в цепи обратной связи, а также гуляет частота преобразования

На IRS27951 регулирование выходного напряжения осуществляется изменением рабочей частоты (посмотрите в даташите передаточную характеристику).

Но до резонансных преобразователей я не дорос.

Вы хотите приспособить IRS27951 в каком-то другом режиме? В таком случае советую взять соответствующую микросхемку. Эту в нормальном-то режиме хрен настроишь...

Но вот обнаружилось, что бывают некошерные конденсаторы

Очень интересно.... У меня как раз не было chip-конденсатора Ct, и я поставил как справа на картинке у Вас..... Но у меня частота никуда не улезла...

[icemanoid]

На IRS27951 регулирование выходного напряжения осуществляется изменением рабочей частоты (посмотрите в даташите передаточную характеристику).Вы хотите приспособить IRS27951 в каком-то другом режиме?

Я хочу сделать нерегулируемый блок питания с фиксированной частотой преобразования. Для УМЗЧ стабилизация напряжения не критична. Я встречал утверждения, что в этом случае обратная связь даже вредна, т.к. потребляемый ток усилителя все время непредсказуемо меняется и схема стабилизации не успевает за этими изменениями, приводя к колебаниям. Но подтвердить или опровергнуть не могу. Но знаю точно - радиолюбители успешно используют полумостовые блоки питания на IR2153, в сети кочуют десятки разновидностей схемы на ней, и даже на этом форуме нафлудили 40 страниц. Вот и я хочу сделать самый простой полумост, при этом пустить дело радиохлам, оставшийся от старого БП ATX - высоковольтные электролиты, фильтры, полевики. Но эти полевики тяжелые для IR2153, надо умощнять выходы. Также желательна защита от КЗ и мягкий старт для зарядки электролитов в низковольтной части. Вот почему я выбрал IRS27951, там эти проблемы решены, причем сложной обвязки не требуется. Осталось только найти время и собрать.

Что же касается конденсатора. Других такого же типа (мелкие желтые ) на 470 pf я не нашел. Поэкпериментировал с 1000pf и 2200pf - те ведут себя нормально, т.е. частота и мертвое время совпадают с графиками в даташите. Конденсатор, который глючил, был не новый, я откуда-то отпаял, будем считать, что он обиделся за издевательства.

[Телекот]

Вот и я хочу сделать самый простой полумост, при этом пустить дело радиохлам, оставшийся от старого БП ATX - высоковольтные электролиты, фильтры, полевики. Но эти полевики тяжелые для IR2153, надо умощнять выходы. Также желательна защита от КЗ и мягкий старт для зарядки электролитов в низковольтной части. Вот почему я выбрал IRS27951,

Для этого всего нужна полная схема резонансника.

[icemanoid]

Телекот,

Можно обойтись и простым полумостом. Проверено электроникой Расскажу немного про мои эксперименты с эти чипом. Собрал такой полумост ( полная схема в формате diptrace ниже)

board.jpg

собранный макет

(97.02 КБ) 900 скачиваний

Выглядит несколько аляповато, 2 платы получилось потому, что я уже собирал блок питания на базе эл. трансформатора типа ташибры, с входными фильтром и выходным выпрямителем на отдельной плате. А делать одну большую плату под irs27951, не будучи уверенным, что она заработает, не очень хотелось. Поэтому сделал для эксперимента замену ташибры, позаимстовав с нее трансформатор.
Сначала я хотел обойтись самым минимумом и не поставил цепочку R3C6 . При питании от постоянки 12 вольт проблем не наблюдал. Подключил в сеть 220 и - опаньки. Нет, ничего не бабахнуло, но чип не завелся, хотя питание на нем было 15 вольт. Подключил отдельно чип на 12 вольт, полевики на 220. Если сначала подать +12, а потом 220, то схема работала. Если наоборот - нет. С помощью осциллографа все-таки удалось поймать момент включения - на затворе нижнего полевика проходят 3 импульса, потом чип отрубается - срабатывает защита по току. И это даже тогда, когда вторичка трансформатора не подключена. Так что без софтстарта на IRS27951 никак.
Подключил нагрузку - галогенку через простейший регулятор на транзисторе с потенциометром и погонял на разных частотах и токах

Напоследок коротнул вторичку транформатора - проскочила искорка и блок вырубился. Защита сработала.

Вывод: в тех задачах, где используют IR2153, можно применять и IRS27951, разумеется, немного изменив схему включения и получив защиту и мягкий старт.

[Телекот]

Ну а как у вас мягкий старт работает. для простого трансформатора и выпрямителя значения частоты не имеют значения.
Или намеренно делать трансформатор с очень большой индуктивностью рассеивания.

[zöner]

Но до резонансных преобразователей я не дорос.

можно посмотреть в сторону IR2161,2166. Почти 2153, но с токовой защитой, а 2166 даже с PFC

[sa-ta]

Можно обойтись и простым полумостом. Проверено электроникой Расскажу немного про мои эксперименты с эти чипом.

и на какую мощность преобразователь получился ?

[icemanoid]

Телекот,

Не могу сказать точно, думаю что тут играет роль несколько факторов:
1) Индуктивность рассеивания есть у любого трансформатора, возможно, в моем случае ее хватает для софтстарта, т.к. начальная частота у меня получилась 280кГц.
2) На такой частоте меньше заполнение импульса, т.к Dead Time у транзисторов постоянный
3) Сердечник на такой частоте хуже работает. Вряд ли китайцы в электронные трансформаторы ставят что-то крутое.

zöner,
Да, я смотрел. В принципе почти то же самое, по функционалу, но irs27951 новее, мощнее и требует меньше обвязки.

sa-ta
Максимум, что я мерял это 2x15В и 2A, т.е. 60 Вт. Но у меня проблема найти подходящую нагрузку - я подключал галогенку через линейный диммер на мощном транзисторе. И этот транзистор раскалялся буквально за минуту, поэтому больше чем на 3-5 минут не включал. Теоретически, если оригинальный транс был на 105 ватт, то эту же мощность можно снять и с моего. Я думаю, с более мощным трансформатором эта схема может выдать ватт 300.
Полевики 2SK4106 в преобразователе оставались холодными, несмотря на отсутствие радиатора, как будно и не включал вовсе. Я снял их из БП ATX. Их ток 12A для моей задачи явно избыточен, да других не было.

[sifun]

Резонансный режим легко и просто настраивать, гораздо проще чем возня с шим. Могу рассказать если в даташите непонятно. Можно почитать книжку Негуляева про сварочник, там какраз этот метод регулирования.
Кстати, на этой микре можно сделать сварочник ампер до 90. на одной единственной микре. Да ещё и компактный весьма.
Разве что требуются высококачественные плёночные коненсаторы, найти их непросто.
Можно использовать микру в нерезонансной схеме, но это дерьмо конечно. в этом случае использовать плавный старт не следует, по крайней мере точно не стоит стартовать микросхему с совсем высоких частот, не потянут драйвера. Наиболее частые причины бабахов-переток и недооткрытие.

[Телекот]

Согласен, но в резонансниках есть очень не приятный резонансный дроссель, довольно большой, и в мощных источниках весьма горячий.
Хотя в стабилизированных блоках избавляет от выходного дросселя.

[sifun]

Да ну какой внешний дроссель, если не нужны киловатты как в сварочнике, транс просто мотается на комплекте Ш, первичка и вторичка на разных половинках, возможно подбирается зазор. Или на кольце без перекрытия.
250 ватт резонансный заводской питальник для жк телика сделан на ш с разнесёнными первичкой и вторичкой. вполне компактный транс.

[Телекот]

Да надо заняться, эта тема интересна. Я собирал резонансник, но один в один по готовым печаткам и схемам.
Вы бы не могли подкинуть несколько статей, по расчётам трансформаторов, дросселей и схем.

[sifun]

Только даташиты читал на английском, а потом стал на глазок ставить и настраивать по осциллографу, при питании от латра.
Любое познание начинается с гугла
https://www.google.com/search?q=llc+converter

например http://www.fairchildsemi.com/ds/FA%2FFAN7621.pdf

законы все простые-холостое напряжение=питающее/к трансформации, если это мост, и питающее/2 к трансф если полумост. Под нагрузкой напряжение на первичке увеличится раза в 2-3, поэтому надо выбирать соотношение вольт/виток первички с запасом в 2-3 раза. Проще всего понять всё сделав простой стенд из этой же 27952, трансформатора разборного, набора конденсаторов и осциллографа. Обязательно сделайте трансформатор тока измерительный-берём кольцо из 2000 или 2500 феррита, лучше брать ЭПКОС. Я вообще отказался от российского. Наматывате на него 50 витков провода, лучше поровнее, концы на 5 ом резистор, проволочный резистор использовать нельзя, только металл/уголь. Проще всего выпаять из моника. Надеваем кольцо на провод первички. С резистора на осциллографе смотрим форму и амплитуду тока. При 50 витках и 5 омах будет 1 вольт на 10А тока. Без такого трансформатора не стоит даже лезть в импульсную технику.

Самое главное-не используйте мосфеты.

[Телекот]

Да гуглом пользоваться умею, просто думал у вас есть уже найденные статьи, которые вам больше нравятся по информативности.
И почему такое ограничение на мосфеты, для тренировки и кошки пойдут.

[sa-ta]

просто думал у вас есть уже найденные статьи

а чем не угодила
Application Note AN-1160 : Design of Resonant Half-Bridge converter using IRS2795(1,2) Control IC ?

[Frogfot]

Самое главное-не используйте мосфеты.

А чё тада использовать?

[sifun]

Токмо игбт. Мосфеты наконец-то ушли в прошлое применительно к сетевым инверторам.