ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА TL494 И IR2110

В основу большинства автомобильных и сетевых преобразователей напряжения положен специализированный контроллер TL494 и поскольку он главный, было бы не справедливо вкратце не рассказать о принципе его работы.
Контрллер TL494 представляет из себя пластиковый корпус DIP16 (есть варианты и в планарном корпусе, но в данных конструкциях он не используется). Функциональная схема контроллера приведена на рис.1.

Рисунок 1 - Структурная схема микросхемы TL494.

Как видно из рисунка у микросхемы TL494 очень развиты цепи управления, что позволяет на ее базе строить преобразователи практически под любые требования, но вначале несколько слов о функциональных узлах контроллера.
Цепи ИОНа и защиты от недонапряжения питания. Схема включается при достижении питанием порога 5.5..7.0 В (типовое значение 6.4В). До этого момента внутренние шины контроля запрещают работу генератора и логической части схемы. Ток холостого хода при напряжении питания +15В (выходные транзисторы отключены) не более 10 мА. ИОН +5В (+4.75..+5.25 В, стабилизация по выходу не хуже +/- 25мВ) обеспечивает вытекающий ток до 10 мА. Умощнять ИОН можно только используя npn-эмиттерный повторитель (см TI стр. 19-20), но на выходе такого "стабилизатора" напряжение будет сильно зависеть от тока нагрузки.
Генератор вырабатывает на времязадающем конденсаторе Сt (вывод 5) пилообразное напряжение 0..+3.0В (амплитуда задана ИОНом) для TL494 Texas Instruments и 0...+2.8В для TL494 Motorola (чего же ждать от других?), соответственно для TI F=1.0/(RtCt), для Моторолы F=1.1/(RtCt).
Допустимы рабочие частоты от 1 до 300 кГц, при этом рекомендованный диапазон Rt = 1...500кОм, Ct=470пФ...10мкФ. При этом типовой температурный дрейф частоты составляет (естественно без учета дрейфа навесных компонентов) +/-3%, а уход частоты в зависимости от напряжения питания - в пределах 0.1% во всем допустимом диапазоне.
Для дистанционного выключения генератора можно внешним ключом замкнуть вход Rt (6) на выход ИОНа, или - замкнуть Ct на землю. Разумеется, сопротивление утечки разомкнутого ключа должно учитываться при выборе Rt, Ct.
Вход контроля фазы покоя (скважности) через компаратор фазы покоя задает необходимую минимальную паузу между импульсами в плечах схемы. Это необходимо как для недопущения сквозного тока в силовых каскадах за пределами ИС, так и для стабильной работы триггера - время переключения цифровой части TL494 составляет 200 нс. Выходной сигнал разрешен тогда, когда пила на Cт превышает напряжение на управляющем входе 4 (DT). На тактовых частотах до 150 кГц при нулевом управляющем напряжении фаза покоя = 3% периода (эквивалентное смещение управляющего сигнала 100..120 мВ), на больших частотах встроенная коррекция расширяет фазу покоя до 200..300 нс.
Используя цепь входа DT, можно задавать фиксированную фазу покоя (R-R делитель), режим мягкого старта (R-C), дистанционное выключение (ключ), а также использовать DT как линейный управляющий вход. Входная цепь собрана на pnp-транзисторах, поэтому входной ток (до 1.0 мкА) вытекает из ИС а не втекает в нее. Ток достаточно большой, поэтому следует избегать высокоомных резисторов (не более 100 кОм). На TI, стр. 23 приведен пример защиты от перенапряжения с использованием 3-выводного стабилитрона TL430 (431).
Усилители ошибки - фактически, операционные усилители с Ку=70..95дБ по постоянному напряжению (60 дБ для ранних серий), Ку=1 на 350 кГц. Входные цепи собраны на pnp-транзисторах, поэтому входной ток (до 1.0 мкА) вытекает из ИС а не втекает в нее. Ток достаточно большой для ОУ, напряжение смещения тоже (до 10мВ) поэтому следует избегать высокоомных резисторов в управляющих цепях (не более 100 кОм). Зато благодаря использованию pnp-входов диапазон входных напряжений - от -0.3В до Vпитания-2В
При использовании RC частотнозависимой ОС следует помнить, что выход усилителей - фактически однотактный (последовательный диод!), так что заряжать емкость (вверх) он зарядит, а вниз - разряжать будет долго. Напряжение на этом выходе находится в пределах 0..+3.5В (чуть больше размаха генератора), далее коэффициент напряжения резко падает и примерно при 4.5В на выходе усилители насыщаются. Аналогично, следует избегать низкоомных резисторов в цепи выхода усилителей (петли ОС).
Усилители не предназначены для работы в пределах одного такта рабочей частоты. При задержке распространения сигнала внутри усилителя в 400 нс они для этого слишком медленные, да и логика управления триггером не позволяет (возникали бы побочные импульсы на выходе). В реальных схемах ПН частота среза цепи ОС выбирается порядка 200-10000 Гц.
Триггер и логика управления выходами - При напряжении питания не менее 7В, если напряжение пилы на генераторе больше чем на управляющем входе DT, и если напряжение пилы больше чем на любом из усилителей ошибки (с учетом встроенных порогов и смещений) - разрешается выход схемы. При сбросе генератора из максимума в ноль - выходы отключаются. Триггер с парафазным выходом делит частоту надвое. При логическом 0 на входе 13 (режим выхода) фазы триггера объединяются по ИЛИ и подаются одновременно на оба выхода, при логической 1 - подаются парафазно на каждый выход порознь.
Выходные транзисторы - npn Дарлингтоны со встроенной тепловой защитой (но без защиты по току). Таким образом, минимальное падение напряжение между коллектором (как правило замкнутым на плюсовую шину) и эмитттером (на нагрузке) - 1.5В (типовое при 200 мА), а в схеме с общим эмиттером - чуть лучше, 1.1 В типовое. Предельный выходной ток (при одном открытом транзисторе) ограничен 500 мА, предельная мощность на весь кристалл - 1Вт.
Импульсные блоки питания постепенно вытесняют своих традиционных сородичей и в звукотехнике, поскольку и экономически и габаритно выглядят заметно привлекательней. Тот же фактор, что импульсные блоки питания вносят свою не малую лепку искажения усилителя, а именно появления дополнительных призвуковуже теряет свою актуальность в основном по двух причинам - современная элементная база позволяет конструировать преобразователи с частотой преобразования значительно выше 40 кГц, следовательно вносимые источником питания модуляции питания будут находиться уже в ультразвуке. Кроме этого более высокую частоту по питанию гораздо легче отфильтровать и использование двух Г-образных LC фильтров по цепям питания уже достаточно сглаживают пульсации на этих частотах.
Конечно же есть и ложка дегтя в этой бочке меда - разница в цене между типовым источником питания для усилителя мощности и импульсным становиться более заметной при увеличении мощности этого блока, т.е. чем мощней блок питания, тем больше он выгодней по отношению к своему типовому аналогу.
И это еще не все. Используя импульсные источники питания необходимо придерживаться правил монтажа высокочастотных устройств, а именно использование дополнительных экранов, подачи на теплоотводы силовой части общего провода, а так же правильной разводке земли и подключения экранирующих оплеток и проводников.
После небольшого лирического отступления об особеностях импульсных блоков питания для усилителей мощности собсвенно принципиальная схема источника питания на 400Вт:

Рисунок 1. Принципиальная схема импульсного блока питания для усилителей мощности до 400 Вт
УВЕЛИЧИТЬ В ХОРОШЕМ КАЧЕСТВЕ

Управляющим контроллером в данном блоке питания служит TL494. Разумеется, что есть и более современные микросхемы для выполнения этой задачи, однако мы используем именно этот контроллер по двум причинам - его ОЧЕНЬ легко приобрести. Довольно продолжительное время в изготавливаемых блоках питания использовались TL494 фирмы Texas Instruments проблем по качеству обнаружено не было. Усилитель ошибки охвачен ООС, позволяющей добиться довольно большого коф. стабилизации (отношение резисторов R4 и R6).
После контроллера TL494 стоит полумостовой драйвер IR2110, который собственно и управляет затворами силовых транзисторов. Исполльзование драйвера позволило отказаться от согласующего трансформатора, широко используемого в комьютерных блоках питания. Драйвер IR2110 нагружен на затворы через ускоряющие закрытие полевиков цепочки R24-VD4 и R25-VD5.
Силовые ключи VT2 и VT3 работают на первичную обмотки силового трансформатора. Средняя точка, необходимая для получения переменного напряжения в первичной обмотке трансформатора формируется элементами R30-C26 и R31-C27.
Несколько слов об алгоритме работы импульсного блока питания на TL494:
В момент подачи сетевого напряжения 220 В емкости фильтров первичного питания С15 и С16 заражаются через резисторы R8 и R11, что не позволяет перегрузиться диолному мосту VD током короткого замыканияполностью разряженных С15 и С16. Одновременно происходит зарядка конденсаторов С1, С3, С6, С19 через линейку резисторов R16, R18, R20 и R22, стабилизатор 7815 и резистор R21.
Как только величина напряжения на конденсаторе С6 достигнет 12 В стабилитрон VD1 "пробивается" и через него начинает течть ток заряжая конденсатор C18 и как только на плюсовом выводе этого конденсатора будет достигнута величина достаточная для открытия тиристора VS2 он откроется. Это повлечет включение реле К1, которое своими кнтактами зашунтирует токоограничивающие резисторы R8 и R11.Кроме этого открывшийся тиристор VS2 откроет транзистор VT1 и на контроллер TL494 и полумостовой драйвер IR2110. Контроллер начнет режим мягкого старта, длительность которого зависит от номиналов R7 и C13.
Во время мягкого старта длительность импульсов, открывающих силовые транзисторы увеличиваются постепенно, тем самым постепенно заряжая конденсаторы вторичного питания и ограничивая ток через выпрямительные диоды. Длительность увеличивается до тех пор, пока величина вторичного питания не станет достаточной для открытия светодиода оптрона IC1. Как только яркость светодиода оптрона станет достаточной для открытия транзистора длительность импульсов перестанет увеличиваться (рисунок 2).

Рисунок 2. Режим мягкого старта.

Тут следует отметить, что длительность мягкого старта ограничена, поскольку проходящего через резисторы R16, R18, R20, R22 тока не достаточно для питания контроллера TL494, драйвера IR2110 и включившейся обмотки рел - напряжение питания этих микросхем начнет уменьшаться и вскоре уменьшиться до величины, при которой TL494 перестанет вырабатывать импульсы управления. И именно до этого момента режим мягкого старта должен быть окончен и преобразователь должен выйти на нормальный режим работы, поскольку основное питание контроллер TL494 и дрейвер IR2110 получают от силового трансформатора (VD9, VD10 - выпрямитель со средней точкой, R23-C1-C3 - RC фильтр, IC3 - стабилизатор на 15 В) и именно поэтому конденсаторы C1, C3, C6, C19 имеют такие большие номиналы - они должны удерживать величину питания контроллера до выхода его на обычный режим работы.
Стабилизацию выходного напряжения TL494 осуществляет путем изменения длительности импульсов управления силовыми транзисторами при неизменной частоте - Ш иротно И мпульсная М одуляция - ШИМ . Это возможно лишь при условии, когда величина вторичного напряжения силового трансформатора выше требуемой на выходе стабилизатора минимум на 30%, но не более 60%.

Рисунок 3. Принцип работы ШИМ стабилизатора.

При увеличении нагрузки выходное напряжение начинает уменьшаться, светодиод оптрона IС1 начинает светиться меньше, транзистор оптрона закрывается, уменьшая напряжение на усилителе ошибки и тем самым увеличивая длительность импульсов управления до тех пор, пока действующее напряжение не достигнет величины стабилизации (рисунок 3). При уменьшении нагрузки напряжение начнет увеличиваться, светодиод оптрона IC1 начнет светиться ярче, тем самым открывая транзистор и уменьшая длительность управляющих импульсов до тех пор, пока величина действующего значения выходного напряжения не уменьшиться до стабилизируемой величины. Величину стабилизируемого напряжения регулируют подстроечным резистором R26.
Следует отметить, что контроллером TL494 регулируется не длительность каждого импульса в зависимости от выходного напряжения, а лишь среднее значение, т.е. измерительная часть имеет некотрую инерционость. Однако даже при установленных конденсаторах во вторичном питании емкостью 2200 мкФ провалы питания при пиковых кратковременных нагрузках не превышают 5 %, что вполне приемлемо для аппаратуры HI-FI класса. Мы же обычно ставим конденсаторы во вторичном питании 4700 мкФ, что дает уверенный запас на пиковые значения, а использование дросселя групповой стабилизации позволяет контролировать все 4 выходных силовых напряжения.
Данный импульсный блок питания оснащен защитой от перегрузки, измерительным элементом которой служит трансформатор тока TV1. Как только ток достигнет критической величины открывается тиристор VS1 и зашунитрует питание оконечного каскада контроллера. Импульсы управления исчезают и блок питания переходит в дежурный режим, в котором может находиться довольно долго, поскольку тиристор VS2 продолжает оставаться открытым - тока протекающего через резисторы R16, R18, R20 и R22 хватает для удержание его в открытом состоянии. Как расчитать транформатор тока .
Для вывода блока питания из дежурного режима необходимо нажать кнопку SA3, которая своим контактами зашунтирует тиристор VS2, ток через него перестанет течь и он закроется. Как только контакты SA3 разомкнуться транзистор VT1 закроется тме самы снимая питания с контроллера и драйвера. Таким образом схема управления перейдет в режим минимального потребления - тиристор VS2 закрыт, следовательно реле К1 выключено, транзистор VT1 закрыт, следовательно контроллер и драйвер обесточены. Конденсаторы С1, С3, С6 и С19 начинают заряжаться и как только напряжение достигнет 12 В откроется тиристор VS2 и произойдет запуск импульсного блока питания.
При необходимости перевести блок питания в дежурный режим можно воспользоваться кнопкой SA2, при нажатии на которую будут соеденены база и эмиттер транзистора VT1. Транзистор закроется и обесточит контроллер и драйвер. Импульсы управления исчезнут, исчезнут и вторичные напряжения. Однако питание не будет снято с реле К1 и повторного запука преобразователя не произойдет.
Данная схемотехника позволяет собрать источники питания от 300-400 Вт до 2000Вт, разумеется, что некоторые элементы схемы придется заменить, поскольку по своим параметрам они просто не выдержат больших нагрузок.
При сборке более мощных вариантов следует обратить внимание на конденсаторы слаживающих фильтров первичного питания С15 и С16. Суммарная емкость этих конденсатоов должна быть пропорционалаьная мощности блока питания и соответствовать пропорции 1 Вт выходной мощности преобразователя напряжения соответствует 1 мкФ емкости конденсатора фильтра первичного питания. Другими словами, если мощность блока питания составляет 400 Вт, то должно использоваться 2 конденсатора по 220 мкФ, если мощность 1000 Вт, то необходимо устанавливать 2 конденсатора по 470 мкФ или два по 680 мкФ.
Данное требование имеет две цели. Во первых снижаются пульсации первичного напряжение питания, что облегчает стабилицацию выходного напряжения. Во вторых использование двух конденсаторов вместо одного облегчает работу самого конденсатора, поскольку электролитические конденсаторы серии ТК гораздо легче достать, а они не совсем предназначены для использования в высокочастотных блоках питания - слишком велико внутренне сопроивление и на больших частотах эти конденсаторы будут греться. Используя два штуки снижается внутреннее сопротивление, а возникающий нагрев делится уже между двумя конденсаторами.
При использовании в качестве силовых транзисторов IRF740, IRF840, STP10NK60 и им аналогичных (подробнее о наиболее часто используемых в сетевых преобразователях транзисторах смотри таблицу внизу страницы) от диодов VD4 и VD5 можно отказаться вообще, а номиналы резисторов R24 и R25 уменьшить до 22 Ом - мощности драйвера IR2110 вполне хватит для управления этими транзисторами. Если же собирается более мощный импульсный блок питания, то потребуются и более мощные транзисторы. Внимание следует обращать и на максимальный ток транзистора и на его мощность рассеивания - импульсные стабилизированные блоки питания весьма чувствительны к правильности поставлееного снабера и без него силовые транзисторы греются сильнее поскольку через установленные в транзисторах диоды начинают протекать токи образовавшиеся из за самоиндукции. Подробнее о выборе снабера .
Так же не малую лепту в нагрев вносит увеличивающееся без снабера время закрытия - транзистор дольше находится в линейном режиме.
Довольно часто забывают еще об одной особенности полевых транзисторов - с увеличением температуры их максимальный ток снижается, причем довольно сильно. Исходя из этого при выборе силовых транзисторов для импульсных блоков питания следует иметь минимум двухкратный запас по максимальному току для блоков питания усилителей мощности и трехкратный для устройств работающих на большую не меняющуюся нагрузку, например индукционную плавильню или декоративное освещение, запитку низковольтного электроинструмента.
Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет дросселя групповой стабилизации L1 (ДГС). Следует обратить внимание на направление обмоток данного дросселя. Количество витков должно быть пропорционально выходным напряжениям. Разумеется, что есть формулы для расчета данного моточного узла, однако опыт показал, что габаритная мощность сердечника для ДГС должна составлять 20-25% от габаритной мощности силового трансформатора. Мотать можно до заполнения окна примерно на 2/3, не забывая, что если выходные напряжения разные, то обмотка с более высоким напряжением должна быть пропорциоанально больше, например нужно два двуполярных напряжения, одно на ±35 В, а второе для питания сабвуфера с напряжением ±50 В.
Мотаем ДГС сразу в четыре провода до заполнения 2/3 окна считая витки. Диаметр расчитывается исходя из напряженности тока 3-4 А/мм2 . Допустим у нас получилось 22 витка, составляем пропорцию:
22 витка / 35 В = Х витков / 50 В.
Х витков = 22 × 50 / 35 = 31,4 ≈ 31 виток
Далее обрезам два провода для ±35 В и доматываем еще 9 витков для напряжения ±50.
ВНИМАНИЕ! Помните, что качество стабилизации напрямую зависит от того как быстро будет изменяться напряжение к кторому подключен диод оптрона. Для улучшения коф стаилизации имеет смысл подключить дополнительную нагрузку к каждому напряжению в виде резисторов на 2 Вт и споротивлением 3,3 кОм. Нагрузочный резистор подключенный к напряжению, контролируемому оптроном должен быть меньше в 1,7...2,2 раза.

Моточные данные данные для сетевых импульсных источников питания на ферритовых кольцах проницаемостью 2000НМ сведены в таблицу 1.

МОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ РАСЧИТАНЫ ПО МЕТОДИКЕ ЭНОРАСЯНА Как показали многочисленные эксперименты количество витков можно смело уменьшать на 10-15 % без боязни входа сердечника в насыщение.

Реали- зация Типоразмер Частота преобразования, кГц

1 кольцо К40х25х11 Габ. мощность Витков на первичку

2 кольца К40х25х11 Габ. мощность Витков на первичку

1 кольцо К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

2 кольца К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

3 кольца К45х28х81 Габ. мощность Витков на первичку

4 кольца К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

5 колец К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

6 колец К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

7 колец К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

8 колец К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

9 колец К45х28х8 Габ. мощность Витков на первичку

10 колец К45х28х81 Габ. мощность Витков на первичку

Однако марку феррита узнать получается далеко не всегда, особенно если это феррит от строчных трансформаторов телевизоров. Выйти из ситуации можно выяснив количество витков опытным путем. Более подробно об этов в видео:

Используя приведенную выше схемотехнику импульсного блока питания были разработаны и опробованы несколько подмодификаций, предназначенные для решени той или иной задачи на различные мощности. Чертежи печатных платах этих блоков питания приведены ниже.
Печатная плата для импульсного стабилизированного блока питания мощностью до 1200...1500 Вт. Размер платы 269х130 mm. По сути это более усовершенствованный вариант предыдущей печатной платы. Отличается наличием дросселя групповой стабилизации позволяющим контролировать величену всех силовых напряжений, а так же дополнительным LC фильтром. Имеет управление вентилятором и защиту от перегрузки. Выходные напряжения состоят из двух двуполярных силовых источника и одного двуполярного слаботочного, предназначенного для питания предварительных каскадов.

Внешний вид печатной платы блока питания до 1500 Вт. СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Стабилизированный импульсный сетевой блок питания мощностью до 1500...1800 Вт может быть выполне на печатной плате размером 272х100 mm. Блок питания расчитан под силовой трансформатор выполненный на кольцах К45 и расположенный горизонтально. Имеет два силовых двуполярных источника, которые могут объединиться в один источник для питания усилителя с двухуровневым питанием и один двуполярный слаботочный, для предварительных каскадов.

Печатная плата импульсного блока питания до 1800 Вт. СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Этот блок питания может использоваться для питания от сети автомобильной аппаратуры большой мощности, например мощных автомобильных усилителей, автомобильных кондиционеров. Размеры платы 188х123. Используемые выпрямительные диоды Шотки паралеляться перемычками и выходной ток может достигать 120 А при напряжениии 14 В. Кроме этого блок питания может выдавать двуполярное напряжение с нагрузочной способностью до 1 А (больше не позволяют установленные интегральные стабилизаторы напряжения). Силовой трансформатор выполнен на кольца К45, фильтрующий дроссель силового напряжения на да двух кольцах К40х25х11. Встроена защита от перегрузки.

Внешний вид печатной платы блока питания для автомобильной аппаратуры СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Блок питания до 2000 Вт вы полнены на двух платах размером 275х99, расположенных друг над другом. Напряжение контролируется по одному напряжению. Имеет защиту от перегрузки. В файле имеются насколько вариантов "второго этажа" для двух двуполярных напряжений, для двух однополярных напряжений, для напряжений необходимых для двух и трех уровневых напряжений. Силовой трансформатор расположен горизонтально и выполнен на кольцах К45.

Внешний вид "двухэтажного" блока питания СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Блок питания с двумя двуполярными напряжениями или одним для двухуровневого усилителя выполнен на плате размером 277х154. Имет дроссель групповой стабилизации, защиту от перегрузки. Силовой трансформатора на кольцах К45 и расположен горизонтально. Мощность до 2000 Вт.

Внешний вид печатной платы СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Практически такой же блок питания, что и выше, но имеет одно двуполярное выходное напряжение.

Внешний вид печатной платы СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Импульсный блок питания имеет два силовых двуполярных стабилизированных напряжения и одно двуполярное слаботочное. Оснащен управлением вентилятора и зашитой от перегрузки. Имеет дроссель групповой стабилизации и дополнительные LC фильтры. Мощность до 2000...2400 Вт. Плата имеет размеры 278х146 mm

Внешний вид печатной платы СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Печатная плата импульсного блока питания для усилителя мощности с двухуровневыми питанием размером 284х184 mm имеет дроссель групповой стабилизации и дополнительные LC фиьтры, защиту от перегрузки и управление вентилятором. Отличительной чертой является использование дискретных транзисторов для ускорения закрытия силовых транзисторов. Мощность до 2500...2800 Вт.

с двухуровневым питанием СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Несколько измененный вариант предыдущей печатной платы с двумя двуполярными напряжениями. Размер 285х172. Мощность до 3000 Вт.

Внешний вид печатной платы блока питания для усилителя СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Мостовой сетевой импульсный блок питания мощностью до 4000...4500 Вт выполнен на печатной плате размером 269х198 mm Имеет два двуполярных силовых напряжения, управление вентилятором и защиту от перегрузки. Использует дроссель групповой стабилизации. Желательно использование выносных дополнительных Lфильтров вторичного питания.

Внешний вид печатной платы блока питания для усилителя СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

Места под ферриты на платах гораздо больше, чем могло бы быть. Дело в том, что далеко не всегда быват необходитьмость уходить за пределы звукового диапазона. Поэтому и предусмотрены дополнительные площади на платах. На всякий случай небольшая подборка справочных данных по силовым транзисторам и ссылки, где бы их стал покупать я. Кстати сказать уже не единожды заказывал и TL494 и IR2110, и конечно же силовые транзисторы. Брал правда далеко не весь ассортимент, однако брака пока не попадалось.

ПОПУЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
НАИМЕН-НИЕ	НАПРЯЖЕНИЕ			МОЩНОСТЬ	ЕМКОСТЬ ЗАТВОРА	Qg (ПРОИЗ-ТЕЛЬ)

TL494 в полноценном блоке питания

http://www.radiokot.ru/circuit/power/supply/38/

Прошло больше года как я всерьез занялся темой блоков питания. Прочитал замечательные книги Марти Браун "Источники питания" и Семенов "Силовая электроника". В итоге заметил множество ошибок в схемах из интернета, а в последнее время и только и вижу жестокое издевательство над моей любимой микросхемой TL494.

Люблю я TL494 за универсальность, наверное нету такого блока питания, который невозможно было бы на ней реализовать. В данном случае я хочу рассмотреть реализацию наиболее интересной топологии "полумост". Управление транзисторами полумоста делается гальванически развязанным, это требует немало элементов, впринципе преобразователь внутри преобразователя. Несмотря на то, что существует множество полумостовых драйверов, использование в качестве драйвера трансформатора (GDT) списывать еще рано, этот способ наиболее надежный. Бутстрепные драйвера взрывались, а вот взрыва GDT я еще не наблюдал. Драйверный трансформатор представляет собой обычный импульсный трансформатор, рассчитывается по тем же формулами как и силовой учитывая схему раскачки. Часто я видел использование мощных транзисторов в раскачке GDT. Выходы микросхемы могут выдать 200 миллиампер тока и в случае грамотно построенного драйвера это очень даже много, лично я раскачивал на частоте в 100 килогерц IRF740 и даже IRFP460. Посмотрим на схему этого драйвера:

Данная схема включается на каждую выходную обмотку GDT. Дело в том, что в момент мертвого времени первичкая обмотка трансформатора оказывается разомкнутой, а вторичные не нагруженными, поэтому через саму обмотку разряд затворов будет идти крайне долго, введение подпирающего, разрядного резистора будет мешать быстро заряжаться затвору и кушать много энергии впустую. Схема на рисунке избавлена от этих недостатков. Фронты замеренные на реальном макете составили 160нс нарастающий и 120нс спадающий на затворе транзистора IRF740.
Аналогично построены дополняющие до моста транзисторы в раскачке GDT. Применение раскачки мостом обусловлено тем, что до срабатывания триггера питания tl494 по достижении 7 вольт, выходные транзисторы микросхемы будут открыты, в случае включения трансформатора как пуш-пул произойдет короткое замыкание. Мост работает стабильно.

Диодный мост VD6 выпрямляет напряжение с первичной обмотки и если оно превысит напряжение питания то вернет его обратно в конденсатор С2. Происходит это по причине появления напряжения обратного хода, всетаки индуктивность трансформатора не бесконечна.

Схему можно питать через гасящий конденсатор, сейчас работает 400 вольтовый к73-17 на 1.6мкф. диоды кд522 или значительно лучше 1n4148, возможна замена на более мощные 1n4007. Входной мост может быть построен на 1n4007 или использовать готовый кц407. На плате ошибочно применен кц407 в качестве VD6, его туда ни в коем слуdчае недопустимо ставить, этот мост должен быть выполнен на вч диодах. Транзистор VT4 может рассеивать до 2х ватт тепла, но играет он чисто защитную роль, можно применить кт814. Остальные транзисторы кт361, причем крайне нежелательна замена на низкочастотные кт814. Задающий генератор tl494 настроен здесь на частоту в 200 килогерц, это означает что в двухтактном режиме получим 100 килогерц. Мотаем GDT на ферритовом кольце 1-2 сантиметра диаметром. Провод 0.2-0.3мм. Витков должно быть в десяток раз больше чем рассчетное значение, это сильно улучшает форму выходного сигнала. Чем больше намотато - тем меньше нужно подгружать GDT резистором R2. Я намотал на кольце внешним диаметром 18мм 3 обмотки по 70 витков. Связано завышение числа витков и обязательная подгрузка с треугольной составляющей тока, она уменьшается с увеличеним витков, а подгрузка просто уменьшает его процентное влияние. Печатная плата прилагается, однако не совсем соответсвует схеме, но основные блоки на ней есть плюс добавлен обвес одного усилителя ошибки и последовательный стабилизатор для запитки от трансформатора. Плата выполнена под монтаж в разрез платы силовой части.

Стабилизированный полумостовой импульсный блок питания

1

Блок питания содержит малое количество компонентов. В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания. На входе стоит NTC термистор (Negative Temperature Coefficient) – полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef. Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов. Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А. Пара конденсаторов на входе берется из расчета 1 мкф на 1 Вт. В нашем случае конденсаторы "вытянут" нагрузку в 220Вт. Драйвер IR2151 – для управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600В. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс "D", например IR2153D, то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct. Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR (International Rectifier) . Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД. Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр. Внимание! Фланцы полевых транзисторов не закорачивать; при монтаже на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки. Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Как правило, цоколевка соответствует приведенной на схеме. В этой схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В). Вторичные обмотки можно расчитать на другое напряжение. Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER (High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки. Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует злоупотреблять и устанавливать емкость более 10000 мкф. Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки, правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением. Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании. Не следует включать блок питания без нагрузки.

Назначение:

Приборы приемно-контрольные и управления охранно-пожарные «Гранит-4» предназначены для охраны небольших объектов: офисов, киосков и других небольших помещений.

Прибор может использоваться также для контроля и управления доступом. Поддерживаются электромагнитные и электромеханические замки.

Основные особенности Гранит-4:

• 4 шлейфа сигнализации (ШС) с функциями охранных или пожарных.
• 7 встроенных тактик применения (задаются перемычками на плате). Гибкая настройка через программное обеспечение - конфигуратор ARS-prog. Подключение к компьютеру через разъем microUSB.
• Прибор работает автономно (без подключения к пульту централизованного наблюдения) либо передает на пульт извещения «Пожар1», «Пожар2» и «Тревога» размыканием «сухих» контактов реле ПЦН1 и ПЦН2.
• Способы постановки на охрану и снятия с охраны:
  • электронными ключами Touch Memory через считыватель ТМ;
  • кнопкой «УПРАВЛЕНИЕ» на панели прибора (в зависимости от выбранной тактики);
  • Proximity-картами, набором цифрового кода кнопками, брелоками и/или ключами ТМ с помощью универсального считывателя «Портал» варианты 2…10 производства ООО НПО «Сибирский Арсенал» (приобретается отдельно).
• Два входа для подключения считывателей ТМ.
• Управление доступом (электромагнитным замком или электромеханической защёлкой).
• Способы управления оповещением при пожаре:
  • автоматически (при определении события «Пожар2» в пожарном ШС).
  • вручную с панели индикации и управления прибора (кнопки «ПУСК» и «СТОП»);
  • дистанционно, с помощью устройства дистанционного пуска (УДП);
• Три выхода оповещения «открытый коллектор»: «Лампа», «Сирена» и «Оповещение о пожаре».
• Автоматический контроль линий оповещения и управления на обрыв или короткое замыкание.
• Дополнительный неотключаемый выход с напряжением +12 В для питания извещателей.
• Выходы 12 В и оповещения (лампа, сирена, ОПВ) защищены от короткого замыкания.
• Для охранных шлейфов предусмотрены функции «Тихая тревога» и «Автовозврат».
  • Функция «Тихая тревога» задается для круглосуточного охранного ШС3. Она позволяет не привлекать внимание при тревоге: не включается сирена, не мигает лампа. Срабатывание отображается только светодиодным индикатором прибора, выдача сигнала «Тревога» происходит на линию ПЦН1 или ПЦН2 (в зависимости от тактики применения). Кроме того, обеспечивается 15-ти минутная память тревоги, не сбрасываемая даже при обесточивании прибора. Внимание! Из состояния «тихой тревоги» прибор выйдет только по истечении 15 минут. Если во время тревоги прибор будет обесточен, то после включения отсчет 15-ти минут начнется заново.
  • Функция «Автовозврат»: если через 3 минуты после нарушения шлейфа признаки проникновения отсутствуют, шлейф возвращается в режим охраны. При этом линия ПЦН восстанавливается, встроенные и внешние оповещатели остаются в режиме тревоги. При повторных нарушениях ШС формируется укороченный (10 с) звуковой сигнал и линия ПЦН размыкается.
• Парольная защита органов управления прибора от несанкционированного доступа.
• Возможность обновить прошивку прибора.
• Встроенный источник бесперебойного питания под аккумулятор 12 В, 7 Ач.
• Возможность подключить внешний резервированный источник питания 12 В.
• Прибор автоматически переходит на питание от резервного аккумулятора при отключении сети 220 В, и обратно, при восстановлении питания 220 В. Сигнал «Тревога» при этом не выдается.
• При полном отключении электропитания (220 В, аккумулятор) прибор запоминает своё состояние.
• Заземление корпуса не требуется.

Технические характеристики:

Количество шлейфов сигнализации
Информативность (кол-во видов извещений)
Емкось буфера извещений (количество событий)
Количество идентификаторов (proximity-карт, цифровых кодов, брелоков, ключей ТМ)
Напряжение на входе ШС при номинальном сопротивлении шлейфа (7,5 кОм)
Суммарная токовая нагрузка в ШС в дежурном режиме, не более
Напряжение/ток выходов реле ПЦН1, ПЦН2, ПЦН4, до	100 В / 150 мА
Напряжение/ток выхода реле ПЦН3, до
Ток потребления по выходу «ОПВ» (оповещение), не более
Ток потребления по выходу «12В» для питания извещателей, не более
Ток потребления по выходу «ЛМП» для питания внешнего светового оповещателя 12В (при наличии подключенного, заряженного аккумулятора), не более
Ток потребления по выходу «СИР» для питания внешнего звукового оповещателя 12В (при наличии подключенного, заряженного аккумулятора), не более
Напряжение питания сети (переменный ток 50 Гц)
Мощность, потребляемая от сети, не более
Напряжение питания от аккумуляторной батареи
Номинальная емкость резервного аккумулятора
Ток потребления от аккумулятора в дежурном режиме (при отсутствии внешних потребителей), не более
Ток потребления от аккумулятора в режиме «Пуск», «Пожар», «Тревога», не более
Степень защиты оболочкой (при эксплуатации прибора закрепленного на ровной поверхности)
Диапазон рабочих температур
Габаритные размеры
Масса без аккумулятора, не более

Преимущества покупки в ТД Актив-СБ:

Информация о технических характеристиках, комплекте поставки и внешнем виде товара носит справочный характер и основывается на последних доступных к моменту публикации сведениях

Прибор приемно-контрольный и управления охранно-пожарный "Гранит-4" предназначен для охраны различных объектов, оборудованных электроконтактными и токопотребляющими охранными и пожарными извещателями.
Прибор может использоваться также для контроля и управления доступом с использованием электронных ключей Touch Memory путем считывания кодов ключей, проверки прав доступа считанного ключа и замыкания (размыкания) контактов реле, управляющего электромагнитным замком.

7 встроенных тактик применения. Кроме того, имеется полностью программируемый функциональный режим. Гибкое программирование параметров прибора реализуется с помощью программатора режимов.
Сигнал тревоги выдается при нарушении или пожаре на объекте на ПЦН.
Сигнал "взят/снят" может передаваться на отдельный выход.
Автономная охраны при питании от сети переменного тока с выдачей сигналов тревоги на выносные сетевые оповещатели (звонок и лампу), либо сирену и световой индикатор, или от аккумулятора с выдачей сигнала тревоги на сирену и световой индикатор.
Работает с интеллектуальным оповещателем "ПРИЗМА-200И".
Управление электронными ключами Touch Memory (далее ключи).
Автоматический переход на питание от резервного источника постоянного тока при пропадании напряжения сети. Сигнал "Тревога" при этом не выдается.
Выход 12 В для питания извещателей.
Функциональные режимы "Офис" являются комбинированными, сочетая в себе ШС разных типов. В этих режимах некоторые ШС нельзя снять с охраны ключами. Такие ШС можно использовать в качестве круглосуточных.
Возможность программирования линий ПЦН на размыкание только в режиме тревоги.
Возможность программирования линий ПЦН на размыкание на 2 секунды в момент снятия прибора с охраны (если эта линия ПЦН связана с круглосуточным ШС).
Возможность программирования ШС на автовозврат в режим охраны, если через 3 минуты после нарушения ШС восстановился. При этом линия ПЦН восстанавливается, а остальные встроенные и внешние оповещатели остаются в режиме тревоги. При повторных нарушениях ШС формируется укороченный (10 с) звуковой сигнал и линия ПЦН размыкается.

Технические характеристики
Информационная ёмкость (кол-во шлейфов)	4
Информативность (кол-во видов извещений)	10
Количество используемых электронных ключей до	50
Напряжение на входе ШС при номинальном сопротивлении шлейфа	17...21 В
Суммарная токовая нагрузка в шлейфе в дежурном режиме, не более	1,5 мА
Ток потребления по выходу 12 В для питания извещателей, не более	150 мА
Регистрируются нарушения охранного шлейфа длительностью, более	70 мс
Не регистрируются нарушения охранного шлейфа длительностью, менее	50 мс
Регистрируются нарушения пожарного шлейфа длительностью, более	350 мс
Не регистрируются нарушения пожарного шлейфа длительностью, менее	250 мс
Диапазон рабочих температур	+5...+45 °С
Мощность, потребляемая от сети, не более	10 ВА
Ток потребления от аккумулятора в дежурном режиме, не более	200 мА
Масса, не более	2,5 кг
Габаритные размеры	285х210х87 мм
Срок службы, не менее	10 лет

ПАСПОРТ И ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
При установке и эксплуатации прибора Гранит-4А следует руководствоваться положениями «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил эксплуатации электроустановок потребителей». К работам по монтажу, установке, проверке, обслуживанию прибора должны допускаться лица, имеющие квалификационную группу по технике безопасности не ниже III на напряжение
до 1000 В. Запрещается использование предохранителей, не соответствующих номиналу. Пластиковый корпус прибора имеет двойную защитную изоляцию. Клемма заземления не требуется.
ВНИМАНИЕ! Все монтажные работы и работы, связанные с устранением неисправностей, должны проводиться только после отключения прибора от сети питания.
ВНИМАНИЕ! При работе с прибором Гранит-4А следует иметь в виду, что контакты «220» платы сетевого фильтра находятся под напряжением 220 В и являются опасными. При использовании сетевых световых и звуковых оповещателей под напряжением 220 В могут также находиться
контакты «ЛАМ1-», «ЛАМ2+», «ЗВ1-», «ЗВ2+» клеммника Х2, расположенного на плате контроллера.

ПОДГОТОВКА СИСТЕМЫ К РАБОТЕ
(1) Перед началом работы внимательно изучите настоящее «Руководство»: ознакомьтесь с принципом работы приемно-контрольного прибора (п. 4), коммуникатора (п. 5), а также со схемами внешних соединений (п. 1010). Особое внимание обратите на меры безопасности (п. 2).
(2) Установите прибор на охраняемом объекте в месте, где он защищен от воздействия атмосферных осадков, механических повреждений и доступа посторонних лиц. Учтите, что если планируется частое пользование кнопкой «Управление», располагать прибор
необходимо в доступном месте.
(3) Установите порт Touch Memory в удобном для Вас месте, в соответствии с выбранной тактикой применения прибора. Использование дистанционного управления прибором с помощью электронных ключей позволяет применить скрытное расположение прибора в охраняемом помещении.
(4) Произведите монтаж всех линий, соединяющих прибор с охранными и пожарными извещателями, световыми и звуковыми оповещателями, портом Touch Memory соблюдая полярность в соответствии со схемой соединений. При подключении порта Touch Memory следует его центральный вывод соединить с клеммой «ТМ».
(5) Перед установкой аккумуляторной батареи в прибор необходимо подсоединить синюю клемму к минусовому, а красную к плюсовому контакту аккумуляторной батареи. При длительном выключении прибора Гранит-4А , при отсутствии питания 220 В, целесообразно отключить аккумуляторную батарею, сняв клемму с контакта «+» для предотвращения ее разряда. Размещать аккумуляторную батарею в приборе следует клеммами к левой стенке корпуса.
(6) Вы можете задать нужную тактику применения прибора (функциональный режим) установив необходимым образом положение перемычек SA2, предварительно сняв крышку прибора.
- Если предусмотрен контроль доступа, для прибора «ГРАНИТ-4» задайте тип электрозамка точки доступа перемычкой SA1.1. Замкнутая перемычка соответствует замку 2-го типа (электромагнитная защелка).
- Разомкнутая перемычка SA1.2 задает для всех охранных шлейфов сигнализации (ШС) задержку постановки 60 секунд. Замыкание перемычки SA1.2 уменьшает задержку постановки охранных ШС до 4 секунд, либо ШС ставится на охрану по тактике «открытая дверь» (только в функциональном режиме «Охрана офиса (1-й вариант) ПЦО ОВО»).
- Считывание переключателей SA1, SA2 происходит при перезапуске прибора. Перезапуск прибора можно осуществить либо сняв все питание, либо трехкратным нажатием кнопки «Управление» предварительно сняв прибор с охраны.
- Прибор поставляется заводом изготовителем с предустановленной тактикой работы «Централизованная охрана».
(7) Проверьте правильность выполнения монтажа и проведите проверку работоспособности прибора с питанием от сети переменного тока в следующей последовательности:
- убедитесь в функционировании электронных ключей, если имеется необходимость, запрограммируйте их;
- приведите в дежурное состояние шлейф сигнализации (ШС), закрыв двери, окна и т.п.;
- нажатием кнопки «Управление» включите прибор;
- если световой индикатор и оповещатель светятся ровным светом, то ШС исправен, если световой индикатор и оповещатель «мигают», то соответствующий ШС неисправен. Исправьте ШС и повторите включение прибора. Включение и выключение прибора не должны вызывать включения звуковых оповещателей, независимо от состояния ШС.
(8) Снимите прибор Гранит-4А с охраны нажатием кнопки «Управление», при этом должны погаснуть световой оповещатель и световые индикаторы зон.
(9) Произведите нарушение ШС – откройте выходную дверь и оставьте её в открытом состоянии.
(10) Поставьте прибор на охрану при помощи ключа охраны, при этом световой оповещатель и индикатор соответствующей зоны должны «мигать». Звуковой оповещатель работать не должен.
(11) Закройте входную дверь, при этом мигающий режим свечения оповещателя и индикатора зоны сменится непрерывным. Спустя 3 минуты откройте выходную дверь. Световой оповещатель и индикатор зоны должны перейти в «мигающий» тревожный режим свечения, включиться звуковой оповещатель на время 3 минуты.
(12) Закройте выходную дверь, характер сигнализации тревоги не должен измениться.
(13) Снимите прибор с охраны при помощи ключа охраны.
(14) Проверьте способность прибора фиксировать срабатывание каждого извещателя включенного в шлейф сигнализации.
(15) В случае использования прибора в качестве пожарного убедитесь в способности прибора различать срабатывание извещателя и неисправность ШС. Для этого произведите принудительное срабатывание пожарного извещателя, при этом индикатор соответствующей зоны должен мигать красным светом.
(16) Путем отключения прибора от сети 220 В убедитесь в работоспособности прибора при питании от аккумуляторной батареи.
(17) Настройте коммуникатор в соответствии с п. 5:
- Подготовьте SIM-карту коммуникатора в соответствии с требованиями, указанными в п. 5.2.1;
- Воспользовавшись телефоном стандарта GSM, запишите в ячейки памяти SIM-карты номера для дозвона и отправки SMS-сообщений, коды способов доставки извещений и дополнительные параметры (п. 5.2.2).
- Установите SIM-карту в считыватель SIM-карты.
(18) Проверьте работоспособность прибора Гранит-4А с сотового телефона. Сделайте запрос на получение информации о текущем состоянии прибора, как это описано в п. 5.1.1.
(19) Опломбируйте переднюю панель прибора.
(20) В течение 2-х минут после первого включения прибора не рекомендуется проводить какие- либо действия с коммуникатором, т.к. в это время происходит передача данных из SIM-карты в память коммуникатора.