Тем, кто не знаком с содержанием первой статьи, очень рекомендую сначала прочесть первую. Если Вы это не сделаете, весь смысл написанного ниже, Вам будут не понятен, как бы Вы не старались.
В заключении предыдущей статьи, я писал, что дальнейшее изменение инвертора я не планирую. Но обстоятельства, как всегда у меня бывает, изменились. Ещё совсем недавно казалось, что все возможные варианты построения сигнальной части с использованием микросхемы IR2153, уже рассмотрены, и ничего нового здесь придумать, а тем более – упростить, уже нельзя. Но я вновь удивлен. Нет предела совершенству (шучу).
Но обо всём – по-порядку.
Схема ниже – это просто полная схема инвертора с использованием LM393 в сигнальной части. Привожу просто для Вашего удобства – в первой части статьи – её не было.
Две схемы ниже – примеры использования в сигнальной части не оптических, а обычных драйверов для полумостов. Специально привожу в качестве примера сразу две схемы, чтобы было понятно, что возможны очень разные варианты их использования. Но чтобы без затруднений использовать подобные драйвера, необходимо внимательно почитать даташиты, разобраться, как они устроены и их особенности. Даже если Вы познакомитесь только с теми двумя драйверами, которые изображены на схемах, это сильно облегчит Вам жизнь.
Должен обратить Ваше внимание на то, две приведённые выше схемы именно в таком виде я не паял, но вся силовая часть с указанными драйверами именно в таком включении, используется уже давно и успешно…Будем надеяться, что драйверы, подмены сигнальной части не заметят.n И ещё один нюанс — во всех схемах я увеличил номинал ёмкости RC цепи, стоящей между управляющим электродом и катодом TL431, до 10 нФ ( с прежним номиналом, при большой нагрузке инвертора, в цепи обратной связи возникал неприятный паразитный колебательный процесс).
Ещё одно важное отличие — в схемах с обычными драйверами, логика работы компараторов в схеме сигнальной части с применением LM393, изменена. Здесь они формируют «нормальные» ( а не инверсные, как необходимо для оптических драйверов) импульсы – с активной частью из нуля в единицу.
Применение подобных драйверов в данных инверторах даже более предпочтительно, чем оптических потому, что они имеют очень высокое входное сопротивление ( более 100 Ком ), что значительно уменьшает общее потребление тока сигнальной частью. И наличие триггера Шмидта на входе оказывается совсем не лишним…
Именно эти два обстоятельства, подтолкнули меня попробовать сделать ещё один вариант сигнальной части. Его реализация сулила большие выгоды. И надежды оправдались. Вот как выглядит наш «новый победитель». Он умиляет своей простотой и аскетизмом. Вся эта сигнальная часть потребляет всего 4 мА — балластный резистор – отдыхает.
Собрал его на маленькой плате и проверил совместно с силовой частью. Результат порадовал – хорошо управляется (формирует импульсы от нуля до максимума), мало ест. Элементы в верхнем и нижнем каналах не подбирал – просто поставил одинаковые номиналы.
Есть совет по правильному выбору номинала балластного резистора.
Упоминаю про это особо, вот почему – у микросхемы IR2153 есть встроенный стабилитрон на 15,6V в цепи питания. Надо помнить об этом. Критерий выбора номинала балластного резистора, следующий – подбором номинала необходимо добиться, чтобы напряжение питания сигнальной части при средней нагрузке инвертора установилось в районе (14,5-14,8) Вольт. Если выбрать номинал меньший достаточного, то есть риск, что напряжение достигнет 15,6 Вольт, при этом откроется защитный стабилитрон, и сигнальная часть начнёт потреблять больший ток, попусту греющий балластный резистор. Если номинал балластного резистора будет великоват, то при большой нагрузке инвертора напряжение питания инвертора будет проседать до (9-10) Вольт. Это не опасно, но просто – бессмысленно.
Несмотря на свою простоту, подобный инвертор можно сделать довольно мощным. Указанные на схеме драйверы имеют довольно большие допустимые пиковые токи – у IR2113S +/- 2 Ампера, а у FAN7371 до +/- 4 Ампера. Что позволяет использовать достаточно мощные силовые ключи (или их пары).
Изображение ниже – рисунок всей платы и субмодуль сигнальной части с использованием драйвера IR2113S. Так как силовая часть инвертора практически неизменна, и особых нареканий не вызывает, исполнение сигнальной части в виде субмодуля оказалось очень удобным.
На этот раз зарекаться, что сигнальная часть больше изменяться не будет – не буду. Но, откровенно говоря, она уже и так до безобразия проста — и хотеть от неё большего – просто неразумно.
Если возникнут вопросы , замечания и изменения, достойные освещения в рамках данной статьи — статья будет дополнена.
Тема на форуме с обсуждением статьи
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Схема №1. | |||||||
| Драйвер питания и MOSFET | IR2153 | 1 | |||||
| ОС1, ОС2 | Компаратор | LM393 | 1 | ||||
| ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | |||||
| Т1, Т2 | Полевой транзистор | 2 | |||||
| Оптопара | 1 | ||||||
| Оптический драйвер | 2 | ||||||
| VD1-VD5 | Диод | 5 | |||||
| VD6 | Диодный мост | 1 | |||||
| С1 | Конденсатор | 2400 пФ | 1 | ||||
| С2, С8, С11 | Конденсатор | 1000 пФ | 3 | ||||
| С3, С4 | Конденсатор | 1500 пФ | 2 | ||||
| С5 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | ||||
| С6, С7 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | ||||
| С9, С10 | Электролитический конденсатор | 150 мкФ 250 В | 2 | ||||
| С12 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 1 | ||||
| С13 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | ||||
| R1, R5, R10, R11 | Резистор | 10 кОм | 4 | ||||
| R2, R3, R6 | Резистор | 16 кОм | 3 | ||||
| R4 | Подстроечный резистор | 11.3 кОм | 1 | ||||
| R7, R19, R21 | Резистор | 1 кОм | 3 | ||||
| R8, R9 | Резистор | 27 Ом | 2 | ||||
| R12, R16 | Резистор | 3.6 кОм | 2 | 1 Вт | |||
| R13 | Резистор | 51 Ом | 1 | ||||
| R14, R15 | Подстроечный резистор | 100 кОм | 2 | ||||
| R17 | Резистор | 360 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R18 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| R20 | Резистор | 6.3 кОм | 1 | ||||
| Rш | Резистор | 0.1 Ом и менее | 1 | Шунт | |||
| F1 | Предохранитель | 4 А | 1 | ||||
| Трансформатор | 1 | От компьютерного блока питания | |||||
| Катушка индуктивности | 1 | ||||||
| Bat | Аккумуляторная батарея | 1 | |||||
| Схема №2. | |||||||
| Драйвер питания и MOSFET | IR2153 | 1 | |||||
| Микросхема | IR2113S | 1 | |||||
| OC1, OC2 | Компаратор | LM393 | 1 | ||||
| ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | |||||
| Т1, Т2 | Полевой транзистор | 2 | |||||
| Оптопара | 1 | ||||||
| VD1-VD4 | Диод | 4 | |||||
| VD5 | Диодный мост | 1 | |||||
| С1 | Конденсатор | 2400 пФ | 1 | ||||
| С2, С8, С11 | Конденсатор | 1000 пФ | 3 | ||||
| С3, С4 | Конденсатор | 1500 пФ | 2 | ||||
| С5, С6 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | ||||
| С7 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | ||||
| С9, С10 | Электролитический конденсатор | 150 мкФ 250 В | 2 | ||||
| С12 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 1 | ||||
| С13 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | ||||
| R1, R5, R7, R8, R11, R12 | Резистор | 10 кОм | 6 | ||||
| R2, R3, R6 | Резистор | 16 кОм | 3 | ||||
| R4 | Резистор | 11.3 кОм | 1 | ||||
| R9, R10 | Резистор | 27 Ом | 2 | ||||
| R13, R14 | Резистор | 5.1 кОм | 2 | 1 Вт | |||
| R15 | Резистор | 51 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R16, R17 | Резистор | 100 кОм | 2 | ||||
| R18 | Резистор | 360 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R19 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| R20, R22 | Резистор | 1 кОм | 2 | ||||
| R21 | Резистор | 6.3 кОм | 1 | ||||
| Rш | Резистор | 0.1 Ом и менее | 1 | Шунт | |||
| F1 | Предохранитель | 2 А | 1 | ||||
| Трансформатор | 1 | От компьютерного блока питания | |||||
| Катушка индуктивности | 1 | ||||||
| Схема №3. | |||||||
| Драйвер питания и MOSFET | IR2153 | 1 | |||||
| ОС1, ОС2 | Компаратор | LM393 | 1 | ||||
| Микросхема | FAN7371 | 2 | Аналог IRS21850S | ||||
| ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | |||||
| Оптопара | 1 | ||||||
| VD1-VD5 | Диод | 5 | |||||
| VDS | Диодный мост | 1 | |||||
| Т1, Т2 | Полевой транзистор | 2 | |||||
| С1 | Конденсатор | 2400 пФ | 1 | ||||
| С2, С8 | Конденсатор | 1000 пФ | 2 | ||||
| С3, С4 | Конденсатор | 1500 пФ | 2 | ||||
| С5 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | ||||
| С6, С7, С12 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | ||||
| С9, С10 | Электролитический конденсатор | 150 мкФ 250 В | 2 | ||||
| С11 | Конденсатор | 2200 пФ | 1 | ||||
| С13 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 1 | ||||
| С14 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | ||||
| R1, R5, R7, R8, R11, R12 | Резистор | 10 кОм | 6 | ||||
| R2, R3, R6 | Резистор | 16 кОм | 3 | ||||
| R4 | Резистор | 11.3 кОм | 1 | ||||
| R9, R10 | Резистор | 27 Ом | 2 | ||||
| R13, R14 | Резистор | 5.1 кОм | 2 | 1 Вт | |||
| R15, R17 | Резистор | 220 кОм | 2 | ||||
| R16 | Резистор | 51 Ом | 1 | ||||
| R18 | Резистор | 360 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R19 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| R20, R22 | Резистор | 1 кОм | 2 | ||||
| R21 | Резистор | 6.3 кОм | 1 | ||||
| Rш | Резистор | Менее 0.1 Ом | 1 | Шунт | |||
| F1 | Предохранитель | 4 А | 1 | ||||
| Трансформатор | 1 | ||||||
| Катушка индуктивности | 1 | ||||||
| Схема №4. | |||||||
| Драйвер питания и MOSFET | IR2153 | 1 | |||||
| Микросхема | IR2113S | 1 | |||||
| ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | |||||
| Т1, Т2 | Полевой транзистор | 2 | |||||
| Оптопара | 1 | ||||||
| VD1-VD8 | Диод | 8 | |||||
| VD9 | Диодный мост | 1 | |||||
| С1-С3 | Конденсатор | 2200 пФ | 3 | ||||
| С4, С5 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | ||||
| С6 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | ||||
| С7, С10 | Конденсатор | 1000 пФ | 2 | ||||
| С8, С9 | Электролитический конденсатор | 150 мкФ 250 В | 2 | ||||
| С11 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 1 | ||||
| С12 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | ||||
| R1, R7, R8 | Резистор | 10 кОм | 3 | ||||
| R2, R3 | Резистор | 220 Ом | 2 | ||||
| R4 | Резистор | 330 Ом | 1 | ||||
| R5, R6 | Резистор | 27 Ом | 2 | ||||
| R9, R10 | Резистор | 5.6 кОм | 2 | 1 Вт | |||
| R11 | Резистор | 51 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R12, R13 | Резистор | 100 кОм | 2 | ||||
| R14 | Резистор | 360 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R15 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| R16, R18 | Резистор | 1 кОм | 2 | ||||
| R17 | Резистор | 6.3 кОм | 1 | ||||
| Rш | Резистор | 0.1 Ом и менее | 1 | Шунт | |||
| F1 | Предохранитель | 2 А | 1 | ||||
| Трансформатор | 1 | От компьютерного блока питания | |||||
| Катушка индуктивности | 1 | ||||||