Резонансный блок питания своими руками. LLC резонанс - Своими руками
Своими руками

Резонансный блок питания своими руками. LLC резонанс

>

Приветствую, Самоделкины!
Из данной статьи Вы узнаете, как своими руками собрать резонансный преобразователь.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансТема довольно-таки сложноватая, но Роман (автор данной самоделки, YouTube канал «Open Frime TV») постарался объяснить все это максимально простым языком.

Вообще, идея собрать резонансный блок питания, давненько зародилась в голове автора, но постоянно отталкивала мысль о том, что данная топология достаточно сложная. И вот, собравшись с силами, было решено все-таки заняться этим блоком.

Итак, давайте посмотрим, что же представляет из себя данный блок питания.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансНа первый взгляд он ничем не отличается от обыкновенного шимака, кроме вот этого дросселя:
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансВот в нем то как раз и кроется вся прелесть данной топологии. Этот дроссель вместе с конденсатором создают резонансный контур, который способен творить, на первый взгляд, невозможные вещи, но обо всем по порядку.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансТеперь по поводу дросселя.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансУстанавливать его нужно не всегда. В трансформаторах есть такое понятие, как индуктивность рассеяния.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансЭто индуктивность, которая появляется вследствие намотки трансформатора и не относится к индуктивности первичной или вторичной обмотки, а выступает как отдельный контур, включенный последовательно с первичной обмоткой.

Ничего не напоминает? Правильно, это похоже именно на тот дроссель, который необходим для создания резонансного контура.
В общем сейчас же нам нужно увеличить индуктивность рассеивания трансформатора. Сделать это можно намотав трансформатор немного непривычным способом, а именно разделив каркас на две части.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансНа одной из них мотаем первичку, а на другой вторичку. Такое разделение в разы повышает индуктивность рассеяния. Стоит предупредить, что не имея осциллографа и измерителя индуктивности вряд ли получится повторить данный проект.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансИнтересно в данном блоке питания и то, что форма тока через трансформатор не прямоугольная как шимаках, а синусоидальная.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансТакая разница обуславливается работой резонансного контура. Также за счет выброса самоиндукции транзисторы могут переключаться в нуле напряжения, тем самым снижая потери при коммутации и вследствие чего нагрев.

Если контур грамотно настроен, то ключи можно оставить даже без радиатора, так как их нагрев в таком случае минимальный.
Теперь давайте разберем плюсы и минусы такой топологии. Сперва поговорим о минусах.

1. Диапазон выходных напряжений меньше чем у ШИМ. Это обуславливается тем, что регулировка происходит частотой, поэтому получать на выходе широкий диапазон напряжений просто невозможно, так как при выходе из определенной области частоты мы можем просто свалиться в режим переключения при нулевом токе. Или же наоборот, при слишком большом увеличении частоты переведем блок в режим постоянного тока, при котором диоды перейдут в жесткое переключение.

2. В изготовлении и настройке сложнее ШИМ. Чтобы собрать и настроить данный блок питания скорее всего придется провозиться и возможно не один день.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансПлюсы:
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансНа изображении ниже представлена схема будущего устройства, давайте ее рассмотрим.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансКак видим, тут у нас всем знакомая IR2153. Почему именно она? Все дело в ее простоте. Более продвинутые микросхемы имеют множество защит, которые могут сыграть злую шутку при первом опыте сборки и запуска проекта такого рода. Поэтому для сборки первого резонансного блока питания данная микросхема хороший выбор.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансВ обвязке самой микросхемы в принципе все стандартно. Стоит обратить внимание только на обратную связь.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансОна здесь работает следующим образом: при повышении выходного напряжения (выше напряжение пробоя стабилитрона) происходит засвечивании внутреннего диода, а это в свою очередь приоткрывает транзистор. Когда через него начинает протекать ток, транзистор как бы выступает в роли шунта, соединяющим частотозадающий резистор со вторым резистором.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансТаким образом общее сопротивление снижается и соответственно растет частота. Данные диоды необходимы для полноценной работы резистора, так как именно через него происходит зарядка и разрядка частотозадающего конденсатора.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансНоминал резистора (изображен со звездочкой) необходимо определить методом подбора в зависимости от минимальной частоты работы.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансТаким же образом под конкретную нагрузку подбирается и резистор защиты по току.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансФормула расчета представлена на изображении ниже.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансДалее можно приступать к изготовлению печатной платы. Здесь автор предлагает 2 варианта. Первый вариант был сделан под меньший сердечник, да и предназначался чисто для ознакомления с принципом работы.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансВторой же вариант, это уже более мощная платка, которая позволяет гонять довольно большие токи.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансТакже автор не советует устанавливать транзисторы и диоды на один радиатор, так как транзисторы начинают нагреваться от диода. Если будете разводить самостоятельно, то не повторяйте эту ошибку.

Далее методом ЛУТ была изготовлена печатная плата и запаяны все компоненты кроме трансформатора, его еще предстоит намотать.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансИ на последок осталось самое сложное — намотка трансформатора. Это безусловно один из самых сложных моментов в данном проекте. Для расчета трансформатора потребуется программа Старичка (ссылка).

В окне программы вводим необходимые данные такие как, входные/выходные напряжения и мощность. А дальше необходимо подбирать частоту и зазор таким образом, чтобы получить стандартное значение ёмкости конденсатора, так как это единственное на что мы не можем повлиять.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансБолее подробно о процессе сборки БП, расчета и намотке трансформатора смотрите в оригинальном видеоролике автора:

Итак, каркас намотан, теперь необходимо подобрать зазор. Он подбирается таким образом, чтобы индуктивность первичной обмотки совпадала с расчетным значением полной индуктивности. Для этого пользуемся измерителем индуктивности.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансКогда зазор подобран замыкаем все выходные обмотки между собой и замеряем индуктивность еще раз, это и будет как раз индуктивность рассеяния. Если она отличается от расчетной больше чем на 5-10%, то придется начинать сначала и перематывать трансформатор. Это действие будет необходимо повторять до тех пор, пока не угадаете с намоткой.

Когда все готово, запаиваем трансформатор на свое место и на этом сборка завершена.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансНемного про компоненты. Входной дроссель был выпаян из старого блока питания, вот из этого:
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансВторой дроссель выпаян из выходной части старого компьютерного блока питания.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансВсе готово, можно приступать к тестам. Первое включение самодельного резонансного блока желательно производить от лабораторного источника тока, подав на него не более 30В и запаяв вместо вот этих двух резисторов (смотри изображение ниже), резистор поменьше, Ом на 500.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансТакже при желании посмотреть, на что способен собранный своими руками резонансный блок питания, можно заменить частотозадающий резистор переменным.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансКогда мы близко подбираемся к резонансной частоте, то можно наблюдать резкий скачек выходного напряжение, такое в блоках ШИМ получить невозможно.

Теперь подключим осциллограф и посмотрим, что у нас происходит в контуре.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансКак можете наблюдать тут у нас долгожданный синус. Испытание электронной нагрузкой тоже прошло успешно. Во всем диапазоне токов напряжение плюс/минус стабильное, это все потому, что на выходе был применен стабилитрон, а не tl431, с ней результат был бы лучше, но не стоит забывать, что это у нас самый простой блок.
Резонансный блок питания своими руками. LLC резонансРезонансный блок питания своими руками. LLC резонансБлагодарю за внимание. До новых встреч!

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.