Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 1

Стабилизированный импульсный блок питания на SG3525

Опубликовал admin | Дата 2 сентября, 2017Рубрика: DC-DC

В статье пойдет речь о контроллере SG3525A – одном из серии управляемых напряжением ШИМ контроллеров с фиксированной частотой преобразования, специально спроектированных для построения любых типов импульсных источников питания и позволяющих до минимума сократить число необходимых внешних компонентов.

Это стало возможным благодаря наличию встроенного опорного источника питания (+5,1 В ±1%) – вывод 16, возможности управления частотой работы внешней RC-цепью – вывод 6 Rт и вывод 5 Ст, длительностью интервала «мертвого» времени – одним внешним резистором между выводами 5 Ст и 7 DISCHARGE, длительностью времени плавного старта – одним внешним конденсатором (вывод 8 SOFT-START), встроенным драйверам (±200 мА) для управления внешними силовыми транзисторами или внешним маломощным трансформатором. Помимо всего вышеуказанного, в ИС предусмотрена возможность синхронизации нескольких источников от одного внешнего тактового сигнала (вывод 3 SYNC) и защиты по току внешних силовых транзисторов (вывод 10 SHUTDOWN).

SG3525A_01.jpg

SG3525 PDF

В общем, хоть эта микросхема и не нова, но ее структура позволяет реализовывать различные схемы преобразователей со многими дополнительными опциями. Такими как: стабилизация выходного напряжения, защита по току мощных ключевых транзисторов, защита от перенапряжения, отключение преобразователя при достижении минимального напряжения питания. Правда, диапазон регулировки ШИМ у нее только 50%.

Эта микросхема входит в модуль управления мощными полевыми транзисторами КМОП структуры в преобразователе напряжения, показанном на фото 1.

Statiy.jpg Ниже приведен машинный перевод параметров данного модуля. Это скриншот страницы с сайта aliexpress.com.

Купить модуль управления

Для того чтобы разобраться в работе данного модуля, для дальнейшего его использования, пришлось срисовать принципиальную электрическую схему прямо с печатной платы. Обращаю ваше внимание на то, что нумерация электронных компонентов на схеме и нумерация их на оригинальной плате не совпадают.

Shema-bloka-upravleniy.jpg

Назначения элементов и работа схемы

Начнем с конденсатора С1, резисторов R5 и R6 – это элементы, от величин которых зависит рабочая частота контроллера, которую можно регулировать естественно с помощь триммера R5. C3 – от величины этого конденсатора зависит время плавного запуска схемы. От величины резистора R4 зависит длительность интервала «мертвого» времени. Выводы 1 и 2 микросхемы DA1, это входы усилителя ошибки. Так как данный модуль управления предназначен для работы в составе довольно таки мощного преобразователя, по всей вероятности на данном усилителе собрана схема мягкого запуска. Т.е. при включении схемы, в первый момент времени длительность выходных импульсов управления мощными ключами минимальная. По мере заряда конденсатора С2 их длительность увеличивается до нужной величины. Конденсаторы С5 и С6, по всей видимости фильтрующие. На биполярных транзисторах VT2… VT5 собраны дополнительные ключи для управления затворами мощных КМОП транзисторов.

На микросхеме DA4 собрана схема защиты мощных транзисторов от превышения допустимого тока. Схема питается от отдельного микросхемного стабилизатора напряжения DA3. Обратите внимание, что общий провод схемы защиты соединен с «землей» через контакт 8 разъема и датчик тока – шунт. С контакта 8 разъема едет провод на истоки мощных транзисторов. Таким образом, сигнал с шунта через резистор R23 подается на инвертирующий вход операционного усилителя DA4.2. А нижний конец шунта через «земляной» провод через резистор R22 подается на не инвертирующий вход данного ОУ. Коэффициент усиления напряжения шунта регулируют при помощи резистора обратной связи R21 и в общем случае он равен отношению R21/R23. С помощью этого резистора регулируют и уровень тока отсечки схемы защиты. На DA4.1 собран компаратор напряжений. Опорное напряжение с резистивного делителя R18,R19 подается на инвертирующий вход ОУ, вывод 6 DA4.1. На не инвертирующий вход подается усиленное напряжение с датчика тока – шунта. Диод VD2 в схеме компаратора устраняет эффект дребезга выходного напряжения, когда синфазные сигналы на его входе находятся в зоне равенства. В нормальном режиме работы преобразователя усиленное напряжение сигнала с шунта должно быть всегда меньше опорного напряжения на выводе 6 мс DA4.1. Увеличение тока через КМОП транзисторы повлечет за собой увеличение напряжения на выводе 5 мс DA4.1 и как только оно превысит опорное напряжение, компаратор включится и на его выходе появится напряжение примерно равное напряжению его питания, т.е. +5В. Это напряжение через разделительный диод VD1 поступит на вход SHUTDOWN (выключение) — вывод 10 мс DA1.

В схеме есть еще одна защита, схема которой реализована на оптотранзисторе U1, который подключается через разъем и маломощном тиристоре VS1. Какой будет эта защита решать вам. Допустим, преобразователь перешел в аварийный режим, отработала определенная схема защиты. Открылся транзистор оптрона и через его переход коллектор-эмиттер, на управляющий электрод тиристора VS1 поступило открывающее напряжение. Тиристор открылся и уже чрез его и резистор R13 со стабилизатора DA2 вывод 3 подается напряжение на вход «выключение» — вывод 10 мс DA1. При этом на выводах 11 и 14 мс DA1 возникает низкий уровень напряжения. Транзисторные ключи выключаются. Похоже все понятно.

Рисунок печатной платы я делал в программе Lay6.

Я этот модуль приобрел, наверное, год назад, да так руки до него и не достали. И я, думаю, вам быстрее пригодится эта информация. Если найдете ошибки, то комментируйте. Всякое бывает. Успехов. К.В.Ю.

Скачать статью, схему, рисунок печатной платы.

<center>

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

</center> —>toozpickЭлектроника / Блоки питанияДобавлено 7 комментариев Приветствую, Самоделкины!Перед вами очередная ступень эволюции, а именно, стабилизированный блок питания на микросхеме SG3525.До этого момента Роман, автор YouTube канала «Open Frime TV», делал только самые простые блоки питания на микросхеме IR2153. Теперь же настало время более серьезного проекта. Сразу поговорим о достоинствах данной схемы. Первое, самое важное, это стабилизация выходного напряжения. Так же тут есть софт старт, защита от короткого замыкания и самозапит. Для начала давайте рассмотрим схему устройства.Новички сразу же обратят внимание на 2 трансформатора. В схеме один из них силовой, а второй для гальванической развязки. Не стоит думать, что из-за этого схема усложнится. Наоборот все становится проще, безопаснее и дешевле. К примеру, если ставить на выходе микросхемы драйвер, то для нее нужна обвязка — это раз. А во-вторых, ее цена около 2-ух долларов.Смотрим дальше. В данной схеме реализован микростарт и самозапит. Это очень продуктивное решение, оно позволяет избавиться от потребности в дежурном блоке питания. И действительно, делать блок питания для блока питания не очень хорошая идея, а такое решение просто идеально.Работает всё таким образом. От постоянки заряжается конденсатор и когда его напряжение превысит заданный уровень, открывается данный блок и разряжает конденсатор на схему.Его энергии вполне достаточно для запуска микросхемы, а как только она запустилась, напряжение со вторичной обмотки начало питать саму микросхему. Также к микростарту необходимо добавить вот этот резистор по выходу, он служит нагрузкой.Без этого резистора блок не запустится. Данный резистор для каждого напряжения свой и его необходимо рассчитать из таких соображений, что при номинальном выходном напряжении на нем рассеивался 1Вт мощности.Также на схеме есть софт старт. Реализован он с помощью вот этого конденсатора.И защита по току, которая в случае короткого замыкания начнет сокращать ширину ШИМ. Частота данного блока питания изменяется с помощью вот этого резистора и кондёра.Теперь поговорим про самое важное — это стабилизация выходного напряжения. За нее отвечают вот эти элементы:Как видим автор поставил 2 стабилитрона. С помощью них можно получить любое напряжение на выходе.Для того чтобы стабилизация работала корректно нужен запас по напряжению в трансформаторе, иначе при уменьшении входного напряжения микросхема попросту не сможет выдать нужного напряжения. Поэтому при расчете трансформатора следует нажать на вот эту кнопку и программа автоматом добавит вам напряжения на вторичной обмотке для запаса.Теперь можно перейти к рассмотрению печатной платы. Как видим, тут все довольно таки компактно.Также видим место под трансформатор, он тороидальный. Без особых проблем его можно заменить на Ш-образный.Оптрон и стабилитроны расположены возле микросхемы, а не на выходе. Ну некуда их было поставить на выход. Если не нравится — сделайте свою разводку печатной платы. Автор уверяет, что все и так прекрасно работает.Вы можете спросить, почему бы не увеличить плату и не сделать все нормально? Ответ автора следующий: сделано это с тем расчетом, чтобы дешевле было заказать плату на производстве, так как платы размером больше 100 на 100мм стоят гораздо дороже.Ну а теперь настало время собрать нашу схему. Тут все стандартно. Запаиваем без особых проблем. Наматываем трансформатор и устанавливаем.Автор признается, что вначале думал, что данный проект будет провальным. Такие мысли пришли после того как он сделал макет, и появлялись постоянные косяки. Вот так выглядел опытный образец, прям ёжик какой-то.Но все обошлось благодаря Юрию, автору YouTube канала «RED Shade», который помог решить несколько важных моментов данного проекта.Стоит также обратить внимание на отдельные важные моменты. К таким моментам относится входной дроссель. Его можно мотать на сердечнике проницаемостью 2000 НМ, размеры 20 на 13 и на 7 мм. Желательно развести обмотки на 2 части. Для изоляции используются обыкновенные пластмассовые стяжки. Мотаем проводом 0,8 мм. Количество витков каждой обмотки 10-13.А теперь самая страшная часть схемы – ТГР. На самом деле он мотается не тяжелее чем дроссель. Берём кольцо с проницаемостью 2000 НМ, размеры такие же, как и у дросселя, можно меньше, это не критично, и мотаем в 3 жилы проводом МГТФ 20 витков. Нет такого провода — не беда, можно и обыкновенным эмалированным с диаметром 0,4 -0,6 мм. И все, ТГР готов. Единственное где нужно быть внимательным, это при установке его на плату. Соблюдайте фазировку! Выходные обмотки включены встречно — это важно.Следует также показать, что происходит на затворах транзисторов. Это для тех, у кого есть осциллограф.Как видим довольно четкий сигнал. Он немного завален, но на работу это не влияет. Ну вот и вся информация про блок. Первое включение желательно производить от низковольтного питания, отключив эту схему и подав 12В одновременно и на силу, и на управление.Проверяем напряжение на выходе. Если оно присутствует, то уже можно включать в сеть.Для начала проверим выходное напряжение. Как видим блок автор рассчитывал на напряжение 24В, но получилось чуть меньше из-за разброса стабилитронов. Но такая погрешность не критична. Давайте же проверим самое главное – стабилизацию. Для этого возьмем лампу на 24В, мощностью 100Вт и подключим ее в нагрузку.Как видим, напряжение не просело и блок выдержал без проблем. Можно нагрузить еще сильнее.Как видим результат тот же, напряжение стабильно. Также проверим защиту от короткого замыкания. Для этого выкручиваем резистор в верхнее положение и коротим выводы. Фух, ничего не взорвалось и блок себя спас. Ну а теперь, подстраивая номинал резистора, можно выбрать любой ток ограничения короткого замыкания под ваши нужды. В конце хотелось бы обсудить пару важных моментов. Во-первых, мощность данного блока автор не советует увеличивать выше 500Вт, а во-вторых, в описании под оригинальным видеороликом автора (ссылка ИСТОЧНИК) вы найдете ссылку на видео про данную микросхему, которым автор пользовался при создании данного проекта.На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!Видео: Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. 2019-11-18, Ar Ar комментариев    1 076 просмотров    Версия для печатиПриветствую, Самоделкины!Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками собрать импульсный блок питания, который можно использовать практически для любых задач.1568148722_1568145936_bandicam-2019-09-10-22-46-14-342.jpgАвтором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»). Примерно полгода назад Роман уже собирал блок питания на SG3525.1568148722_1568145918_bandicam-2019-09-10-22-37-32-548.jpgНо тогда автор только начинал изучать импульсную технику и само собой были допущены некоторые ошибки. Но не ошибается только тот, кто ничего не делает. Поэтому данный проект было решено начать с разбора полетов. Итак, первое и самое важное: в любом стабилизированном двухтактном блоке питания должен быть дроссель. Причем этот дроссель должен быть установлен сразу за диодами Шоттки. Без данного компонента схема работает в релейном режиме.Следующее, чему стоит уделить внимание — это разводка печатной платы. В первом варианте дорожки тонкие и длинные.1568148722_1568145919_bandicam-2019-09-10-22-37-43-829.jpgВ данном же проекте автор сделал все возможное, чтобы уменьшить длину дорожек и по возможности сделать их шире.1568148722_1568145991_bandicam-2019-09-10-22-37-47-850.jpgТеперь пару слов о характеристиках нового блока питания. Максимальная мощность, которую можно получить при активном охлаждении, составляет порядка 400-500Вт. Данный импульсный источник питания имеет стабилизацию выходного напряжения, а это значит, что пользователь может получить на выходе любое необходимое ему значение.Само собой, у блока имеется защита от короткого замыкания. И еще одна особенность данного блока питания, это то, что его можно сделать не стабилизированным. Это необходимо если вы используете блок для усилителя, где ШИМ стабилизация вносит свои шумы в звук.Итак, со всеми особенностями разобрались, предлагаю более детально изучить схему устройства.1568148722_1568145967_bandicam-2019-09-10-22-38-01-333.jpgЗа основу автор взял схему Старичка на tl494, где он в качестве усилителя ошибки применил tl431 и завел обратную связь прямо на третью ногу.

Роман сделал то же самое только на SG3525. Выбор пал именно на данную микросхему так как в ее арсенале больше функций, плюс довольно мощный выход, который не нуждается в усилении.1568148722_1568145968_bandicam-2019-09-10-22-38-27-300.jpgПо защите. Тут не все идеально. По-хорошему нужно было ставить трансформатор тока, однако автор хотел максимально упростить блок питания и пришлось от него отказаться.Транзисторы могут выдержать кратковременную перегрузку по току, а у нас контроль тока идет на каждом такте, так что на следующем уже перегрузки по току не будет, да и короткие замыкания все же случаются довольно редко.Для большинства из вас данная схема может показаться довольно сложной. Поэтому давайте рассмотрим ее начиная с минимальной обвязки, а затем постепенно перейдем к следующим.1568148722_1568145969_bandicam-2019-09-10-22-39-17-041.jpgИтак, для старта микросхемы на нее необходимо, во-первых, подать напряжение питания выше 8В, а во-вторых нужны частотозадающие элементы (это конденсатор и 2 резистора).1568148722_1568145985_bandicam-2019-09-10-22-39-26-847.jpgРасчет частоты производим с помощью программы Старичка.1568148722_1568145944_bandicam-2019-09-10-22-39-40-813.jpgНаша схема готова к запуску. Подаем напряжение на макетку. Щуп осциллографа располагаем на 14-й вывод.1568148722_1568145964_bandicam-2019-09-10-22-40-34-743.jpgНа осциллографе четко видны прямоугольные импульсы, а это значит, что все отлично — наша микросхема работает.Если начать вращать потенциометр, то можно заметить, что ширина заполнения меняется.1568148722_1568145954_bandicam-2019-09-10-22-40-39-904.jpgДля наглядности давайте подключим мультиметр.
Итак, при уменьшении напряжения импульсы становятся короче, а при увеличении напряжения шире. Именно таким образом мы должны организовать стабилизацию.Ну до стабилизации напряжения мы еще дойдем, а сейчас займемся софтстартом. Для этого подключаем на 8-ой выход через диод конденсатор, заново включаем схему и наблюдаем следующую картину — импульсы плавно увеличиваются.
Диод в данном случае необходим из-за недоработки определенных производителей, так как в некоторых вариациях микросхемы конденсатор софтстарта мешает работе защиты. Поэтому при помощи диода мы отрезаем его от схемы. Разряд конденсатора происходит через резистор на землю.1568148722_1568145940_bandicam-2019-09-10-22-41-31-722.jpgТеперь пару слов про элементы, которые нуждаются в расчете. Во-первых, это частотозадающая часть.Далее — шунт цепи нижнего транзистора. Расчет необходимо производить таким образом, чтобы при номинальной нагрузке на нем падало 0,5В.
Для расчета пользуемся законом Ома.Значение тока получим при расчете трансформатора, оно будет вот тут:Также необходимо произвести расчет обратной связи. В данном случае она многофункциональная. Если выходное напряжение превышает 35В, то необходимо установить стабилитрон.
А если напряжение менее 35В, то ставим перемычку.В данном случае автор использовал стабилитрон на 15В.В этой же цепи необходимо рассчитать резистор ограничивающий ток оптопары до 10мА, формула перед вами:
Также необходимо рассчитать делитель напряжения для tl431. При номинальном напряжении в точки деления должно быть ровно 2,5В.Принцип работы стабилизации следующий. В начальный момент времени, когда на делителе напряжения меньше 2,5В, tl431 заперта, следовательно, светодиод оптрона не горит и выходной транзистор закрыт, выходное напряжение растет.Как только на делителе становится 2,5В, внутренний стабилитрон пробивается и через оптопару начинает течь ток и засвечивает диод, а тот в свою очередь приоткрывает транзистор.Далее напряжение на 9-ой ноге начинает уменьшаться. А раз уменьшается напряжение, то уменьшается ШИМ заполнение. Вот таким вот образом и работает стабилизация. Также к стабилизации можно отнести вот этот нагрузочный резистор:
Данный компонент создает некую нагрузку для стабильной работы блока питания в режиме холостого хода.Более подробно все необходимые расчеты, а также этапы сборки импульсного источника питания представлены в оригинальном видеоролике автора:Разводке печатной плате было уделено особое внимание. Автор затратил на это достаточно много времени, но в результате получилось все более-менее правильно.Под всеми греющиеся деталями предусмотрены специальные отверстия для охлаждения. Место под радиатор такое, что сюда отлично подходит радиатор от компьютерного блока питания.Сама плата односторонняя, но выводя гербер файл, было решено добавить верхний слой, чисто для красоты.Приступаем к запаиванию компонентов платы, это не займет много времени.
А вот далее нам предстоит самое трудное — намотка силового трансформатора. Но сперва его необходимо рассчитать. Все расчеты производим в программе все того же Старичка. Вводим все необходимые данные, а также указываем, что хотим получить на выходе, а именно напряжение и мощность, в этом нет ничего сложного.Приступаем непосредственно к намотке. Первичку делим на 2 части.Все обмотки мотаем в одну сторону, начало и конец изображены на печатной плате, сложности в намотке возникнуть не должно.
Далее приступаем к расчету и намотке следующего трансформатора. Расчет выполняется в той же самой программе, только изменяем некоторые параметры, в частности тип преобразователя, в нашем случае будет мост, так как к трансформатору приложено полное напряжение.
При намотке этого трансформатора стараемся уместить обмотки в один слой.Далее мотаем выходной дроссель. Его необходимо также рассчитать и намотать на кольце из порошкового железа.В намотке дросселя нет ничего сложного, тут главное распределить обмотку равномерно по всему кольцу.И осталось изготовить входной дроссель.На этом сборка полностью завершена, можно приступать к тестам.
Стабилизация выходного напряжения отрабатывает как положено. Защита от КЗ тоже в полном порядке, блок продолжает работать в штатном режиме.На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!Этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что я зарабатываю небольшую комиссию за ссылки, используемые без каких-либо дополнительных затрат для вас. Дополнительную информацию смотрите в моей политике конфиденциальности.

Читайте также:

Коментарии:

Используемые источники:

  • http://www.kondratev-v.ru/dc-dc/blok-upravleniya-na-sg3525.html
  • https://usamodelkina.ru/12184-stabilizirovannyj-impulsnyj-blok-pitanija-na-sg3525.html
  • https://unikumrus.com/household_appliances_and_electronics/3591-stabilizirovannyy-blok-pitaniya-na-sg3525-na-vse-sluchai-ghizni.html

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации