Sursa stabilizata, cu IR2153

[pisica matache]

Ideea unei surse stabilizate semipunte, facuta cu un traf ATX nemodificat a plecat de la o discutie de pe alt forum. Acolo, cineva dorea o schema cat mai simpla de sursa, de preferat cu piese din recuperari, care sa poata oferi la iesire 12 sau 15V/5A. Culmea simplitatii, mi se pare o sursa semipunte, facuta cu un IR2153 si traf ATX nemodificat,urmata de un stabilizator liniar, de ex LM350. S-a reprosat pe buna dreptate, pe langa incalzirea trafului ATX, comandat cu umplere maxima, dar asta e alta discutie si puterea disipata de LM. Inspirat dintr-un test mai vechi al lui @miticamy, m-am gandit la urmatoarea solutie...Sa pastrez o putere disipata minima pe LM, pastrand o cadere de tensiune intrare-iesie, minima. Ramane de rezolvat reglarea umplerii la IR2153, care insa nu e conceput pentru asa ceva. Are insa o umplere fixa, de cca o micros, asa ca s-ar putea scadea umplerea, crescand frecventa. Despre reglarea frecventei, am gasit ceva idei aici http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt98-1.pdf

Schema se vrea una simpla, realizabila de oricine, de aceea am ales acesta varianta. Functionarea ar fi urmatoare...Atata timp cat caderea de tensiune pe LM, s-ar mentine sub o valoare programata, sa zicem 3V, ledul optocuplorului nu e alimentat, fototranzistorul e blocat, C1 e pus la masa de mosfetul saturat. Frecventa va fi minima, umplere maxima. Daca caderea de tensiune ar tinde sa creasca, s-ar comanda ledul, deschide fototranzistorul, care va creste rezistenta DS a mosfetului, crescand frecventa si scazand umplerea. In extremis, cu mosfetul blocat, frecventa ar creste la o valoare maxima, determinata prin alegerea lui C2. S-ar obtine astfel o reactie bruta, care sa permita totusi o putere disipata mica pe LM. Nu stiu insa cat e de functionala ideea, asa ca astept pareri.

PS

Daca cineva va spune ca stabilizarea e cam din topor, o sa-i dau dreptate. Dar asta e elaborata, comparativ cu o alta solutie la care m-am gandit...Un termistor montat pe radiatorul LM350, conectat in locul rezistentei din pinii 2-3. Cresterea puterii disipate, ar incazi termistorul, scazandu-i rezistenta si crescand frecventa .

Editat Septembrie 7, 2014 de pisica matache

[donpetru]

Ideea mi se pare buna si o sustin. Din acest motiv ma ofer sa realizez PCB sursei iar daca vor fi doritori poate la urma voi face si cateva PCB-uri.

Totodata, cred ca subiectul ar prezenta ceva mai mult interes daca iesirea sursei ar putea fi personalizata pe tensiuni simetrice (fixe, in domeniul +/-25Vcc....+/-70Vcc, cu puteri pana la 500...1000W) sau cu tensiuni simetrice reglabile (daca se doreste transformarea sursei SMPS intr-o sursa reglabila de laborator) in domeniul 0...+/-30Vcc (max. 5 sau 10A). In acest sens as putea creea un PCB universal pe care sa se dezvolte ambele aplicatii (cu conditia sa nu fie diferente majore intre versiuni).

 

Editare ulterioara: Am postat mai jos o schema SMPS cu IR2153 prezentata de curand pe diysmps.com (schema functioneaza si poate face parte de bibliografia viitoarei surse care se poate dezvolta in acest topic):

SMPS Half Bridge IR2153 v2.0 - Schema.pdf

SMPS Half Bridge IR2153 v2.0 - PCB.pdf

[smilex]

Cred ca ar fi mai nimerit sa cresti putin frecventa minima, fata de frecventa la care a lucrat anterior traful. N-o sa se mai potriveasca la adancime patrundere, dar asta e. Oricum, frecventele mari si scaparile te scot.

Orice sistem cu feedback trebuie sa indeplineasca ceea ce-ti place tie: -20dB/dec si cca.+45 grade faza la intersectia cu unitarul. Nici daca ma mai nasc odata nu pot interpreta asa ceva ca sistem, sunt prea multe necunoscute si variabile. Asa ca numai realizarea practica te va face sa intervii cumva la o eventuala instabilitate, cu RC-urile necesare. Eu ma declar depasit aici, dar daca cunosti pe cineva... Orice sugestie e ok. Dar se poate sa mearga stabil cat de cat, din prima.

N-am idee intre ce limite se poate stabiliza astfel.

Editat Septembrie 7, 2014 de smilex

[pisica matache]

smilex,e prima data cred de cand iti urmaresc postarile, cand nu inteleg nimic. E o sursa nestabilizata,...stabilizata...grosolan. Cum s-ar manifesta instabilitatea, avand in vedere ca exista un stabilizator liniar, care ar trebui sa stabilizeze tensiunea ?

Problema trafului e rezolvata, la 40Khz si o sarcina de 100W, temperatura e de sub 70 grade C, dupa ore bune de functionare.

[smilex]

Temperatura nu-i exagerata, dar se poate mai mica. Poate il incasetezi si chiar daca trafo e ok, afecteaza viata electroliticilor din jur si participa la temperatura generala incasetata. Se poate si ventila...

 

Zici ca nu e stabilizata, dar nu conteaza asta, exista un echilibru care se poate forma prin actiunea opto, acel echilibru poate fi foarte instabil: se creaza - se destabilizeaza - se recreaza - ... Orice sistem in echilibru prin feedback se afla in situatia asta, nu conteaza ca e sursa, amplificator, sau altceva. Stabilizarea ca proces e un caz particular dintr-o gramada posibile.

S-ar manifesta prin deschiderea aleatoare a MOS si variatia frecventei de functionare chiar daca asta n-ar duce la mari variatii de tensiune la intrarea liniarului. Dar pot fi si variatii mari. Nu pot anticipa.

Editat Septembrie 7, 2014 de smilex

[cavit]

eu am testat extensiv astfel de trafo, pentru ca le-am avut la indemina, pur si simplu le-am pus pe surse deja facute, stabilizate, in unda continua, cu reglaj manual al factorului de umplere, ce-i drep scot cam mult alimentate in semipunte in unda continua la 300 vdc adica caa 150v in primar cam 10 v pe infasurarea de 5 si cam 25v pe infasurarea de 12 ele sunt facute cu rezerva sa mearga si la tensiune mai mica de 230v, e cam greu sa stabilzezi o astfel de sursa in regim de unda continua mofificand frecventa, poate cu un droser in serie cu primarul merge, creste reactanta cu frecventa, trebuie stiut ca aceste trafo au cuplaj strins sunt bobinate intercalat si chiar si la 200 Khz transfera destul de bine deja 200 e cam sus pentru tranzistori.

ar merge ceva de genul sursa in rezonanta punind in serie cu primarul un grup lc acordat pe frecventa de lucru, si dispare droserul de la iesire. dar deja pentru asta avem driver dedicat cu autostart, nu mai trebuie auxiliara, L6599 e simplu de facut si are piese putine merge bine si bruiaza putin.

[cavit]

cat priveste sursele cu rezonanta stabilizate le-am testat extensiv de la variantele produse de SONY cu transformator de comanda cu miez saturabil in dc stabilizate cu un simlu 431 pana la cele cu driver dedicat, sunt bune la puteri mai mici de 200-300w mai sus tor forewardul pwm e mai bun.

se preteaza bine la alimentat amplificatoare audio, caci suporta varfuri de putere si bruiaza putin cuerntul fiind sinusoidal.

cele cu trafo saturabil modificat pentru comanda v mos performau destul de prost, se cam incalzeau tranzistorii, mai bine mergeau cu bipolare in varianta originala, dar la bipolare sunt optini putine, cele cu controller dedicat merg bine si sunt usor de facut, trebuie atentie la trafo, bine pentru inceput sa-luati de pe o sursa in rezonanta arsa, puteti modifica tensiunile din secundare pur si simplu refacindule tinad cont de cat scotea inital, volti pe spira, la cele mici de caa 100 w si 100 khz sunt caa 3 volti pe spira, pastrati primarul precum si condensatorul original, dupa ce castigati experienta puteti sa-construiti singuri.

Este un trafo cu cuplaj slab, primarul e cu sarma mai groasa cu litzwire, caci impreuna cu condensatorul formeaza circuitul rezonant ce stocheaza energia.

[pisica matache]

eu am testat extensiv astfel de trafo, pentru ca le-am avut la indemina, pur si simplu le-am pus pe surse deja facute, stabilizate, in unda continua, cu reglaj manual al factorului de umplere, ce-i drep scot cam mult alimentate in semipunte in unda continua la 300 vdc adica caa 150v in primar cam 10 v pe infasurarea de 5 si cam 25v pe infasurarea de 12 ele sunt facute cu rezerva sa mearga si la tensiune mai mica de 230v, e cam greu sa stabilzezi o astfel de sursa in regim de unda continua mofificand frecventa, poate cu un droser in serie cu primarul merge, creste reactanta cu frecventa, trebuie stiut ca aceste trafo au cuplaj strins sunt bobinate intercalat si chiar si la 200 Khz transfera destul de bine deja 200 e cam sus pentru tranzistori.

ar merge ceva de genul sursa in rezonanta punind in serie cu primarul un grup lc acordat pe frecventa de lucru, si dispare droserul de la iesire. dar deja pentru asta avem driver dedicat cu autostart, nu mai trebuie auxiliara, L6599 e simplu de facut si are piese putine merge bine si bruiaza putin.

Multumesc de sugestii ! E de incercat si ideea cu inductanta inseriata cu traful, cat si sursa rezonanta. Urmeaza sa fac ceva teste...

[scormonel]

Solutia unei surse stabilizate cu IR2153 este data chiar de producator (International Rectifier) intr-o aplicatie. Trebuie adaugat doar un TL431, un condensator si 3 rezistente la aplicatia clasica half-bridge.

[pisica matache]

Schema e interesanta, un buck cu 2153, alimentat direct de la retea. Dar, in primul rand, nu are izolare galvanica! Chiar sunt curios cum un producator serios, recomanda asa ceva. Poate pui un link, cu aplicatia respectiva. Un al doilea minus, curentul mic pe iesire. Chiar trecand peste marea problema a lipsei trafului, nu cred ca se poate obtine un curent de cativa amperi, la 15V, cu acesta schema. E insa interesanta stabilizarea tensiunii cu TL431, care presupun modifica frecventa de oscilatie, respectiv umplerea.

[smilex]

Oscilatorul este asemenea 555, rampa e intre 1/3 si 2/3 din alimentare. Pe crestere e o iesire iar pe descrestere e alta. Cu un rezistor de pe cond la masa se poate extrage curent din crestere si se mareste curentul la descrestere adica se dezechilibreaza timpii de conductie dintre high si low. Intrucat e un buck iar iesirea low nu e folosita, dezechilibrul timpilor poate fi folosita astfel pentru stabilizare. Nu stiu daca corectia corespunde, e de studiat, dar solutia e interesanta pentru un buck. Un 3843 ar avea nevoie de o flotanta (partea high) pentru aceiasi solutie cu comutatie pe ramura pozitiva. E drept ca 3843 ofera si protectie la supracurent... Totusi, e o solutie buck.

[pisica matache]

Chiar in seara asta am testat un buck, cu redresare sincrona, cu IR21531. Singur, comanda destul de corect cate doi mosfeti de 80A/40V, cu cca 3nF fiecare, la 30Khz. Desi tensiunea de iesire nu e stabilizata, ci e putin sub jumatatea tensiunii de alimentare, am obtinut peste 90% randament, la 14V pe iesire, la cca 20A. Am mai spus-o pe alt topic, e cea mai simpla sursa buck, cu redresare sincrona. Cu piese putine, ieftine, se poate obtine un randament foarte bun. E drept ca are un mare neajuns, nu se poate obtine un alt raport al tensiunilor, datorita umplerii fixe. O sa testez si varianta stabilizata, cu TL431. Chiar ar fi o chestie sa se poata obtina un buck sincron, stabilizat, cu un integrat foarte ieftin.

[smilex]

Si la un scurt accidental la iesire...

 

Haide, un 3843 cu o flotanta ieftina ofera tot: stabilizare, protectie, curent mai mare in porti, etc. Care poate fi diferenta de pret?

Editat Octombrie 3, 2014 de smilex

[pisica matache]

N-am contestat avantajele unui buck sincron cu UC3843 si IR2184, de exemplu. Dar sunt aplicatii unde nu-si are rostul nici stabilizarea, nici protectia la supracurent. Aici se preteaza foarte bine IR2153, la puteri de cateva sute watti, iar parerea asta nu mi-o pot schimba.

In alta ordine de idei, ai avut dreptate. Se poate modifica umplerea, dezechilibrand incarcarea/descarcarea condului. Am testat schema cu TL431 si functioneaza...oarecum. Am alimentat cu 24V, iar la iesire am pus un divizor rezistiv de 2x5,6K, in referinta TL431. Am obtinut cca 5V in gol, iar in sarcina tensiunea scade pana pe la 4,8V la 15A pe iesire. Cele mai bune rezultate, fara nici-un cond intre referinta si masa. Probabil cu o compensare atenta, rezultatele ar fi ceva mai bune. Am testat si reglarea manuala a umplerii, care se poate face cu un semireglabil intre pinul 4 si masa. Creste umplerea, pana pe la 80%, dar scade si frecventa.

[smilex]

Cum adica intre pinul 4 si masa?

Fa referire la umplerea din fata inductantei. Daca montezi o rezistenta intre pinul 3 si masa, acea umplere trebuie sa scada. Numai astfel se poate stabiliza. Poate te-ai referit la iesirea low...

Da, se modifica si frecventa, dar nu conteaza foarte mult daca ai o inductanta serie suficienta (sa nu mareasca semnificativ variatia).