Uc3842 opis zasady działania. Opis UC3842, zasada działania, schemat połączeń. Zasilacze impulsowe oparte na chipie UC3842

UC3845
ZASADA DZIAŁANIA

Szczerze mówiąc, nie dało się pokonać UC3845 za pierwszym razem – pewność siebie zrobiła okrutny żart. Jednak mądrzejszy z doświadczenia postanowiłem w końcu to rozgryźć - nie taki duży mikroukład - tylko 8 nóg. Szczególną wdzięczność kieruję do moich subskrybentów, którzy nie stanęli z boku i nie udzielili wyjaśnień, a nawet przesłali na pocztę dość szczegółowy artykuł i kawałek modelu w Microcap. DZIĘKUJĘ BARDZO .
Korzystając z linków, przesłanych materiałów, posiedziałem wieczór lub dwa i w sumie wszystkie zagadki poskładałem w całość, choć niektóre komórki okazały się puste. Ale przede wszystkim...
Nie było możliwości zmontowania analogu UC3845 na elementach logicznych w Microcap 8 i 9 - elementy logiczne są ściśle powiązane z zasilaniem pięciowoltowym, a symulatory te mają chroniczne problemy z samooscylacją. Microcap 11 pokazał te same wyniki:

Opcja była tylko jedna – Multisim. Wersja 12 została znaleziona nawet z crackiem. Nie korzystałem z Multisima przez BARDZO długi czas, więc musiałem majstrować. Pierwszą rzeczą, która mnie uszczęśliwiła, było to, że w Multisimie jest osobna biblioteka dla logiki pięciowoltowej i osobna biblioteka dla logiki piętnastowoltowej. Ogólnie rzecz biorąc, z żalem na pół, okazała się mniej lub bardziej wykonalna wersja, wykazująca oznaki życia, ale nie chciał działać dokładnie tak, jak zachowuje się prawdziwy mikroukład, bez względu na to, jak bardzo go namawiałem. Po pierwsze, modele nie mierzą poziomu względem zera rzeczywistego, zatem należałoby wprowadzić dodatkowe źródło ujemnego napięcia polaryzacji. Ale w tym przypadku musiałbym szczegółowo wyjaśnić, co to jest i dlaczego, ale chciałem zbliżyć się jak najbardziej do prawdziwego mikroukładu.

Szperając w Internecie, znalazłem gotowy schemat, ale dla Multisima 13. Pobrałem opcję 14, otworzyłem model i nawet zadziałało, ale radość nie trwała długo. Pomimo obecności w samych bibliotekach dwunastego i czternastego Multisima samego układu UC3845 i jego analogów, szybko stało się jasne, że model mikroukładu nie pozwala na opracowanie WSZYSTKICH opcji włączenia tego mikroukładu. W szczególności ograniczenie prądu i regulacja napięcia wyjściowego działają dość pewnie (choć często wypada to z symulacji), ale mikroukład nie zgodził się na zastosowanie błędu masy na wyjściu wzmacniacza.

Ogólnie rzecz biorąc, chociaż wózek ruszył ze swojego miejsca, nie odjechał daleko. Pozostała tylko jedna opcja - wydruk datasheet na UC3845 i płytka z opaską. Aby nie patrzeć na symulację obciążenia i symulację ograniczenia prądu, postanowiłem zbudować mikrobooster i już sprawdzić, co właściwie dzieje się z mikroukładem przy tej czy innej opcji jego włączenia i wykorzystania.
Na początek małe wyjaśnienie:
Układ UC3845 naprawdę zasługuje na uwagę projektantów zasilaczy o różnych pojemnościach i przeznaczeniu, ma wiele niemal analogów. Prawie dlatego, że przy wymianie mikroukładu na płycie nie trzeba nic więcej zmieniać, jednak zmiany temperatury otoczenia mogą powodować problemy. Niektórych podwariantów w ogóle nie można zastosować do bezpośredniej wymiany.

Na podstawie powyższej tabeli jasne jest, że UC3845 jest daleki od najlepszej wersji tego mikroukładu, ponieważ jego dolna granica temperatury jest ograniczona do zera stopni. Powód jest dość prosty - nie każdy trzyma spawarkę w ogrzewanym pomieszczeniu, a możliwa jest sytuacja, gdy trzeba coś spawać poza sezonem, a spawarka albo się nie włącza, albo banalnie wybucha. nie, nie na strzępy, nawet kawałki tranzystorów mocy raczej nie wylecą, ale w żadnym nie będzie spawania, a nawet spawarka wymaga naprawy. Prześlizgnąwszy się przez Ali, doszedłem do wniosku, że problem jest całkowicie do rozwiązania. Oczywiście UC3845 jest bardziej popularny i jest ich więcej w sprzedaży, ale UC2845 też jest w promocji:

UC2845 jest oczywiście trochę droższy, ale w każdym razie tańszy od JEDNEGO tranzystora mocy, więc osobiście zamówiłem kilkanaście UC2845, mimo że w magazynie jest jeszcze 8 UC3845. Cóż, jak chcesz.
Teraz możemy porozmawiać o samym mikroukładzie, a raczej o zasadzie jego działania. Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy UC3845, tj. z wewnętrznym wyzwalaczem, który nie pozwala, aby czas trwania impulsu sterującego był dłuższy niż 50% okresu:

Nawiasem mówiąc, jeśli klikniesz na zdjęcie, otworzy się ono w nowej karcie. Przeskakiwanie między zakładkami nie jest zbyt wygodne, ale w każdym razie jest wygodniejsze niż kręcenie kółkiem myszy w przód i w tył, wracając do obrazu, który znalazł się na górze.
Mikroukład zapewnia podwójną kontrolę napięcia zasilania. COMP1 monitoruje napięcie zasilania jako takie i jeśli jest ono mniejsze od ustawionej wartości, wydaje polecenie powodujące wyłączenie wewnętrznego pięciowoltowego regulatora. Jeśli napięcie zasilania przekroczy próg włączenia, wewnętrzny stabilizator zostanie odblokowany i mikroukład uruchomi się. Drugim elementem nadzorującym moc jest element DD1, który w przypadku, gdy napięcie odniesienia odbiega od normy, podaje na swoje wyjście zero logiczne. To zero przypada na falownik DD3 i przeliczone na jednostkę logiczną przypada na logiczne OR DD4. Prawie na wszystkich schematach blokowych ten ma po prostu odwrotne wejście, ale wyprowadziłem falownik poza ten logiczny element - łatwiej zrozumieć zasadę działania.
Element logiczny OR działa na zasadzie określenia obecności jednostki logicznej na którymkolwiek z jej wejść. Dlatego nazywa się to OR - jeśli na wejściu 1, LUB na wejściu 2, LUB na wejściu 3, LUB na wejściu 4 znajduje się jednostka logiczna, to wyjście elementu będzie jednostką logiczną.
Gdy na pierwszym wejściu tego sumatora wszystkich sygnałów sterujących pojawi się jednostka logiczna, na jego bezpośrednim wyjściu pojawi się jednostka logiczna, a na odwrotnym zero logiczne. Odpowiednio górny tranzystor sterownika zostanie zamknięty, a dolny otworzy się, zamykając w ten sposób tranzystor mocy.
W tym stanie mikroukład będzie znajdować się do czasu, aż referencyjny analizator mocy wyrazi zgodę na pracę i na jego wyjściu pojawi się jednostka logiczna, która po falowniku DD3 nie odblokowuje elementu wyjściowego DD4.
Załóżmy, że mamy normalną moc i mikroukład zaczyna działać. Oscylator główny zaczyna generować impulsy sterujące. Częstotliwość tych impulsów zależy od wartości rezystora zastawiającego częstotliwość i kondensatora. Tutaj jest mała niespójność. Różnica nie wydaje się duża, ale jednak jest i jest szansa, że ​​dostaniesz nie do końca to, czego chciałeś, a mianowicie bardzo gorące urządzenie, gdy bardziej „szybki” mikroukład jednego producenta zostanie zastąpiony wolniejszym . Najpiękniejszy obraz zależności częstotliwości od rezystancji rezystora i pojemności kondensatora od Texas Instruments:

Inni producenci robią to trochę inaczej:

Zależność częstotliwości od wartości RC chipa firmy Fairchild

Zależność częstotliwości od wartości RC chipa firmy STMicroelectronics

Zależność częstotliwości od wartości znamionowych RC mikroukładu firmy UNISONIC TECHNOLOGIES CO

Z generatora zegara uzyskuje się raczej krótkie impulsy w postaci jednostki logicznej. Impulsy te są podzielone na trzy bloki:
1. Cały ten sam końcowy dodatek DD4
2. Wyzwalacz D DD2
3. Przerzutnik RS na DD5
Wyzwalacz DD2 jest dostępny tylko w mikroukładach podserii 44 i 45. To on nie pozwala, aby czas trwania impulsu sterującego był dłuższy niż 50% okresu, ponieważ zmienia swój stan na przeciwny z każdą przychodzącą krawędzią jednostki logicznej z generatora zegara. W ten sposób dzieli częstotliwość przez dwa, tworząc zera i jedynki o tym samym czasie trwania.
Dzieje się to w dość prymitywny sposób - z każdym przychodzącym frontem na wejście zegara C, wyzwalacz zapisuje do siebie informacje znajdujące się na wejściu informacyjnym D, a wejście D jest podłączone do odwrotnego wyjścia mikroukładu. Ze względu na wewnętrzne opóźnienie rejestrowana jest informacja odwrócona. Na przykład wyjście odwracające ma poziom zera logicznego. Wraz z pojawieniem się czoła impulsu na wejściu C, wyzwalacz ma czas na zapisanie tego zera, zanim zero pojawi się na jego bezpośrednim wyjściu. Cóż, jeśli mamy zerowy wynik bezpośredni, wówczas na odwrotności będzie jednostka logiczna. Wraz z nadejściem kolejnego zbocza impulsu zegarowego wyzwalacz zapisuje już do siebie jednostkę logiczną, która po kilku nanosekundach pojawi się na wyjściu. Zapisanie jednostki logicznej powoduje pojawienie się zera logicznego na odwrotnym wyjściu wyzwalacza i proces zaczyna się powtarzać od następnego zbocza impulsu zegarowego.

Z tego powodu częstotliwość wyjściowa mikroukładów UC3844 i UC3845 jest 2 razy mniejsza niż częstotliwość wyjściowa UC3842 i UC3843 - jest dzielona przez wyzwalacz.
Dochodząc do wejścia ustawienia jednostki RS wyzwalacza DD5, pierwszy impuls wprowadza wyzwalacz w stan, w którym jego bezpośrednie wyjście jest logiczne, a wyjście odwrotne wynosi zero. I dopóki na wejściu R nie pojawi się jednostka, wyzwalacz DD5 będzie w tym stanie.
Załóżmy, że z zewnątrz nie mamy żadnych sygnałów sterujących, to na wyjściu wzmacniacza błędu OP1 pojawi się napięcie zbliżone do napięcia odniesienia - nie ma sprzężenia zwrotnego, wejście odwracające jest w powietrzu, a napięcie odniesienia wynosi Na wejście nieodwracające podawane jest napięcie 2,5 V.
Tutaj od razu zrobię rezerwację – mnie osobiście trochę zawstydził ten błąd wzmacniacza, ale po dokładniejszym przestudiowaniu datasheet i dzięki wtykaniu nosów przez abonentów okazało się, że moc wyjściowa tego wzmacniacza nie jest do końca tradycyjna. W stopniu wyjściowym OP1 znajduje się tylko jeden tranzystor, łączący wyjście ze wspólnym przewodem. Generator prądu wytwarza napięcie dodatnie, gdy tranzystor ten jest uchylony lub całkowicie zamknięty.
Z wyjścia OP1 napięcie przechodzi przez swego rodzaju ogranicznik i dzielnik napięcia 2R-R. Ponadto ta sama szyna ma ograniczenie napięcia do 1 wolta, więc w żadnych warunkach na wejście odwracające OP2 nie spadnie więcej niż jeden wolt.
OP2 to w istocie komparator, który porównuje napięcia na swoich wejściach, ale komparator jest również przebiegły – konwencjonalny wzmacniacz operacyjny nie jest w stanie porównać tak niskich napięć – od rzeczywistego zera do jednego wolta. Konwencjonalny wzmacniacz operacyjny wymaga albo wyższego napięcia wejściowego, albo ujemnego ramienia napięcia zasilania, tj. napięcie bipolarne. Ten sam komparator dość łatwo radzi sobie z analizą tych napięć, możliwe, że w środku znajdują się jakieś elementy polaryzujące, ale wydaje się, że nie przejmujemy się zbytnio schematem.
Ogólnie rzecz biorąc, OP2 porównuje napięcie pochodzące z wyjścia wzmacniacza błędu, a raczej pozostałości napięciowe uzyskane po przejściu przez dzielnik z napięciem na trzecim wyjściu mikroukładu (chodzi o pakiet DIP-8).
Ale w tym momencie nie mamy nic na trzecim wyjściu, a do wejścia odwracającego przykładane jest napięcie dodatnie. Naturalnie komparator odwróci go i utworzy na swoim wyjściu wyraźne zero logiczne, co nie wpłynie w żaden sposób na stan wyzwalacza RS DD5.
W efekcie tego co się dzieje na pierwszym wejściu od góry mamy zero logiczne, gdyż zasilanie jest normalne, na drugim wejściu mamy krótkie impulsy z generatora zegarowego, na trzecim wejściu mamy impulsy z D -trigger DD2, które mają ten sam czas trwania: zero i jeden. Na i na czwartym wejściu mamy logiczne zero z przerzutnika DD5 RS. W rezultacie na wyjściu elementu logicznego całkowicie powtórzą się impulsy generujące przerzutnik D-DD2. Dlatego gdy tylko jednostka logiczna pojawi się na bezpośrednim wyjściu DD4, tranzystor VT2 otworzy się. Jednocześnie na wyjściu odwrotnym zostanie zlokalizowane zero logiczne, a tranzystor VT1 zostanie zamknięty. Gdy tylko na wyjściu DD4 pojawi się logiczne zero, VT2 zamyka się, a odwrotne wyjście DD4 otwiera VT1, co będzie powodem otwarcia tranzystora mocy.
Prąd, jaki mogą wytrzymać VT1 i VT2, wynosi jeden amper, dlatego ten mikroukład może z powodzeniem napędzać stosunkowo mocne tranzystory MOSFET bez dodatkowych sterowników.
Aby dokładnie zrozumieć, w jaki sposób regulowane są procesy zachodzące w zasilaczu, zmontowano najprostszy wzmacniacz, ponieważ wymaga on najmniejszej liczby części uzwojenia. Wzięto pierwszy ZIELONY pierścień, który przyszedł do ręki i nawinięto na niego 30 zwojów. Ilość w ogóle nie została obliczona, nawinięta została tylko jedna warstwa uzwojenia i nic więcej. Nie martwiłem się zużyciem - mikroukład działa w szerokim zakresie częstotliwości, a jeśli zaczniesz od częstotliwości poniżej 100 kHz, to już wystarczy, aby zapobiec wejściu rdzenia w nasycenie.

W rezultacie uzyskano następujący schemat wzmacniający:

Wszystkie elementy zewnętrzne są poprzedzone prefiksem out, co oznacza, że ​​tak jest POZA szczegółowe mikroukłady.
Od razu podpiszę, co jest na tym schemacie i dlaczego.
VT1 - baza jest zasadniczo w powietrzu; podstawa jest podłączona albo do uziemienia, albo do piły generowanej przez sam mikroukład. Na płycie nie ma rezystora Rout 9 - nawet mi umknęło, że jest on potrzebny.
Transoptor Uout 1 wykorzystuje wzmacniacz błędu OP1 do regulacji napięcia wyjściowego, stopień wpływu jest regulowany przez rezystor Rout 2. Transoptor Uout 2 kontroluje napięcie wyjściowe z pominięciem wzmacniacza błędu, stopień wpływu jest regulowany przez rezystor Rout 4. Wybić tranzystor mocy. Trasa 13 - regulacja progu zadziałania limitu prądu. Cóż, Rout 8 - regulacja częstotliwości zegara samego kontrolera.

Tranzystor mocy to coś, co zostało wylutowane z konwertera samochodowego, który był naprawiany - spłonęło jedno ramię, wymieniono wszystkie tranzystory (dlaczego WSZYSTKIE odpowiedź jest TUTAJ), i to jest zmiana, że ​​tak powiem. Więc nie wiem, co to jest - napis jest bardzo zniszczony, ogólnie jest to około 40-50 amperów.
Obciążenie typu 15 - 2 W przy 150 omach, ale 2 W nie wystarczyło. Konieczne jest albo zwiększenie rezystancji, albo mocy rezystora - zaczyna śmierdzieć, jeśli działa przez 5-10 minut.
VDout 1 - aby wykluczyć wpływ głównego zasilacza na działanie sterownika (wydaje się, że HER104 wpadł w ręce), VDout 2 - HER308, cóż, chodzi o to, aby nie huknęło od razu, jeśli coś pójdzie nie tak.
Potrzebę rezystora R9 zdałem sobie sprawę, gdy płytka była już przylutowana. W zasadzie ten rezystor nadal będzie musiał zostać wybrany, ale jest to już czysto opcjonalne, kto BARDZO chce się pozbyć przekaźnikowej metody stabilizacji biegu jałowego. Więcej o tym później, ale na razie umieściłem ten rezystor z boku torów:

Pierwsze włączenie - silniki WSZYSTKO interlineatory muszą być podłączone do masy, tj. nie wpływają na obwód. Silnik Rout 8 jest ustawiony tak, aby rezystancja tego rezystora wynosiła 2-3 kOhm, ponieważ kondensator wynosi 2,2 nF, wówczas częstotliwość powinna wynosić około 300 kHz z ogonem, dlatego na wyjściu UC3845 dostaniemy się gdzieś w okolicach 150 kHz.

Sprawdzamy częstotliwość na wyjściu samego mikroukładu - dokładniej, ponieważ sygnał nie jest zaśmiecony procesami uderzeniowymi z przepustnicy. Aby potwierdzić różnice pomiędzy częstotliwością generacji a częstotliwością konwersji, stajemy na pinie 4 z żółtym promieniem i widzimy, że częstotliwość jest 2 razy większa. Ta sama częstotliwość robocza okazała się równa 146 kHz:

Teraz zwiększamy napięcie na diodzie LED transoptora Uout 1, aby kontrolować zmianę trybów stabilizacji. Warto w tym miejscu przypomnieć, że suwak rezystora Rout 13 zgodnie ze schematem znajduje się w dolnym położeniu. Wspólny przewód jest również podawany do podstawy VT1, tj. absolutnie nic się nie dzieje na pinie 3 i komparator OP2 nie reaguje na wejście nieodwracające.
Stopniowo zwiększając napięcie na diodzie LED transoptora, staje się oczywiste, że impulsy sterujące po prostu zaczynają zanikać. Zmieniając zakres, staje się to najbardziej widoczne. Dzieje się tak dlatego, że OP2 monitoruje tylko to, co dzieje się na jego wejściu odwracającym i gdy tylko napięcie wyjściowe OP1 spadnie poniżej wartości progowej OP2, tworzy na swoim wyjściu jednostkę logiczną, która przekłada wyzwalacz DD5 na zero. Naturalnie, ale na odwrotnym wyjściu wyzwalacza pojawia się jednostka logiczna, która blokuje końcowy sumator DD4. W ten sposób mikroukład zostaje całkowicie zatrzymany.

Ale wzmacniacz jest obciążony, więc napięcie wyjściowe zaczyna spadać, dioda LED Uout 1 zaczyna zmniejszać jasność, tranzystor Uout 1 zamyka się, a OP1 zaczyna zwiększać swoje napięcie wyjściowe, a gdy tylko przekroczy próg OP2, mikroukład zaczyna się ponownie.
Dzięki temu napięcie wyjściowe jest stabilizowane w trybie przekaźnikowym, tj. mikroukład generuje impulsy sterujące partiami.
Podając napięcie na diodę LED transoptora Uout 2, tranzystor tego transoptora nieznacznie się otwiera, co powoduje spadek napięcia podawanego na komparator OP2, tj. procesy dostosowawcze powtarzają się, ale OP1 już w nich nie uczestniczy, tj. obwód jest mniej wrażliwy na zmiany napięcia wyjściowego. Dzięki temu pakiety impulsów sterujących mają stabilniejszy czas trwania, a obraz wydaje się przyjemniejszy (nawet oscyloskop jest zsynchronizowany):

Odłączamy napięcie od diody Uout 2 i na wszelki wypadek sprawdzamy obecność piły na górnym wyjściu R15 (wiązka żółta):

Amplituda jest nieco większa niż wolt i ta amplituda może nie być wystarczająca, ponieważ w obwodzie znajdują się dzielniki napięcia. Na wszelki wypadek odkręcamy silnik rezystora dostrajającego R13 do górnego położenia i kontrolujemy, co dzieje się na trzecim wyjściu mikroukładu. W zasadzie nadzieje były w pełni uzasadnione – amplituda nie jest wystarczająca, aby uruchomić ograniczenie prądu (promień żółty):

Cóż, ponieważ przez cewkę indukcyjną nie przepływa wystarczający prąd, oznacza to albo dużo zwojów, albo wysoką częstotliwość. Przewijanie jest zbyt leniwe, ponieważ na płytce znajduje się rezystor dostrajający Rout8 do regulacji częstotliwości. Obracamy jego regulator, aż do uzyskania wymaganej amplitudy napięcia na zacisku 3 sterownika.
Teoretycznie, gdy tylko próg zostanie osiągnięty, tj. gdy tylko amplituda napięcia na pinie 3 osiągnie nieco więcej niż jeden wolt, czas trwania impulsu sterującego będzie ograniczony, ponieważ sterownik już zaczyna myśleć, że prąd jest za duży wysoki i zamknie tranzystor mocy.
Właściwie zaczyna się to dziać przy częstotliwości około 47 kHz, a dalszy spadek częstotliwości praktycznie nie miał wpływu na czas trwania impulsu sterującego.

Charakterystyczną cechą UC3845 jest to, że kontroluje przepływ przez tranzystor mocy w prawie każdym cyklu pracy, a nie średnią wartość, jak robi to na przykład TL494, a jeśli zasilacz jest poprawnie zaprojektowany, to moc tranzystor nigdy nie będzie mógł się zatoczyć...
Teraz podnosimy częstotliwość, aż ograniczenie prądu przestanie mieć wpływ, jednak zrobimy margines - ustawiamy dokładnie 100 kHz. Niebieski promień nadal pokazuje impulsy sterujące, ale żółty umieszczamy na diodzie transoptora Uout 1 i zaczynamy kręcić pokrętłem rezystora strojenia. Przez pewien czas oscylogram wygląda tak samo jak w pierwszym eksperymencie, ale jest też różnica, po przekroczeniu progu kontrolnego czas trwania impulsu zaczyna się zmniejszać, tj. Rzeczywista regulacja następuje poprzez modulację szerokości impulsu. A to tylko jeden z trików tego mikroukładu - jako piłę referencyjną dla porównania wykorzystuje piłę utworzoną na rezystorze ograniczającym prąd R14 i w ten sposób wytwarza stabilizowane napięcie na wyjściu:

To samo dzieje się przy zwiększeniu napięcia na rabatce Uout 2, chociaż w mojej wersji nie udało się uzyskać takich samych krótkich impulsów jak za pierwszym razem - jasność diody transoptora nie była wystarczająca, a ja byłem zbyt leniwy, aby zmniejsz rezystor Rout 3.
W każdym razie stabilizacja PWM następuje i jest dość stabilna, ale tylko w obecności obciążenia, tj. pojawienie się piły, nawet niezbyt ważnej, na wyjściu 3 sterownika. Bez tej piły stabilizacja będzie realizowana w trybie przekaźnikowym.
Teraz przełączamy podstawę tranzystora na pin 4, tym samym wymuszając podawanie piły na pin 3. To nie jest duże potknięcie - w przypadku tego zwodu będziesz musiał podnieść rezystor Rout 9, ponieważ amplituda pyłu i poziom składnika stałego okazał się dość duży.

Jednak teraz sama zasada działania jest ciekawsza, dlatego sprawdzamy to opuszczając silnik trymera Rout 13 na ziemię i zaczynając obracać Trasą 1.
Występują zmiany w czasie trwania impulsu sterującego, ale nie są one tak znaczące, jak byśmy chcieli - duża składowa stała ma silny wpływ. Jeśli chcesz skorzystać z tej opcji włączenia, musisz dokładniej przemyśleć, jak ją poprawnie zorganizować. Cóż, obraz na oscyloskopie wyglądał następująco:

Wraz z dalszym wzrostem napięcia na diodzie LED transoptora następuje przełamanie trybu działania przekaźnika.
Teraz możesz sprawdzić nośność boostera. W tym celu wprowadzamy ograniczenie napięcia wyjściowego, tj. przykładamy małe napięcie do diody LED Uout 1 i zmniejszamy częstotliwość pracy. Socjogram wyraźnie pokazuje, że żółty promień nie osiąga poziomu jednego wolta, tj. nie ma aktualnego limitu. Ograniczenie daje jedynie regulację napięcia wyjściowego.
Równolegle z rezystorem obciążającym Rour 15 instalujemy kolejny rezystor 100 Ohm, a oscylogram wyraźnie pokazuje wzrost czasu trwania impulsu sterującego, co prowadzi do wydłużenia czasu gromadzenia energii w cewce indukcyjnej i jej późniejszego powrotu do cewki obciążenie:

Nietrudno również zauważyć, że wraz ze wzrostem obciążenia wzrasta również amplituda napięcia na pinie 3, ponieważ wzrasta prąd płynący przez tranzystor mocy.
Pozostaje zobaczyć, co stanie się na odpływie w trybie stabilizacji i przy jego całkowitej nieobecności. Stajemy się niebieską wiązką na drenie tranzystora i usuwamy napięcie sprzężenia zwrotnego z diody LED. Oscylogram jest bardzo niestabilny, ponieważ oscyloskop nie jest w stanie określić, na której zboczu należy zsynchronizować - po impulsie następuje całkiem przyzwoita „rozmowa” o samoindukcji. Rezultatem jest poniższy obrazek.

Zmienia się również napięcie na rezystorze obciążenia, ale GIF-a nie będę robić - strona okazała się dość „ciężka” pod względem ruchu, dlatego z całą odpowiedzialnością oświadczam, że napięcie na obciążeniu jest równe napięciu maksymalna wartość na powyższym obrazku minus 0,5 wolta.

PODSUMOWUJĄC

UC3845 to uniwersalny sterownik z własnym taktowaniem do przetwornic napięcia typu single-ended, który może pracować zarówno w przetwornicach typu flyback, jak i forward.
Może pracować w trybie przekaźnikowym, może pracować w trybie pełnoprawnego regulatora napięcia PWM z ograniczeniem prądu. Jest to ograniczenie, ponieważ podczas przeciążenia mikroukład przechodzi w tryb stabilizacji prądu, którego wartość określa projektant obwodu. Na wszelki wypadek mała tabliczka zależności maksymalnego prądu od wartości rezystora ograniczającego prąd:

Do pełnej regulacji napięcia PWM układ scalony potrzebuje obciążenia, ponieważ wykorzystuje napięcie piłokształtne do porównania z napięciem kontrolowanym.
Stabilizację napięcia można zorganizować na trzy sposoby, ale jeden z nich wymaga dodatkowego tranzystora i kilku rezystorów, a to kłóci się ze wzorem MNIEJ CZĘŚCI, WIĘKSZA NIEZAWODNOŚĆ dlatego dwie metody można uznać za podstawowe:
Korzystanie ze zintegrowanego wzmacniacza błędu. W tym przypadku tranzystor transoptora sprzężenia zwrotnego jest podłączony przez kolektor do napięcia odniesienia 5 woltów (pin 8), a emiter dostarcza napięcie na wejście odwracające tego wzmacniacza przez rezystor OS. Ta metoda jest zalecana dla bardziej doświadczonych projektantów, ponieważ duże wzmocnienie wzmacniacza błędu może spowodować jego zasilenie.
Bez użycia zintegrowanego wzmacniacza błędu. W tym przypadku kolektor transoptora regulacyjnego jest podłączony bezpośrednio do wyjścia wzmacniacza błędu (pin 1), a emiter jest podłączony do wspólnego przewodu. Wejście wzmacniacza błędu jest również podłączone do wspólnego przewodu.
Zasada działania PWM opiera się na kontroli średniej wartości napięcia wyjściowego i maksymalnej wartości prądu. Innymi słowy, jeśli zmniejszymy obciążenie, napięcie wyjściowe wzrośnie, amplituda piły na rezystorze pomiaru prądu spadnie, a czas trwania impulsu będzie się zmniejszał, aż do przywrócenia utraconej równowagi między napięciem i prądem. Wraz ze wzrostem obciążenia kontrolowane napięcie maleje, a prąd wzrasta, co prowadzi do wydłużenia czasu trwania impulsów sterujących.

Dość łatwo jest zorganizować stabilizator prądu na mikroukładzie, a kontrola przepływającego prądu jest kontrolowana w każdym cyklu, co całkowicie eliminuje przeciążenie stopnia mocy przy właściwym wyborze tranzystora mocy i ogranicznika prądu, lub raczej rezystor pomiarowy, zainstalowany na źródle tranzystora polowego. To właśnie ten fakt sprawił, że UC3845 stał się najpopularniejszym rozwiązaniem w projektowaniu domowych spawarek.
UC3845 ma dość poważny „grabie” - producent nie zaleca stosowania mikroukładu w temperaturach poniżej zera, więc bardziej logiczne byłoby stosowanie UC2845 lub UC1845 w produkcji spawarek, ale tych ostatnich brakuje. UC2845 jest nieco droższy od UC3845, ale nie tak katastrofalnie, jak wskazywali krajowi sprzedawcy (ceny w rublach na dzień 1 marca 2017 r.).

Częstotliwość mikroukładów XX44 i XX45 jest 2 razy mniejsza niż częstotliwość zegara, a wypełnienie kawy nie może przekraczać 50%, wówczas jest to najkorzystniejsze dla przetwornic z transformatorem. Ale mikroukłady XX42 i XX43 najlepiej nadają się do stabilizatorów PWM, ponieważ czas trwania impulsu sterującego może osiągnąć 100%.

Teraz, po zrozumieniu zasady działania tego sterownika PWM, można wrócić do projektowania opartej na nim spawarki...

Chipy kontrolera PWM ka3842 lub UC3842 (uc2842) jest najczęściej spotykany przy budowie zasilaczy do sprzętu domowego i komputerowego, często używany do sterowania kluczowym tranzystorem w zasilaczach impulsowych.

Zasada działania mikroukładów ka3842, UC3842, UC2842

Chip 3842 lub 2842 to konwerter PWM - modulacji szerokości impulsu (PWM), używany głównie do pracy w trybie DC-DC (przekształca stałe napięcie o jednej wartości na stałe napięcie o innej wartości).

Rozważ schemat blokowy mikroukładów serii 3842 i 2842:
Siódme wyjście mikroukładu zasilane jest napięciem zasilania w zakresie od 16 V do 34 V. Mikroukład ma wbudowany wyzwalacz Schmidta (UVLO), który włącza mikroukład, jeśli napięcie zasilania przekroczy 16 woltów, i włącza wyłączy się, jeśli napięcie zasilania z jakiegoś powodu spadnie poniżej 10 woltów. Mikroukłady serii 3842 i 2842 mają również ochronę przeciwprzepięciową: jeśli napięcie zasilania przekroczy 34 wolty, mikroukład wyłączy się. Aby ustabilizować częstotliwość generowania impulsów, mikroukład ma wewnątrz własny regulator napięcia 5 V, którego wyjście jest podłączone do styku 8 mikroukładu. Pin 5 masa (masa). Pin 4 ustawia częstotliwość impulsów. Osiąga się to za pomocą rezystora R T i kondensatora C T podłączonego do 4 pinów. - patrz typowy schemat połączeń poniżej.

6 wyjść - wyjście impulsów PWM. Do sprzężenia zwrotnego używany jest 1 pin układu 3842, jeśli jest to 1 pin. napięcie zostanie obniżone poniżej 1 wolta, następnie na wyjściu (6 pinów) mikroukładu czas trwania impulsu zmniejszy się, zmniejszając w ten sposób moc konwertera PWM. 2 wyjście mikroukładu, podobnie jak pierwsze, służy do skrócenia czasu trwania impulsów wyjściowych, jeśli napięcie na pinie 2 jest wyższe niż +2,5 V, wówczas czas trwania impulsów zmniejszy się, co z kolei zmniejszy moc wyjściową moc.

Mikroukład o nazwie UC3842, oprócz UNITRODE, jest produkowany przez ST i TEXAS INSTRUMENTS, analogami tego mikroukładu są: DBL3842 firmy DAEWOO, SG3842 firmy MICROSEMI / LINFINITY, KIA3842 firmy KES, GL3842 firmy LG, a także mikroukłady firmy inne spółki z różnymi literami (AS, MC, IP itp.) i indeksem cyfrowym 3842.

Schemat zasilacza impulsowego opartego na sterowniku PWM UC3842

Schemat ideowy 60-watowego zasilacza impulsowego opartego na kontrolerze UC3842 PWM i wyłączniku zasilania z tranzystorem polowym 3N80.

Chip PWM kontroler UC3842 - pełna karta katalogowa z możliwością pobrania za darmo w formacie pdf lub zajrzyj do internetowej referencji komponentów elektronicznych na stronie

Układ kontrolera PWM UC3842 jest najczęściej stosowany przy budowie zasilaczy monitorów. Ponadto mikroukłady te służą do budowy przełączających regulatorów napięcia w skanerach poziomych monitorów, które są zarówno stabilizatorami wysokiego napięcia, jak i układami korekcji rastrów. Układ UC3842 jest często używany do sterowania kluczowym tranzystorem w zasilaczach systemowych (jednocyklowych) oraz w zasilaczach drukarek. Jednym słowem, ten artykuł zainteresuje absolutnie wszystkich specjalistów, w ten czy inny sposób związanych ze źródłami prądu.

W praktyce awaria układu UC 3842 zdarza się dość często. Co więcej, jak pokazują statystyki takich awarii, awaria potężnego tranzystora polowego sterowanego przez ten mikroukład staje się przyczyną nieprawidłowego działania mikroukładu. Dlatego przy wymianie tranzystora mocy zasilacza w przypadku awarii zdecydowanie zaleca się sprawdzenie układu sterującego UC 3842.

Metod testowania i diagnozowania mikroukładu jest kilka, ale najskuteczniejszą i najłatwiejszą do wdrożenia w słabo wyposażonym warsztacie jest sprawdzenie rezystancji wyjściowej i symulacja pracy mikroukładu przy użyciu zewnętrznego źródła zasilania.

Do tej pracy potrzebne będą następujące urządzenia:

Istnieją dwa główne sposoby sprawdzenia stanu mikroukładu:

Schemat funkcjonalny pokazano na ryc. 1, a lokalizację i przeznaczenie styków na ryc. 2.

Sprawdzanie rezystancji wyjściowej mikroukładu

Bardzo dokładne informacje o stanie mikroukładu podaje jego impedancja wyjściowa, ponieważ podczas awarii tranzystora mocy impuls napięcia wysokiego napięcia jest przykładany dokładnie do stopnia wyjściowego mikroukładu, co ostatecznie powoduje jego awarię.

Impedancja wyjściowa mikroukładu musi być nieskończenie duża, ponieważ jego stopień wyjściowy jest wzmacniaczem quasi-komplementarnym.

Rezystancję wyjściową można sprawdzić za pomocą omomierza między pinami 5 (GND) i 6 (OUT) mikroukładu (ryc. 3), a polaryzacja podłączenia urządzenia pomiarowego nie ma znaczenia. Taki pomiar najlepiej wykonać za pomocą lutowanego mikroukładu. W przypadku awarii mikroukładu rezystancja ta staje się równa kilku omom.

Jeśli mierzysz rezystancję wyjściową bez lutowania mikroukładu, musisz najpierw odlutować wadliwy tranzystor, ponieważ w tym przypadku jego uszkodzone złącze bramka-źródło może „zadzwonić”. Ponadto należy wziąć pod uwagę, że zwykle obwód ma rezystor terminujący podłączony między wyjściem mikroukładu a „obudową”. Dlatego sprawny mikroukład może mieć impedancję wyjściową podczas testowania. Chociaż zwykle nie dzieje się to przy wartości mniejszej niż 1 kOhm.

Zatem jeśli rezystancja wyjściowa mikroukładu jest bardzo mała lub ma wartość bliską zeru, wówczas można ją uznać za wadliwą.

Modelowanie działania mikroukładu

Taka kontrola odbywa się bez lutowania mikroukładu z zasilacza. Przed przystąpieniem do diagnostyki należy wyłączyć zasilanie!

Istotą testu jest zasilanie mikroukładu ze źródła zewnętrznego i analiza jego charakterystycznych sygnałów (amplituda i kształt) za pomocą oscyloskopu i woltomierza.

Przepływ pracy obejmuje następujące kroki:

1) Odłącz monitor od zasilania sieciowego (odłącz kabel zasilający).

2) Z zewnętrznego stabilizowanego źródła prądu przyłóż napięcie zasilania większe niż 16 V do styku 7 mikroukładu (na przykład 17-18 V). W takim przypadku mikroukład powinien się uruchomić. Jeśli napięcie zasilania jest mniejsze niż 16 V, mikroukład nie uruchomi się.

3) Za pomocą woltomierza (lub oscyloskopu) zmierz napięcie na pinie 8 (VREF) mikroukładu. Powinno występować stabilizowane napięcie odniesienia wynoszące +5 VDC.

4) Zmieniając napięcie wyjściowe zewnętrznego źródła prądu należy upewnić się, że napięcie na pinie 8 jest stabilne (napięcie źródła prądu można zmieniać w zakresie od 11 V do 30 V, przy dalszym spadku lub wzroście napięcia, mikroukład wyłączy się, a napięcie na pinie 8 zniknie).

5) Za pomocą oscyloskopu sprawdź sygnał na pinie 4 (CR). W przypadku działającego mikroukładu i jego obwodów zewnętrznych na tym styku będzie występować liniowo zmieniające się napięcie (ząb piłokształtny).

6) Zmieniając napięcie wyjściowe zewnętrznego źródła prądu, upewnij się, że amplituda i częstotliwość napięcia piłokształtnego na pinie 4 są stabilne.

7) Za pomocą oscyloskopu sprawdź obecność prostokątnych impulsów na pinie 6 (OUT) mikroukładu (impulsy sterujące wyjściem).

Jeśli wszystkie te sygnały są obecne i zachowują się zgodnie z powyższymi zasadami, możemy stwierdzić, że mikroukład jest w dobrym stanie i działa poprawnie.

Podsumowując, chciałbym zauważyć, że w praktyce warto sprawdzić sprawność nie tylko mikroukładu, ale także elementów jego obwodów wyjściowych (ryc. 3). Przede wszystkim są to rezystory R1 i R2, dioda D1, dioda Zenera ZD1, rezystory R3 i R4, które tworzą prądowy sygnał zabezpieczający. Elementy te często okazują się wadliwe podczas awarii.

Układ to klasyczny zasilacz typu flyback oparty na PWM UC3842. Ponieważ obwód jest prosty, parametry wyjściowe zasilacza można łatwo przeliczyć na wymagane. Jako przykład do rozważenia wybrano zasilacz do laptopa o napięciu zasilania 20V 3A. W razie potrzeby można uzyskać kilka napięć, niezależnych lub sprzężonych.

Moc wyjściowa zewnętrzna 60 W (ciągła). Zależy głównie od parametrów transformatora mocy. Zmieniając je, można uzyskać moc wyjściową do 100 W przy tej wielkości rdzenia. Częstotliwość robocza bloku wynosi 29 kHz i może być dostrojona za pomocą kondensatora C1. Zasilacz jest przeznaczony do niezmiennego lub nieznacznie zmieniającego się obciążenia, stąd brak stabilizacji napięcia wyjściowego, chociaż jest stabilny przy wahaniach sieci 190…240 woltów. Zasilacz pracuje bez obciążenia, posiada konfigurowalne zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Sprawność bloku - 87%. Nie ma zewnętrznego sterowania, ale można je wprowadzić za pomocą transoptora lub przekaźnika.

Transformator mocy (rama rdzenia), cewka wyjściowa i cewka sieciowa są pożyczane z zasilacza komputerowego. Uzwojenie pierwotne transformatora mocy zawiera 60 zwojów, uzwojenie do zasilania mikroukładu - 10 zwojów. Obydwa uzwojenia nawinięte są zwojowo drutem o średnicy 0,5 mm z pojedynczą izolacją międzywarstwową z taśmy fluoroplastycznej. Uzwojenia pierwotne i wtórne są oddzielone kilkoma warstwami izolacji. Uzwojenie wtórne jest przeliczane przy napięciu 1,5 wolta na obrót. Na przykład uzwojenie 15 V będzie miało 10 zwojów, uzwojenie 30 V będzie miało 20 itd. Ponieważ napięcie jednego zwoju jest dość duże, przy niskich napięciach wyjściowych wymagane będzie dostrojenie rezystora R3 w zakresie 15 ... 30 kOhm.

Ustawienie
Jeśli chcesz uzyskać kilka napięć, możesz skorzystać ze schematów (1), (2) lub (3). Liczbę zwojów oblicza się osobno dla każdego uzwojenia w (1), (3) i (2), w przeciwnym razie. Ponieważ drugie uzwojenie jest kontynuacją pierwszego, liczbę zwojów drugiego uzwojenia definiuje się jako W2=(U2-U1)/1,5, gdzie 1,5 to napięcie jednego zwoju. Rezystor R7 określa próg ograniczenia prądu wyjściowego zasilacza, a także maksymalny prąd drenu tranzystora mocy. Zaleca się wybrać maksymalny prąd drenu nie większy niż 1/3 tabliczki znamionowej tego tranzystora. Prąd można obliczyć za pomocą wzoru I (ampery) \u003d 1 / R7 (om).

Montaż
Tranzystor mocy i dioda prostownicza w obwodzie wtórnym są zamontowane na grzejnikach. Ich powierzchnia nie jest podana, ponieważ dla każdej wersji (z obudową, bez obudowy, wysokie napięcie wyjściowe, niskie napięcie itp.) obszar będzie inny. Wymaganą powierzchnię grzejnika można ustawić eksperymentalnie, w zależności od temperatury grzejnika podczas pracy. Kołnierze części nie powinny być podgrzewane powyżej 70 stopni. Tranzystor mocy jest instalowany przez uszczelkę izolacyjną, dioda - bez niej.

UWAGA!
Należy przestrzegać podanych napięć kondensatorów i mocy rezystorów, a także fazowania uzwojeń transformatora. Jeśli fazowanie jest nieprawidłowe, zasilacz uruchomi się, ale nie będzie podawać prądu.
Nie dotykaj spustu (kołnierza) tranzystora mocy podczas pracy zasilacza! Na drenie występuje skok napięcia do 500 woltów.

Wymiana elementów
Zamiast 3N80 można zastosować BUZ90, IRFBC40 i inne. Dioda D3 - KD636, KD213, BYV28 dla napięcia co najmniej 3Uout i dla odpowiedniego prądu.

początek
Urządzenie uruchamia się 2-3 sekundy po podaniu napięcia sieciowego. Aby zabezpieczyć się przed przepaleniem elementów w przypadku nieprawidłowego montażu, pierwsze uruchomienie zasilacza odbywa się poprzez mocny rezystor 100 Ohm 50W podłączony przed prostownikiem sieciowym. Wskazana jest także przed pierwszym uruchomieniem wymiana kondensatora wygładzającego za mostkiem na mniejszą pojemność (około 10...22 uF 400V). Urządzenie jest włączane na kilka sekund, następnie wyłączane i oceniane jest nagrzewanie się elementów mocy. Ponadto czas pracy jest stopniowo zwiększany, a w przypadku pomyślnych uruchomień urządzenie włącza się bezpośrednio bez rezystora ze standardowym kondensatorem.

Cóż, ostatni.
Opisywany zasilacz zmontowany jest w obudowie MasterKit BOX G-010. Wytrzymuje obciążenie 40W, przy większej mocy trzeba zadbać o dodatkowe chłodzenie. W przypadku awarii zasilacza, Q1, R7, 3842, R6 ulegają awarii, C3 i R5 mogą się przepalić.

Lista elementów radiowych