Начало » Практика » Автомобильная электроника » IRF3205+SG2525/SG3525. Импульсный преобразователь напряжения для автомобильного аудиокомплекса.

 
 
 

IRF3205+SG2525/SG3525. Импульсный преобразователь напряжения для автомобильного аудиокомплекса.

05.10.08   Spirit   225 352   33  
Необходимость создания подобного устройства возникает у каждого, кто хочет оснастить сою машину качественным, уникальным или просто недорогим автозвуком. Разумеется, для питания любого качественного(!) усилителя мощностью более 30Вт напряжения 13.8В (при заведенном двигателе) и уж тем более 12В (при заглушенном) никак не хватит.

Этот ИП я собирался использовать для питания усилителя 4х50Вт + 150Вт. Поэтому было решено делать два двуполярных выходных напряжения +/- 25В и +/- 45В, а чтобы при малых нагрузках напряжение не выходило за допустимые пределы – они должны быть стабилизированы. Ну а для еще большей надежности необходимы режим софтстарта и отключение по сигналу защиты от усилителя...
Вклад в победу в лохотронной войне
прислал Сергей (sobolev{гав}sirius.onego.ru)

Поделюсь своим образцом «фуфла». Типичный пример оригинала (справа) и перетертого транзистора (слева). Обратите внимание на следы от наждака у левого транзистора — стерта настоящая неизвестная маркировка и нанесена новая. Новая краска, кстати, легко стерлась ацетоном. Корпус слегка претерпел изменение геометрии после наждака (кривой). Обратите внимание на края фланца у левого транзистора и блестящий фланец у оригинала.
Соответственно, выходов тут несколько:
1) Отказаться от этой бредовой идеи (зачастую самый простой и правильный выбор)
2) Поставить еще пару аккумуляторов и генераторов… (без комментариев =))
3) Собрать сверхмощный усилитель на TDA1562Q и ей подобных (настоящие 80Вт мощности на 4Ома, в кратковременном пике при напряжении питания 14.4В)
4) Приспособить бесперебойник от компа (или т.н. инвертор) и усилитель с питанием 220В (по этому пункту я вообще промолчу)
5) Ну и для самых садомазохистически настроенных – собрать импульсный преобразователь напряжения (далее просто ИП) своими руками.

Все эти решения встречал в реальности (от вида большинства из них долго валялся в конвульсиях прямо рядом с этими «чудесами техники»).
И если вы выбрали вариант, отличный от последнего – читать дальше вам не стоит.
Ну, а если вы всё же считаете себя садомазахистом – читайте повнимательнее и это поможет вам сэкономить кучу нервов! wink

После огромного количества бессонных ночей, проведенных в поисках по интернету, подобрал оптимальную элементную базу:
Силовые ключи – MOSFET транзисторы IRF3205 - 100А, 55В, цена ~35р.
ШИМ контроллер – SG2525/SG3525 – питание 8-35В, частота 100Гц – 500кГц, софтстарт, регулировка «мертвого» интервала и многое другое, при цене ~30р.

В теорию вдаваться не буду, если заинтересует – опишу в отдельной статье, поэтому сразу перейду к схемам.

ШИМ-контроллер

решил для универсальности сделать отдельным модулем:

На схеме ошибка! Сопротивление R2 - 120 Ом!
Тут всё просто – выходной сигнал ШИМ-контроллера подается на входы буферов VT2VT3 и VT4VT5 и через ограничительные резисторы подается на затворы силовых ключей. Буферы нужны для ускорения процесса зарядки/разрядки входной емкости ключей, а резисторы немного сглаживают фронты для уменьшения высокочастотных помех. Транзистор VT1 управляет режимом работы ШИМ-контроллера при подачи низкого уровня на вход SHDN происходит запуск преобразователя, а при подаче высокого – остановка. Резистором R1 регулируется рабочая частота преобразователя, которая составляет примерно 35кГц.

Далее идет силовая часть:


Резистором R1 регулируется глубина обратной связи, т.е., выходное напряжение. Остальные комментарии вообще излишни.

И рисунки печатных плат для обеих схем:


(вариант для ЛУТ в формате для Proteus прикрепленном файле)
Силовые транзисторы должны быть установлены на радиатор через изолирующие прокладки, а сам радиатор для уменьшения помех должен быть подключен к общему проводу. То же самое относится и к диодам выпрямителя. В выпрямителе использованы диоды в корпусе TO-220 и крепятся к радиатору с двух сторон.

На этом, собственно всё простое и закончилось.

Далее нам необходимо намотать трансформатор…

В качестве магнитопровода можно, как и я, использовать 3 ферритовых кольца 48х28х12 2000НМ, склеенных вместе. Конечно, лучше использовать импортные ферриты, но их достать гораздо сложнее. Поэтому намоточные данные привожу для своего случая.
После склеивания нужно скруглить наружные и внутренние кромки верхнего и нижнего кольца надфилем или наждачной бумагой, чтобы при намотке не повредить о них изоляцию проводов. А если есть возможность, еще и обмотать их каким-либо изолирующим материалом.
После этого приступаем к намотке.
Методом проб и ошибок пришел к выводу, что лучше всего трансформатор мотается проводом 0,63мм косой в несколько жил.
Для первичной обмотки берем 4 косы по 4 провода. Наматываем ими 4 витка, распределяя их равномерно по всей площади колец, делим пополам (по две косы) и получаем первичную обмотку с отводом от середины. При таком способе обеспечивается симметричность обмоток и равномерность электромагнитного поля.
Вторичную обмотку мотается в две косы по 3 провода того же диаметра, 10 витков (25Вольт) + 8 витков (20Вольт).
Зачищаем и лудим концы и припаиваем трансформатор, не забывая про фазировку обмоток!

Дроссели L1-L4 мотаем на ферритовых стержнях, например, от старых приемников, длинной 1,5-2 см, они содержат по 8 витков провода диаметром 1,2мм.
Дроссель L5 имеет такую же конструкцию, но мотается косой из четырех таких же проводов.

Теперь по поводу монтажа

Предложенный вариант ПП разрабатывался по габаритам корпуса от компьютерного БП, немного удлиненной формы, поэтому если вас она не устроит и возникнет желание разработать свою, учтите несколько правил. Силовые дорожки +12В, идущие к средней точке первичной обмотки и ОБЩИЙ, идущий к истокам мосфетов должны быть как можно короче и шире!
Для увеличения сечения советую хорошо их пролудить. От этого во многом зависит КПД. Не советую выводить плюсовой провод через центр трансформатора, т.к. он будет вносить перекос в работу трансформатора и будет источником помех в бортсеть автомобиля.
Общий провод усилителя соединяйте с массой только через источник сигнала и ни в коем случае не в блоке питания, иначе возникнет кольцо, по которому на вход усилителя пойдут все помехи! Так же, во вторичных цепях не допускается ставить конденсаторы ДО дросселей – от прохождения постоянного тока дроссели уйдут в насыщение и эффект от них будет нулевой. В остальном делайте по своему усмотрению.

Далее перейдем к настройке

Перед включением переводим движки подстроечных резисторов в среднее положение. Вход управления питанием подключаем через тумблер к +12В. Запуск производим без нагрузки. Питание подаем через амперметр и токоограничительный резистор 0.1~0.5Ом. При выключенном тумблере потребление должно быть в пределах 10-20мА. После включения тумблера ток должен плавно возрасти, но не должен превышать двух Ампер.
Если всё в норме, доводим резистором R1 на силовой плате выходное напряжение до номинального значения, при этом ток может немного повыситься. После чего резистором на плате ШИМ контроллера добиваемся наименьшего потребления тока (не более 250мА). Обычно получается добиться значения в 100~150мА.

Если же преобразователь потребляет слишком большой ток во включенном состоянии, то проблема скорее всего в межвитковом замыкании трансформатора. С первого раза редко когда получается идеальный вариант. Мотаем снова.

Если всё работает как положено, можно исключить из схемы токоограничительный резистор и нагрузив выход на эквивалент нагрузки (например, резистор 8Ом между выводами +25 и -25), проверяем, чтобы падение напряжения на выходе составляло не более 3-4В.
Преобразователь не выдает полную мощность? Снова перематываем трансформатор.

Важно!!! Не проверяйте преобразователь замыканием выхода – это лучший способ сжечь мосфеты и получить потрясающие свето-шумо-дымовые эффекты.

Дополнения

На входе и выходе преобразователь очень желательно ставить электролитические конденсаторы Low ESR. На входе – с напряжением 25В, на выходе – 50В и 63В, соответственно для 25В и 45В.
Если использовать обычные конденсаторы, они могут перегреться и в худшем случае взорваться!
Резисторы параллельно выходу нужны для ограничения выходного напряжения без нагрузки, т.к. из-за индукции дросселей и трансформатора напряжение может подняться до 200-300 Вольт! Проверено на практике! Что однозначно выведет из строя конденсаторы и диоды выпрямителя.


Коса – просто скрученные вместе провода. Сматывать удобнее всего привязав одни концы к чему-нибудь неподвижному, а противоположные зажав в патрон дрели и закручивать всё это на небольших оборотах. Сильно увлекаться не советую, т.к. может полопаться лак, если он не очень хорошего качества, и к тому же, увеличится общая длинна проводов, что тоже немного скажется на КПД. А дальше берем нужное количество получившихся кос и наматываем их вместе на сердечник.

Фото готовой конструкции тоже прилагаю. Правда качество не очень и само устройство в полуразобранном состоянии.

ШИМ модуль в сборе

(вместо R8 и R9 установлены перемычки – это не принципиально)



Силовой модуль

Затворы мосфетов соединяются с выходами ШИМ модуля перемычками (на фото их видно. 4 белых провода)




Печатки в Proteus


sg.zip 🕗 05/10/08 ⚖️ 47,45 Kb ⇣ 314

Камрад, смотри полезняхи!

Владимир (Spirit)
Старый Оскол
Профиль Spirit
Электронщик-практик, в основном занимаюсь микроконтроллерами. Есть неплохой опыт и в аналоговой технике (все мы начинали с УМЗЧ =)).
Одержим идеей автоматизации жилища а-ля "Умный дом" =)
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 25 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

22.12.08 изменил Spirit. Уточнение, испраление.

 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья TA7317P – микросхема для устройств защиты акустических систем... Усилители мощности с двуполярным питанием должны иметь узел для защиты подключаемых к ним...
Схема на Датагоре. Новая статья Импульсный стабилизированный преобразователь напряжения для автомобильного усилителя... Схемку нашел на сайте Интерлавки. Собрал я данный преобразователь и в принципе остался им доволен,...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой цифровой вольтметр от 0 до 30 вольт на 3 сегмента... Здравствуйте, уважаемые Датагорцы! Делая разные полезные, а иногда и не очень, радиоелектронные...
Схема на Датагоре. Новая статья В помощь радиолюбителю. Выпуск 14: Информационный обзор для радиолюбителей... В помощь радиолюбителю. Выпуск 14: Информационный обзор для радиолюбителей Автор: Сост. Никитин...
Схема на Датагоре. Новая статья В помощь радиолюбителю. Выпуск 9: Информационный обзор для радиолюбителей.... В помощь радиолюбителю. Выпуск 9: Информационный обзор для радиолюбителей. Автор: Сост. Никитин...
Схема на Датагоре. Новая статья Импульсный преобразователь аккумуляторного питания 12V - 8V для видеокамеры на К1156ЕУ5Р (MC34063A)... Пришло письмо от Юрия Козака: Игорек! Высылаю тебе документацию на небольшое устройство для питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель TL082 + UTC2030 с виртуальной массой... Идея приготовить самодельный усилитель из того, что имеется под рукой родилась неожиданно, когда...
Схема на Датагоре. Новая статья Ламповый Hi-Fi усилитель своими руками. Торопкин М. В.... Торопкин М. В. Ламповый Hi-Fi усилитель своими руками. — СПб.: Наука и Техника, 2005. — 240 с: ил....
Схема на Датагоре. Новая статья Современный тюнер своими руками: УКВ стерео + микроконтроллер. Б.Ю.Семенов... Борис Юрьевич Семенов Современный тюнер своими руками: УКВ стерео + микроконтроллер В последние...
Схема на Датагоре. Новая статья Двухтактный ламповый усилитель на ГИ30... Смакетировал усилитель. На выходе стоят лампы ГИ30 (Импульсный вариант ГУ29) На входе Е83СС. Класс...
Схема на Датагоре. Новая статья Радиолюбительский High-End. 40 лучших конструкций ламповых УМЗЧ за 40 лет.... Радиолюбительский High-End. 40 лучших конструкций ламповых УМЗЧ за 40 лет. Малая энциклопедия...
Схема на Датагоре. Новая статья Инвертор 12V > 220V для автомобиля... Попалась интересная и простая схемка преобразователя 12 В в 220 В на забугорных ресурсах. Обещают...
 

Общаемся по статье 💬

«IRF3205+SG2525/SG3525. Импульсный преобразователь напряжения для автомобильного аудиокомплекса.»

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

 

Назад Вперед
<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 1 от 02-10-08, 13:25.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 269 комментариев
  • 275 публикаций
 
Володя, с почином! Статья - супер!

Как будут фотки готового устройства, процесса намотки и готового транса - засылай мне на мыло.
Честно скажу - плохо представляю все эти заморочки с "косами проводов", никогда не занимался и не видел процесса. НАУЧИ!

<

TANk

Александр Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 02-10-08, 13:50.
Ответить
  • С нами с 11.08.2011
  • 194 комментария
  • 19 публикаций
 
Когда мне надо найти честные силовые транзисторы, я не хожу в магазин, где можно купить задорого подделку. Надо взять горелую материнскую плату и снять мощные полевики, которые стоят на питание процессора. Это как правило 30-40вольт и 60-120А тока при очень низком сопротивлении открытого канала. Правда расчитаны они на планарный монтаж, зато стопудово не подделка. Горелая материнка обходится у ремонтников компьютерной фирмы по цене одного нового транзистора, а получаете вы как минимум 4-6 штук (в зависимости от модели платы можно найти и десяток).
Рекомендую.
Такие транзисторы просто припаиваются к плате. Если необходим теплоотвод, то припаиваем их основанием к медной пластине, которую уже потом крепим куда надо.

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 3 от 03-10-08, 0:51.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
Теперь ищу импортные ферриты для трансформатора и высоковольтные диоды шотки в корпусах TO-220.

TANk
Да, вариант конечно не плохой. Но напряжение у них низковато. Учитывая реактивный хорактер нагрузки, броски напряжения могут привышать напряжение питания в 3-4 раза, а если брать наминальное напряжение в бортовой сети 13.8В, то броски, соответственно достигают 55.2В. Да и с отводом тепла могут возникнуть проблемы. Мощьность преобразователя на материнской плате обычно 100-150Вт, и при этом там стоит по 6-8 транзисторов. Сколько нужно для мощьности 500Вт пересчитать не сложно fellow

<

TANk

Александр Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 4 от 03-10-08, 2:00.
Ответить
  • С нами с 11.08.2011
  • 194 комментария
  • 19 публикаций
 
Эти транзисторы тоже работают на индуктивную нагрузку (дроссели импульсного стабилизатора) и запитаны от напряжения 12в с БП.
Вот взял первый попавшийся горелый ASUS P4P800 из кучки дохлых
Стоят 108NQ03LT 180Вт 75А сопротивление перехода менее 6 милиОм. Поскольку сопротивление канала меньше то и греться будут меньше. Вполне достойные конкуренты. Взяты с хорошим запасом. Тем более что на плате их 6 штук и нахаляву и без обмана.
К тому же далеко не всем нужны полукиловатные преобразователи.

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 5 от 03-10-08, 3:24.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
Согласен, но в машине нет стабилизированных 12В. Генератор и реле-регулятор имеют инерционность. Поэтому выбросы до 18В - не редкость. А при неправильной установке, например, блоков розжига ксеноновых фар, встречал случаи, когда броски достигали почти киловольта... Нередко от этого перегорали ЭБУ.
А сопротивление IRF3205 - 8 милиОм - тоже вполне неплохо. Из 8 штук, купленых мною, ни один не подвел. И при нагрузке порядка 150Вт небольшой радиатор на них вообще холодный. Но это при проверке на столе. А в машине, помещенный в корпус и при отсутствии вентиляции багажника может получится довольно интересная термодинамическая система winked
Хотя, на самом деле, я сам использовал такие транзисторы, только мне попались с напряжением 60В (старая материнка EliteGroup) - с ними получилось очень даже не плохо! А при экспериментах с 40-а вольтовымы, последние благополучно отправились в мир иной. bully
А вот по поводу мощности... КПД любого высококачественного усилителя (кроме класса H) не привышает 50%, следовательно, для нормального усилителя мощностью в 200Вт нужно обеспечить питание порядка 500Вт.

<

GuntisK

Гунтис Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 6 от 05-10-08, 4:25.
Ответить
  • С нами с 15.09.2011
  • 90 комментариев
  • 20 публикаций
 
Как с нагревом транзисторов? На чем испытывал преобразователь?

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 7 от 05-10-08, 15:43.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
Сначала испытывал в домашних условиях двумя 24В лампами от фар. А основное испытание прошло в машине с усилителем собственной сборки и парой колонок S-90.
Усилитель собран с ООС по току, но несмотря на всю его капризность, с ИП он спелся замечательно.
А нагрев при нагрузке 150Вт практически нулевой. В сумме на транзисторах рассеивается около 4Вт. А учитывая то, что в моем варианте конструкция распологается в корпусе от компьютерного БП с вентилятором, расположенным на верхней крышке, о нагреве можно даже не вспоминать.

<

Rojer

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 8 от 03-11-08, 19:18.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
интересно этот блок питания потянет усилитель на микросхеме STK4231 (усилитель раскладушка)

<

ANALOGIC

Сергей Орешонок Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 9 от 03-11-08, 21:50.
Ответить
  • С нами с 29.10.2008
  • 3 комментария
  • 0 публикаций
 
На схеме ШИМ-контроллера нет резисторов в цепи баз транзисторов драйверов (которые на землю)...

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 10 от 11-11-08, 5:53.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
Rojer
Думаю, что потянет. Только трансформатор нужно будет помощнее намотать (лучше всего отдельные обмотки для каждого канала(в STK4231 этот вариант не пердусмотрен)). Увеличить количество полевых транзисторов и поставить более мощные диоды и емкости в выпрямителе.

ANALOGIC
А в них нет никакой необходимости. У SG3525 двухтактный выходной каскад.

<

Slavon

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 11 от 17-11-08, 3:20.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
на принципиалке ошибочка маленькая: на силовой часте С1 и С2 соединяются с землёй а не с +12.

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 12 от 19-11-08, 5:08.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
to Slavon
Да, ошибка действительно присутствует. В основном это просто расхождение принципиальной схемы и разводки печатной платы. На самом деле, это не имеет принципиального значения, т.к. обмотка трансформатора шунтируется в любом случае, либо напрямую, либо через конденсаторы C3, С4 в цепи +12В.

to некто
На почту пришло письмо от Вячеслава:
  Вышли пожалуйста печатку для Импульсного преобразователя напряжения для автомобильного аудиокомплекса. Схемка понравилась и как раз то что нужно, буду очень благодарен!

Увы, не понял, кто является отправителем...
Да и смысл высылать, если в архиве всё есть...?

<

Slavon

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 13 от 21-11-08, 15:55.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
а по какому принципу считается количество витков в дросселях?

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 14 от 22-11-08, 1:35.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
Вообще, есть специальные формулы для рассчета LC-фильтров.
Но, честно говоря, я вычислил это опытным путем.

<

Slavon

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 15 от 22-11-08, 5:51.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
Раньше когда делал преобразователи, были стержни нужного диаметра, а теперь остались только гантельки, в которых толщина стержня 5мм, вот и думаю чё бы мне на них такого намотать winked

<

Spirit

Читатель Датагора
  • Прохожий
Комментарий # 16 от 25-11-08, 7:43.
Ответить
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
А длинна у гантелек какая, если не секрет?
На 100% не уверен, но вроде гантельки для этих целей подходят еще лучше...

Назад Вперед

Добавить комментарий, вопрос, отзыв 💬

Камрады, будьте корректны и вежливы, соблюдайте правила!


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew


Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.