Типовая схема включения uc3842. Блог › Регулируемый БП на UC3843 из ATX.

UC3845BDG и UC3845ADНачнем с

В принципе можно, но это все

Здравствуйте

Скорее всего ШИМ контроллер неисправен

Здравствуйте Валерий.Спасибо

Если я правильно понял про

Если указанный транзистор

Если нет осцилографа, а есть

Большое спасибо

Доброго времени

Ничего страшного, номинальный

UC3845
ПРИНЦИП РАБОТЫ

Откровенно говоря, одолеть UC3845 с первого раза не удалось - злую шутку сыграла самоуверенность. Однако умудренный опытом я решил разобраться окончательно - не такая уж и большая микросхема - всего 8 ног. Особую благодарность хочу выразить своим подписчикам, не оставшимся в стороне и давшим кое какие пояснения, даже на почту довольно потробную статью прислали и кусок модели в Микрокап. БОЛЬШОЕ СПАСИБО .
Воспользовавшись ссылками, присланными материалами я посидел вечерок-другой и в общем то все пазлы сошлись друг с другом, хотя некоторые ячейки и оказались пустыми. Но обо всем по порядку...
Собрать аналог UC3845 на логических элементах в Микрокап 8 и 9 не получилось - логические элементы строго привязаны в пятивольтовому питанию, да и с самоосциляцией у этих симуляторов хронические трудности. Те же результаты показал и Микрокап 11:

Оставался один вариант - Мультисим. Версия 12 нашлась даже с русификатором. Я ОЧЕНЬ давно не пользовался Мультисимом, поэтому пришлось повозиться. Первое, что обрадовало - в Мультисиме отдельная библиотека для логики пятивольтовой и отдельная библиотека для пятнадцативольтовой логики. В общем с горем пополам получился более-менее работоспособный вариант, подающий признаки жизни, но точно так, как ведет себя реальная микросхема он работать не захотел, сколько я его не уговаривал. Во первых модели не измеряют уровень отностиельно реального нуля, поэтому пришлось бы вводить дополнительный источник отрицательного напряжения смещения. Но в этом случае пришлось бы довольно подробно объяснят, что это и для чего, а хотелось максимального приближения к реальной микросхеме.

Порывшись в итнернете нашел уже готовую схему, но для Мультисима 13. Качнул вариант 14, открыл модель и она даже работала, но радость была не долгой. Не смотря наличие в самих библиотеках и двенадцатого и четырнадцатого Мультисима самой микросхемы UC3845 и ее аналогов довольно быстро выяснилось, что модель микросхемы не позволяет отработать ВСЕ варианты включения данной микросхемы. В частности ограничение тока и регулировка выходного напряжения работают вполне уверенно (правда частенько вываливается из симуляции), а вот использование подачи на выход усилителя ошибки земли микросхема отказалась воспринимать.

В общем воз хоть и сдвинулся с места, но проехал не далеко. Оставался один вариант - распечатка даташника на UC3845 и плата с обвязкой. Чтобы не изагляться с имитацией нагрузки и имитацией ограничения тока решил построить микробустер и на нем уже проверить что в реальности происходит с микросхемой при том или ином варианте включения и использования.
Для начала небольшая пояснялка:
Микросхема UC3845 действительно заслуживает внимания проектировщиков блоков питания различной мощности и назначения, она имеет ряд почти аналогов. Почти потому что при замене микросхемы в плате ни чего изменять больше не нужно, однако изменение температуры окружающей среды могут повлечь проблемы. Да и некоторые подварианты не могут вообще использоваться для прямой замены.

НАПРЯЖЕНИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ - 16 В, ВЫКЛЮЧЕНИЯ - 10 В	НАПРЯЖЕНИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ - 8.4 В, ВЫКЛЮЧЕНИЯ - 7.6 В	РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА	КОФ ЗАПОЛЕНЕНИЯ

UC1842	UC1843	-55°С... +125°С	до 100%
UC2842	UC2843	-40°С... +85°С
UC3842	UC3843	0°С... +70°С

UC1844	UC1845	-55°С... +125°С	до 50%
UC2844	UC2845	-40°С... +85°С
UC3844	UC3845	0°С... +70°С

Исходя из приведенной таблицы понятно, что UC3845 далеко не лучший вариант этой микросхемы, поскольку нижний предел по температуре у нее ограничен нулем градусов. Причина довольна проста - не каждый хранит сварочный аппарат в отапливаемом помещении и возможна ситуация, когда нужно что то подварить в межсезонье, а сварочник или не включается или банально взрывается. нет, не в клочья, даже куски силовых транзисторов врядли вылетят, но в любом сварки не будет, да еще и ремонт сварочнику нужен. Проскочив по Али я пришел к выводу, что проблема вполне решаема. Конечно же UC3845 популярней и их в продаже больше, но и UC2845 тоже есть в продаже:

UC2845 конечно несколько дороже, но в любом случае она дешевле ОДНОГО силового транзистора, так что лично я заказал десяток UC2845 не смотря на то, что еще в наличии имеется 8 штук UC3845. Ну а Вы уж как пожелаете.
Теперь можно и о самой микросхеме поговорить, точнее о принципе ее работы. На рисунке ниже приведена структурная схема UC3845, т.е. с имеющимся внутри триггером, не позволяющим длительности управляющего импульса быть больше 50% от периода:

Кстати, если нажать на рисунок, то он откроется в новой вкладке. Не совсем удобно скакать между вкладками, но в любом случае это удобней, чем крутить туда сюда колесико мыши, возвращаясь к ушедшему на верх рисунку.
В микросхеме предусмотрен двойной контроль напряжения питания. COMP1 следит за напряжением питания как таковым и если оно меньше установленного значения он дает команду, приводящую внутренний пятивольтовый стабилизатор в выключенное состояние. Если напряжение питания превышает порог включения внутренний стабилизатор разблокируется и микросхема стартует. Вторым надзирающим за питанием элементом является элемент DD1, которые в случаях отличия опорного напряжения от нормы выдает логический ноль на своем выходе. Этот ноль попадает на инвертор DD3 и преобразовавшись в логическую единицу попадает на логическое ИЛИ DD4. Практически на всех блок схемах данный просто имеет инверсный вход, я же вывел инвертор за пределы этого логического элемента - так проще понять принцип работы.
Логический элемент ИЛИ работает по принципу определения наличия логической единицы на любом из своих входов. Именно поэтому он и называется ИЛИ - если на входе 1, ИЛИ на входе 2, ИЛИ на входе 3, ИЛИ на входе 4 логическая единица, то на выходе элемента будет логическая единица.
При появлении логической единицы на первом входе этого сумматора всех управляющих сигналов на его прямом выходе появится логическая единица, а на инверсном - логический ноль. Соответственно верхний танзистор драйвера будет закрыт, а нижний откроется, тем самым закрывая силовой транзистор.
В этом состоянии микросхема будет находится до тех пор, пока анализатор опорного питания не даст разрешения на работу и на его выходе не появится логической единицы, которая после инвертора DD3 не разблокирует выходной элемент DD4.
Допустим питание у нас нормальное и микросхема начинает работать. Задающий генератор начинает генерировать управляющие импульсы. Частота этих импульсов зависит от номиналов частотозадающих резистора и конденсатора. Вот тут есть небольшой разнобой. Разница вроде не большая, но тем не менее она есть и появляется вероятность получить не совсем то, что хотелось, а именно сильногреющийся аппарат, кодга более "быстрая"микросхема одного производителя будет заменена на более медленную. Самая красивая картинка зависимости частоты от сопротивления резистора и емкости конденсатора у Texas Instruments:

У остальных производителей дела чуточки по другому:

Зависимость частоты от номиналов RC у микросхемы от Fairchild

Зависимость частоты от номиналов RC у микросхемы от STMicroelectronics

Зависимость частоты от номиналов RC у микросхемы от UNISONIC TECHNOLOGIES CO

С тактового генератора получаются довольно короткие импульсы в виде логической единицы. Эти импульсы разбигаются на три блока:
1. Все тот же финальный сумматор DD4
2. D-триггер DD2
3. RS-триггер на DD5
Триггер DD2 имеется только в микросхемах подсерии 44 и 45. Именно он не дает длительности управляющего импульса стать длинее 50% от периода, поскольку он с каждым приходящим фронтом логической единицы с тактового генератора меняет свое состояние на противоположное. Этим он делит частоту на два, формируя одинаковые по длительности нули и единицы.
Происходит это довольно примитивным образом - с каждым приходящим фронтом на тактовый вход С триггер записывает в себя информацию, находящуюся на информационном входе D, а вход D соединен с инверсным выходом микросхемы. За счет внутренней задержки и происходит запись проинвертированной информации. Например на инвертируюющем выходе находится уровень логического нуля. С приходом фронта импульса на вход С триггер успевает записать этот ноль, до того как ноль появится на его прямом выходе. Ну а если ня прямом выходе у нас ноль, то на инверсном будет логическая единица. С приходом следующего фронта тактового импульса триггер уже записывает в себя логическую единицу, которая появится на выходе через какие то наносекунды. Запись логической единицы приводит к появлению логического нуля на инверсном выходе триггера и процесс начнет повторяться со следующего фронта тактового импульса.

Именно по этой причине у микросхем UC3844 и UC3845 выходная частота в 2 раза меньше, чем у UC3842 и UC3843 - ее делит триггер.
Попадая на вход установки единицы RS триггера DD5 первый же импуль переводит триггер в состояние, когда на его прямом выходе логическая единица, а на инверсном - ноль. И пока на входе R не появится единица триггер DD5 будет находится в этом состоянии.
Допустим у нас нет ни каких управляющих сигналов извне, тогда на выходе усилителя ошибки OP1 появится напряжение близкое к опорному напряжению - обратной связи нет, инвертирующий вход в воздухе, а на не инвертирующий подано опорное напряжение, равное 2,5 вольта.
Тут сразу оговорюсь - лично меня несколько смутил этот усилитель ошибки, но более внимательно изучив даташит и благодаря тыканьем носом подписчиков выяснилось, что выход у этого усилителя не совсем традиционный. В выходном каскаде OP1 всего один транзистор, соединяющий выход с общим проводом. Положительное напряжение формируется генератором тока, когда этот транзистор приоткрыт или закрыт полностью.
С выхода OP1 напряжение проходит своеобразный ограничитель и делитель напряжения 2R-R. Кроме этого эта же шина имеет ограничение по напряжению в 1 вольт, так что при любых условиях на инвертирующий вход OP2 больше одного вольта не попадает ни при каких условиях.
OP2 - по сути компаратор, сравнивающий напряжения на своих входах, но компаратор тоже хитроделанный - обычный операционный усилитель не может сравнивать столь низкие напряжения - от фактического нуля до одного вольта. Обычному ОУ нужно либо большее напряжение на входе, либо отрицательное плечо напряжения питания, т.е. двуполярное напряжение. Этот же компаратор довольно легко справляется с анализом этих напряжений, не исключено, что внутри какие то смещающие элементы, но до принципиальной схемы нам как бы особого дела нет.
В общем OP2 сравнивает напряжение приходящее с выхода усилителя ошибки, точнее те остатки напряжения, которые получаются после прохождения делителя с напряжением на третьем выводе микросхемы (корпус DIP-8 имеется ввиду).
Но в данный момент времени на третьем выводе у нас вообще ни чего нет, а на инвертирующий вход подано положительное напряжение. Естественно компаратор его проинвертирует и на своем выходе образует четкий логический ноль, что на состоянии RS-триггера DD5 ни как не отразится.
По итогам происходящего мы имеет на первом сверху вход DD4 логический ноль, поскольку питание у нас в норме, на втором входе у нас короткие импульсы с тактового генератора, на третьем входе у нас импульсы с D-триггера DD2, у которых одинаковая длительность нуля и единицы. На и на четвертом входе у нас логический ноль с RS-триггера DD5. В результате на выхоже логического элемента будут полностью повторяться импульсы, которые формирует D-триггер DD2. Следовательно как только на на прямом выходе DD4 будет появляться логическая единица будет открываться транзистор VT2. На инверсном выходе в это же время будет находится логический ноль и транзистор VT1 будет закрыт. Как только на выходе DD4 появится логический ноль VT2 закрывается, а инверсный выход DD4 откроет VT1, что и послужит поводом для открытия силового транзистора.
Ток, который выдерживают VT1 и VT2 равен одному амперу, следовательно данная микросхема с успехом может управлять сравнительно мощными MOSFET транзисторами без дополнительных драйверов.
Для того, чтобы понять как именно происходит регулировка происходящих в блоке питания процессов был собран самый простой бустер, поскольку он требует наименьшего количества моточных деталей. Было взято первое попавшееся под руки ЗЕЛЕНОЕ кольцо и на нем намотано 30 витков. Количество не вычислялось вообще, просто был намотан один слой обмотки и не более того. За потребление я не переживал - микросхема работает в широком диапазоне частот и если начинать с частот под 100 кГц, то этого уже будет вполне достаточно, чтобы не дать сердечнику войти в насыщение.

В итоге получилась следующая схема бустера:

Все внешние элементы имеют приписку out, означающую, что это СНАРУЖИ микросхемы деталюшки.
Сразу распишу что на этой схеме и для чего.
VT1 - база по сути в воздухе, на плате запаяны торчки для одевания джамперов, т.е. база соединяется либо с землей, либо с пилой, вырабатываемой самой микросхемой. На плате нет резистора Rout 9 - я чет пропустил его необходимость.
Оптрон Uout 1 задействует усилитель ошибки OP1 для регулировки выходного напряжения, степень влияние регулируется резистором Rout 2. Оптрон Uout 2 контролирует выходное напряжения минуя усилитель ошибки, степень влияния регулируется резистором Rout 4. Rout 14 - токоизмерительный резистор, специально взят на 2 Ома, чтобы не ушатать силовой транзистор. Rout 13 - регулировка порога сработки ограничения по току. Ну и Rout 8 - регулировка тактовой частоты самого контроллера.

Силовой транзистор это что то выпаянное из ремонтируемого когда то автомобильного преобразователя - полыхнуло одно плечо, менял все транзисторы (почему ВСЕ ответ ТУТ), а это так сказать сдача. Так что я не знаю что это - надпись сильно потертая, в общем это что то ампер на 40-50.
Rout 15 типа нагрузка - 2 Вт на 150 Ом, но 2 Вт маловато оказалось. Нужно или сопротивление увеличить, либо мощность резистора - вонять начинает, если поработает минут 5-10.
VDout 1 - для исключения влияния основного питания на работу контроллера (HER104 кажется по руки попался), VDout 2 - HER308, ну это чтоб не сразу бахнуло, если что пойдет не так.
Необходимость резистора R9я понял, когда плата уже была запаяна. В принципе этот резистор нужно будет еще подобрать, но это уже чисто по желанию, кому ОЧЕНЬ хочется избавится от релейного способа стабилизации на холостом ходу. Об этому чуть позже, а пока влепил этот резистор со стороны дорожек:

Первое включение - движки ВСЕХ подстрочников соединены должны быть с землей, т.е не оказывают влияния на схему. Движок Rout 8 установлен так, чтобы сопротивление этого резистора составляло 2-3 кОм, поскольку конденсатор на 2,2 нФ, то частота должна получится порядка 300 с хвостиком кГц, следовательно на выходе UC3845 мы получим где то около 150 кГц.

Проверяем частоту на выходе самой микросхемы - так точнее, поскольку сигнал на захламнен ударными процессами из дросселя. Для подтверждения отличий частоты генерации и частоты преобразования желтым лучиком становимся на вывод 4 и видим, что частота в 2 раза больше. Сама же рабочая частота получилась равной 146 кГц:

Теперь увеличиваем напряжение на светодиоде оптрона Uout 1 для того, чтобы проконтролировать изменение режимов стабилизации. Тут следует напомнить, что движок резистора Rout 13 находится в нижнем по схеме положении. На базу VT1 так же подан общий провод, т.е. на на выводе 3 абсолютно ни чего не происходит и компаратор OP2 не реагирует на не инвертирующий вход.
Постепенно увеличивая напряжение на светодиоде оптрона становится очевидно, что начинают просто пропадать управляющие импульсы. Изменив развертку это становится наиболее наглядно. Происходит это из за того OP2 следит только на происходящим на его инвертирующем входе и как только выходное напряжение OP1 снижается ниже порогового значения OP2 на своем выходе формирует логическую единицу, которая переводит триггер DD5 в установку нуля. Естественно, но на инверсном выходе триггера появляется логическая единица, которая и блокирует финальный сумматор DD4. Таким образом микросхема полностью останавливается.

Но бустер нагружен, следовательно выходное напряжение начинает уменьшаться, светодиод Uout 1 начинает уменьшать яркость, транзистор Uout 1 призакрывается и OP1 начинает увеличивать свое выходное напряжение и как только оно минует порог срабатывания OP2 микросхема снова запускается.
Таким образом происходит стабилизация выходного напряжения в релейном режиме, т.е. микросхема формирует управляющие импульсы пачками.
Подавая напряжение на светодиод оптрона Uout 2 происходит приоткрытие транзистора этого оптрона, влекущее за собой уменьшение напряжения, подаваемого на компаратор OP2, т.е. процессы регулировки повторяются, но OP1 в них участия уже не принимает, т.е. схема имеет меньшую чувствительность к изменению выходного напряжения. Благодоря этому управляющие пакеты импульсов имеют более стабильную длительность и картинка кажется более приятной (даже осциллограф засинхронизировался):

Снимаем напряжение со светодиода Uout 2 и на всякий случай проверям наличие пилы на верхнем выводе R15 (желтый луч):

Амплитуда чуть больше вольта и этой амплитуды может не хватить, ведь на схеме имеются делители напряжения. На всякий случай выкручиваем движок подстроечного резистора R13 в верхнее положение и контролируем, что у нас происходит на третьем выводе микросхемы. В принципе надежды полностью оправдались - амплитуды не хватает для начала ограничения тока (желтый лучик):

Ну раз не хватает тока через дроссель, то значит либо много витков, либо большая частота. Перематывать слишком лениво, ведь для регулировки частоты на плате предусмотрен подстроечный резистор Rout8. Вращаем его регулятор до получения необходимой амплитуды напряжения на выводе 3 контроллера.
По идее как только порог будет достигнут, т.е как только амплитуда напряжения на выводе 3 станет не много больше одного вольта, начнется ограничение длительности управляющего импульса, поскольку контроллер уже начинает думать, что ток слишком велик и он будет закрывать силовой транзистор.
Собственно это и начинает происходить на частоте порядка 47 кГц и дальнейшее уменьшения частоты практически ни как не влияло на длительность управляющего импульса.

Отличительной чертой UC3845 является то, что протекающий через силовой транзистор он контролирует практически на каждом такте работы, а не среднее значение, как например это делает TL494 и если блок питания спроектирован правильно, то ушатать силовой транзистор не получится ни когда...
Теперь поднимаем частоту до тех пор, пока ограничение тока перестанет вносить свое влияние, впрочем сделаем запас - ставим ровно 100 кГц. Синий лучик у нас по прежнему показывает управляющие импульсы, а вот желтый ставим на светодиод оптрона Uout 1 и начинаем вращать регулятор подстроечного резистора. Некоторое время осциллограмма выглядит так же, как при первом опыте, однако появляется и отличие пройдя порог регулирования длительность импульсов начинает уменьшаться, т.е происходит реальная регулировка посредством широтно-импульсной модуляции. И это как раз один из финтов данной микросхемы - в качестве опорной пилы для сравнения она использует пилу, которая формируется на токоограничивающем резисторе R14 и таким образом создает стабилизированное напряжение на выходе:

Тоже самое происходит и при увеличении напряжения на отпроне Uout 2, правда в мое варианте не получилось получить такие же короткие импульсы, как в первый раз - не хватило яркости светодиода оптрона, а уменьшать резистор Rout 3 я поленился.
В любом случае стабилизация ШИМ происходит и вполне устойчиво, но только при наличии нагрузки, т.е. появление пилы, даже не большого значения, на выводе 3 контроллера. Без этой пилы стабилизация будет осуществляться в релейном режиме.
Теперь переключаем базу транзистора на вывод 4, тем самым принудительно подавая пилу на вывод 3. Тут не большая спотыкачка - для этого финта придется подобрать резистор Rout 9, поскольку амплитуда пыли и уровень постоянной составляющей у меня получился несколько великоват.

Однако сейчас больше интересен сам принцип работы, поэтому проверяем его, опустив движок подстроечника Rout 13 на землю начинаем вращать Rout 1.
Изменения в длительности управляющего импульса имеются, но они не такие значимые, как хотелось бы - сильно сказывается большая постоянная составляющая. При желании использовать такой вариант включения нужно более тщательно продумать как его правильней организовать. Ну а картинка на осциллографе получилась следующая:

При дальнейшем увеличении напряжения на светодиоде оптрона происходит срыв на релейный режим работы.
Теперь можно проверить нагрузочную способность бустера. Для этого вводим ограничение по напряжение на выходе, т.е. подаем не большое напряжение на светодиод Uout 1 и уменьшаем рабочую частоту. На социлограмме отчетливо видно, что желтый лучик не доходит до уровня одного вольта, т.е. ограничения по току нет. Ограничение дает только регулировка выходного напряжения.
Параллельно нагрузочному резистору Rour 15 устанавливаем еще один резистор на 100 Ом и на осциллограмме отчетливо видно увеличение длительности управляющего импульса, что ведет к увеличению времени накопления энергии в дросселе и с последующей отдачей ее в нагрузку:

Так же не трудно заметить, что увеличивая нагрузку увеличивается и амплитуда напряжения на выводе 3, поскольку возрастает протекающий через силовой транзистор ток.
Осталось посмотреть, что происходит на стоке в режиме стабилизации и при ее полном отсутствии. Становимся синим лучем на сток транзистора и убираем напряжение обратной связи со светодиода. Осциллограмма сильно не устойчивая, поскольку осциллограф не может определить по какому фронту ему синхронизироваться - после импульса довольно приличная "болтака" самоиндукции. В итоге получается следующая картинка.

Напряжение на нагрузочном резисторе тоже изменяется, но я не буду делать ГИФку - страница и так получилась довольно "тяжелой" по трафику, поэтому со всей ответственность заявляю - напряжение на нагрузке равно напряжению максимального значения на картинке выше минус 0,5 вольта.

ПОДВОДИМ ИТОГИ

UC3845 универсальный самотактируемый драйвер для однотактных преобразователей напряжения, может работать как в обратноходовых, так и в прямоходовых преобразователях.
Может работать в релейном режиме, может работать в режиме полноценного ШИМ стабилизатора напряжения с ограничением по току. Именно ограничением, поскольку во время перегрузки микросхема переходит в режим стабилизации тока, значение которого определяется разработчик схемы. На всякий случай небольшая табличка зависимости максимального тока от номинала токоограничевающего резистора:


I, А	1	1,2	1,3	1,6	1,9	3	4,5	6	10	20	30	40	50

R, Ohm	1	0,82	0,75	0,62	0,51	0,33	0,22	0,16	0,1	0,05	0,033	0,025	0,02
R, Ohm	1	0,82	0,75	0,62	0,51	0,33	0,22	2 х 0,33	0,1	2 х 0,1	3 х 0,1	4 х 0,1	5 х 0,1

P, W	0,5	1	1	1	1	2	2	5	5	10	15	20	25

Для полноценной ШИМ стабилизации напряжения микросхеме необходима нагрузка, поскольку она использует пилообразное напряжение для сравнения с контролируемым напряжением.
Стабилизация напряжения может быть организована тремя способами, но один из них требует дополнительного транзистора и несколько резисторов, а это вступает в противоречие с формулой МЕНЬШЕ ДЕТАЛЕЙ - БОЛЬШЕ НАДЕЖНОСТЬ , поэтому базовыми можно считать два способа:
С использованием интегрированного усилителя ошибки. В этом случае транзистор оптрона обратной связи соединяется коллектором на опорное напряжение 5 вольт (вывод 8), а эмиттер подает напряжение на инвертирующий вход этого усилителя через резистор ОС. Этот способ рекомендуется более опытным проектировщикам, поскольку при большом коф усиления усилителя ошибки он может возбудится.
Без использования интегрированного усилителя ошибки. В этом случае коллектор регулирующего оптрона подключается непосредственно к выходу усилителя ошибки (вывод 1), а эмиттер соединяется с общим проводом. Ввход усилителя ошибки так же соединяется с общим проводом.
Принцип работы ШИМ основан на контроле среднего значения выходного напряжения и максимального значения тока. Другими словами, если у нас уменьшается нагрузка, выходное напряжение увеличивается, а амплитуда пилы на токоизмерительном резисторе падает и длительность импульса уменьшается до восстановления утраченного баланса между напряжением и током. При увеличении нагрузки контролируемое напряжение уменьшается, а ток увеличивается, что приводит к увеличению длительности управляющих импульсов.

На микросхеме довольно легко организовать стабилизатор тока, причем контроль протекающего тока контролируется на каждом такте, что полностью исключает перегрузку силового каскада при правильном выборе силового транзистора и токоограничивающего, точнее измерительного резистора, устанавливаемого на исток полевого транзистора. Именно этот факт сделал UC3845 наиболее популярной при проектировании бытовых сварочных аппаратов.
UC3845 имеет довольно серьезные "грабли" - изготовитель не рекомендует использовать микросхему при температурах ниже нуля, поэтому при изготовлении сварочных аппаратов будет логичней использование UC2845 или UC1845, но последние находятся в некотором дефиците. UC2845 несколько дороже, чем UC3845, не так катастрофически, как это обозначили отечественные продавцы (цены в рублях на 1-е марта 2017).

Частота у микросхем ХХ44 и ХХ45 в 2 раза меньше тактовой частоты, а коф заполнение не может превышать 50%, то для преобразователей с трансформатором наиболее благоприятно. А вот микросхемы ХХ42 и ХХ43 наилучшим образом подходят для ШИМ стабилизаторов, поскольку длительность управляющего импульса может достигать 100%.

Теперь, поняв принцип работы данного ШИМ контроллера можно вернуться и к проектированию сварочного аппарата на его основе...

Любой разработчик может столкнуться с проблемой создания простого и надежного источника питания для конструируемого им устройства. Еще недавно это представляло определенную сложность. Однако в настоящее время существуют достаточно простые схемные решения и соответствующая им элементная база, позволяющие создавать импульсные источники питания на минимальном количестве элементов.

В настоящей статье вниманию читателей предлагается описание одного из существующих вариантов простого сетевого импульсного блока питания.

Сетевая часть блока питания
Предлагаемый вашему вниманию вариант импульсного блока питания реализован на основе микросхемы UC3842. Эта микросхема (МС) получила распространение, начиная со второй половины 90-х годов. На ней реализовано множество различных источников питания для телевизоров, факсов, видеомагнитофонов и другой техники. Такую популярность UC3842 получила благодаря своей малой стоимости, высокой надежности, простоте схемотехники и минимальной требуемой обвязке.

Семейство МС 384х с незначительными отличиями выпускают многие производители: UC3842 (Unitrode, Unitra, Solitron, Phillips Semiconductors), KA3842 (Fairchild Semiconductor), DBL3842 (Daewoo), SG3842 (MicroSemi, Silicon General), TL3842 (Texas Instruments), KIA3842 (KEC), GL3842 (LG) и многие другие. Существуют также отечественные микросхемы КР1033ЕУ10 и КР1033ЕУ16, которые являются модифицированными аналогами UC3842/43/44.

Обобщенная функциональная схема семейства микросхем 384х представлена на рис. 1.

Рис. 1.

МС семейства 384х выпускаются в различных корпусах — DIP8, SOIC8, DIP14, SOIC14. Между ними существуют незначительные различия, которые сводятся, например, к наличию отдельных выводов питания и земли у выходного транзисторного каскада. Однако наибольшей популярностью пользуются МС в корпусе DIP8. В дальнейшем мы будем рассматривать именно такое исполнение МС. Назначение выводов МС семейства 384х приведено в табл. 1 .

Таблица 1 . Назначение выводов микросхем семейства 3842/3843

DIP14, S0IC14	Название вывода	Описание вывода
		Выход усилителя ошибки
		Вход обратной связи
		Вход сигнала ограничения тока
		Вход для подключения в рем я задаю щей RC цепочки
		Общий вывод питания

		Вход подключения питания
		Выход внутреннего источника опорного напряжения +5 В (до 50 мА)
		Общий вывод выходного транзисторного каскада
		Вход питания выходного транзисторного каскада
		Выводы не используются

Микросхема содержит следующие основные узлы:

стабилитрон ограничения напряжения питания {между выв. 5 и 7), обычно на напряжение 36 В (у некоторых производителей это напряжение отличается, например, в DBL3842A указана величина 29);
компаратор 1, неинвертирующий вход которого соединен с источником питания, а инвертирующий вход - с внутренним источником опорного напряжения + 16 В (у других МС семейства используются другие значения источника опорного напряжения). Этот компаратор определяет напряжение включения МС;
управляемый выходным сигналом компаратора СОМР1 источник опорного напряжения Vref (+5 В. источник опорного напряжения (+5 В), который через резистивный делитель на 2 соединен с неинвертирующим входом усилителя ошибки. Инвертирующий вход этого усилителя соединен с выв. 2, а выход - с выв. 1;
усилитель ошибки, с выхода которого напряжение через два диода и резистивный делитель на 3 поступает на инвертирующий вход компаратора 2, к которому также подключен стабилитрон на напряжение 1 В; второй неинвертирующий вход компаратора соединен с выв. 3 (Current Sense);
встроенный генератор импульсов, вход которого соединен с выв. 4 МС, к которому подсоединяется время-задающая RC цепочка;

Выход компаратора 2 соединен с входом R триггера ШИМ.

Выход генератора соединен с входом S триггера ШИМ; его инверсный выход соединен с многовходовым элементом ИЛИ, другие входы которого соединены с выходом компаратора 1 и генератора импульсов; выходы элемента ИЛИ управляют мощным транзисторным выходным каскадом, выход которого соединен с выв. 6.

Принцип работы МС легче рассматривать при сопоставлении ее функциональной схемы и принципиальной схемы сетевой части источника питания, изображенной на рис. 2 .

Рис. 2

На входе блока питания расположен сетевой выпрямитель напряжения, включающий плавкий предохранитель PR1 на ток 5 А, варистор Р1 на 275 В для защиты блока питания от превышения напряжения в сети, конденсатор С1, терморезистор R1 на 4,7 Ом, диодный мост VD1-VD4 на диодах FR157 (2 А, 600 В) и конденсатор фильтра С2 (220 мкФ х 400 В). Терморезистор R1 в холодном состоянии имеет сопротивление 4,7 Ом, и при включении питания ток заряда конденсатора С2 ограничивается этим сопротивлением. Далее резистор разогревается за счет проходящего через него тока, и его сопротивление падает до десятых долей ома. При этом он практически не влияет на дальнейшую работу схемы.

Возрастающее напряжение на конденсаторе фильтра С2 приводит к заряду конденсатора С7 через резистор R7. Ток заряда достаточно мал и не превышает 3...5 мА. При достижении напряжения на конденсаторе С7 уровня 16 В {порог срабатывания первого компаратора, обусловленный величиной напряжения внутреннего источника опорного напряжения, подключенного к инвертирующему входу компаратора), компаратор включается и на его выходе формируется высокий уровень. Следует отметить, что компаратор имеет гистерезис, т. е. напряжение срабатывания равно 16 В, а напряжение выключения — 10 В для МС 3842 {для 3843 — 8.4 В и 7,6 В соответственно). Пока компаратор не включен, низкий уровень на его выходе блокирует элемент ИЛИ и выходной транзисторный каскад {управляющий полевым транзистором VT1), который в это время закрыт. Когда компаратор 1 включен, его высокое выходное напряжение включает источник опорного напряжения +5 В (Vref) и разблокирует элемент ИЛИ.

При включении источника опорного напряжения встроенный генератор начинает вырабатывать узкие положительные прямоугольные импульсы, частота которых определяется элементами R4C5 и которые поступают на вход S триггера ШИМ и третий вход элемента ИЛИ. Эти импульсы через элемент ИЛИ {и, соответственно, транзисторный выходной каскад), открывают полевой транзистор VT1. Ток через VT1, первичную обмотку W1 трансформатора Т1 и резистор R11 начинает возрастать. Напряжение с резистора R11, пропорииональное протекающему току, через интегрирующую цепочку R10C10 поступает на вход 3 МС (неинвертируюший вход компаратора 2). Поскольку преобразователь еще не достиг рабочего режима (не запустился), конденсатор С8 еще не зарядился, и его напряжение меньше напряжения на конденсаторе С7.

Следовательно, диод VD5 еще закрыт. Конденсатор С7 в момент импульса теряет напряжение, и при достижении на нем напряжения выключения компаратор 1 выключится (за счет гистерезиса). Напряжение с конденсатора С7 через делитель R2R3 попадает на инвертирующий вход усилителя ошибки. Оно оказывается ниже 2,5 В, получаемых на неинвертирующем входе усилителя ошибки за счет деления опорного напряжения {+5 В) на два {на внутренних резисторах R-R). Как следствие, напряжение на выходе усилителя ошибки высокое, и через делитель 2R-R включается стабилитрон на инвертирующем входе компаратора 2. Как только напряжение на истоке транзистора VT1 превысит 1 В, компаратор 2 включится и сбросит триггер ШИМ по входу R. Выходной каскад выключается, следовательно, выключается транзистор VT1.

Поскольку сопротивление резистора R7 достаточно велико, за время одного описанного цикла запуска конденсатор С7 успевает разрядиться, а конденсатор С8 в цепи обмотки обратной связи W2 успевает немного подзарядиться через диод VD6. Попытки запуска будут повторяться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С8 не превысит напряжение на конденсаторе С7. Тогда диод VD5 откроется, и обмотка обратной связи начнет питать МС. Периодичность попыток запуска определяется постоянной времени элементов R7C7.
Как только напряжение на делителе R2R3 превысит 2,5 В, напряжение на выходе усилителя ошибки уменьшится и стабилитрон выключится. Наступит режим стабилизации по обмотке обратной связи, а следовательно, и по всем другим обмоткам. В этом режиме любое уменьшение напряжения в цепи обратной связи и на делителе R2R3 вызывает увеличение напряжения на выходе усилителя ошибки и на инвертирующем входе компаратора СОМР2, а следовательно увеличение тока через полевой транзистор VT1 и первичную обмотку W1 трансформатора Т1 и возрастание передаваемой мощности, а значит и повышение выходных напряжений. Очевидно, что уменьшение напряжения в цепи обратной связи вызовет обратный эффект.

Отметим некоторые особенности применяемых элементов.
1 . Из приведенного выше описания следует, что измерительный резистор R11 фактически задает возможный максимальный ток через полевой транзистор VT1. Так, при максимальном токе 2 А его номинал должен быть 0,51 Ом. при максимальном токе 1 А- соответственно 1 Ом и т. д. Рекомендуемый тип резистора - С5-16МВ.

2 . Несмотря на то. что внутри МС имеется стабилитрон, ограничивающий максимальное напряжение на выв. 7 (питание), в особо ответственных блоках питания рекомендуется устанавливать мощный дополнительный внешний стабилитрон примерно на 22...24 В.
3 . Элементы коррекции АЧХ усилителя ошибки R5C6 следует устанавливать в соответствии с указанными номиналами, причем емкость конденсатора С6 особенно критична и должна находиться в диапазоне 91... 110 пФ.
4 . Элементы времязадаюшей цепи R4C5 определяют частоту внутреннего генератора импульсов. Эта частота может изменяться в достаточно широких пределах и достигать 250 кГц. Желательно использовать конденсатор С5 с большим сопротивлением постоянному току. Соотношение элементов RC цепочки может быть различным, однако при больших значениях R и малых значениях С диапазон регулирования значительно больше, чем при малых значениях R и больших значениях С. Оптимальными являются емкости конденсатора от 2700 до 5100 пФ и номиналы резистора от 91 до 130 кОм.
5 . Следует отметить, что общий провод сетевой части является виртуальным, он ни в коем случае не должен быть соединен с выходным общим проводом блока питания или корпусом изделия.

Сердечник и каркас ETD39 фирмы Siemens+Matsushita.

Трансформатор на каркасе ETD39 фирмы Siemens+Matsushita.

Таблица 2 . Параметры диодов и их возможной замены

Позиция	Ток, А	Напряжение, В	Примечания
			Импульсные диоды
			Импульсные диоды
			Низкочастотные диоды общего при-менения





			Импульсные диоды
			Диоды Шоттки

Таблица 3 . Параметры полевых транзисторов

Проводи-мость	Предельное напряжение,	Максималь-ный ток. А	Мощ-ность,	Сопротивление открытого транзистора, Ом	Тип кор-пуса

Таблица 4 . Намоточные данные трансформатора Т1

В заключение следует отметить, что при отладке сетевой части рекомендуется помнить о мерах безопасности, поскольку элементы сетевой части преобразователя гальванически связаны с сетью. Не рекомендуется включать отдельно сетевую часть без нагрузки: это может привести к значительному возрастанию напряжения на отдельных элементах и их пробою.

Выходная часть блока питания представлена на рис. 3 . Она гальванически развязана от входной части и включает в себя три функционально идентичных блока, состоящих из выпрямителя, LC-фильтра и линейного стабилизатора.

Рис. 3

Первый блок - стабилизатор 5 В (5 А) - выполнен на МС линейного стабилизатора А2 SD1083/84 (DV, LT). Эта микросхема имеет схему включения, корпус и параметры, аналогичные МС КР142ЕН12, однако рабочий ток составляет 7,5 А для 1083 и 5 А для 1084. Отечественный аналог - КР142ЕН22.

Второй блок-стабилизатор+12/15 В (1 А) - выполнен на МС линейного стабилизатора A3 7812 (12 В) или 7815 (15 В). Отечественные аналоги этих МС- КР142ЕН8 с соответствующими буквами (Б, В), а также К1157ЕН12/15.

Третий блок - стабилизатор -12/15 В (1 А) - выполнен на МС линейного стабилизатора А4 7912 (12 В) или 7915 (15 В). Отечественные аналоги этих МС-К1162ЕН12/15.

Резисторы R14, R17, R18 необходимы для гашения излишнего напряжения на холостом ходу. Конденсаторы С12, С20, С25 выбраны с запасом по напряжению ввиду возможного возрастания напряжения на холостом ходу. Рекомендуется использовать конденсаторы С17, С18, С23, С28 типа К53-1А или К53-4А. Все МС устанавливаются на индивидуальные пластинчатые радиаторы с площадью не менее 5 см 2 .

Конструктивно блок питания выполнен в виде одной односторонней печатной платы, установленной в корпус от блока питания персонального компьютера. Вентилятор и входные сетевые разъемы используются по назначению. Вентилятор подключен к стабилизатору + 12/15 В, хотя возможно сделать дополнительный выпрямитель или стабилизатор на +12 В без особой фильтрации. Все радиаторы установлены вертикально, перпендикулярно выходящему через вентилятор воздушному потоку. К выходам стабилизаторов подключены по четыре провода длиной 30...45 мм, каждый комплект выходных проводов обжат специальными пластиковыми зажимами-ремешками в отдельный жгут и оснащен разъемом того же типа, который используется в персональном компьютере для подключения различных периферийных устройств.

В заключение следует отметить, что на трансформаторе предусмотрены выводы еще для двух обмоток, а при аккуратной плотной намотке остается еще 1/3 свободной площади окна, так что при необходимости номенклатуру напряжений можно легко расширить.

Параметры стабилизации определяются параметрами МС стабилизаторов. Напряжения пульсаций определяются параметрами самого преобразователя и составляют примерно 0.05% для каждого стабилизатора.

Олег Николайчук

Литература

Втр, 04/06/2013 - 23:38 - zival

ШИМ UC3842AN

UC3842 представляет собой схему ШИМ-контроллера с обратной связью по току и напряжению для управления ключевым каскадом на n-канальном МОП транзисторе, обеспечивая разряд его входной емкости форсированным током величиной до 0.7А. Микросхема SMPS контроллер состоит в серии микросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) ШИМ-контроллеров. Ядро UC3842 специально разработано для долговременной работы с минимальным количеством внешних дискретных компонентов. ШИМ-контроллер UC3842 отличается точным управлением рабочего цикла, температурной компенсацией и имеет невысокую стоимость. Особенностью UC3842 является способность работать в пределах 100% рабочего цикла (для примера UC3844 работает с коэффициентом заполнения до 50%.). Отечественным аналогом UC3842 является 1114ЕУ7. Блоки питания выполненные на микросхеме UC3842 отличаются повышенной надежностью и простотой исполнения.

Рис. Таблица типономиналов.

Данная таблица дает полное представление в различиях микросхем UC3842, UC3843, UC3844, UC3845 между собой.

Общее описание.

Для желающих более глубоко ознакомится с ШИМ-контроллерами серии UC384X, рекомендуется следующий материал.

Datasheet UC3842B (скачать)
Datasheet 1114ЕУ7 отечественный аналог микросхемы UC3842А (скачать).
Статья "Обратноходовой преобразователь", Дмитрия Макашева (скачать).
Описание работы ШИМ-контроллеров серии UCX84X (скачать).
Статья "Эволюция обратноходовых импульсных источников питания", С. Косенко (скачать). Статья опубликована в журнале "Радио" №7-9 за 2002г.

Документ от НТЦ СИТ, самое удачное описание на русском языке для ШИМ UC3845 (К1033ЕУ16), настоятельно рекомендуется для ознакомления. (Скачать).

Различие микросхем UC3842A и UC3842B, A потребляет меньший ток до момента запуска.

UC3842 имеет два варианта исполнения корпуса 8pin и 14pin, расположение выводов этих исполнений, существенно отличаются. Далее будет рассматриваться только вариант исполнения корпуса 8pin.

Упрощенная структурная схема, необходима для понимания принципа работы ШИМ-контроллера.

Рис. Структурная схема UC3842

Структурная схема в более подробном варианте, необходима для диагностики и проверки работоспособности микросхемы. Так как расматриваем вариант исполнения 8pin, то Vc-это 7pin, PGND-это 5pin.

Рис. Структурная схема UC3842 (подробный вариант)

Рис. Расположение выводов (pinout) UC3842

Здесь должен быть материал по назначению выводов, однако гораздо удобнее читать и смотреть на практическую схему включения ШИМ-контроллера UC3842. Схема нарисована настолько удачно, что намного упрощает понимание назначение выводов микросхемы.

Рис. Схема включения UC3842 на примере блока питания для TV

1. Comp :(рус. Коррекция ) выход усилителя ошибки. Для нормальной работы ШИМ-контроллера необходимо скомпенсировать АЧХ усилителя ошибки, с этой целью к указанному выводу обычно подключается конденсатор емкостью около 100 пФ, второй вывод которого соединен с выводом 2 ИС. Если на этом выводе напряжение занизить ниже 1вольта, то на выходе 6 микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность данного ШИМ-контроллера.
2. Vfb : (рус. Напряжение обратной связи ) вход обратной связи. Напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым, формируемым внутри ШИМ-контроллера UC3842. Результат сравнения модулирует скважность выходных импульсов, в результате выходное напряжение блока питания стабилизируется. Формально второй вывод служит для сокращения длительности импульсов на выходе, если на него подать выше +2,5 вольта, то импульсы сократятся и микросхема снизит выдаваемую мощность.
3. C/S : (второе обозначение I sense ) (рус. Токовая обратная связь ) сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору в цепи истока ключевого транзистора. В момент перегрузки МОП транзистора напряжение на сопротивлении увеличивается и при достижении определённого порога UC3842A прекращает свою работу, закрывая выходной транзистор. Проще говоря, вывод служит для отключения импульса на выходе, при подаче на него напряжения выше 1вольта.
4. Rt/Ct : (рус. Задание частоты ) подключение времязадающей RC-цепочки, необходимой для установки частота внутреннего генератора. R подключается к Vref - опорное напряжение, а С к общему проводу (обычно выбирается несколько десятков nF). Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху она ограничивается быстродействием ключевого транзистора, а снизу - мощностью импульсного трансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частота выбирается в диапазоне 35…85 кГц, но иногда источник питания вполне нормально работает и при значительно большей или значительно меньшей частоте.
Для времязадающей RC-цепочки лучше отказаться от керамических конденсаторов.
5. Gnd : (рус. Общий ) общий вывод. Общий вывод не должен быть соединён с корпусом схемы. Это земля "горячая" соединяется с корпусом устройства через пару конденсаторов.
6. Out : (рус. Выход ) выход ШИМ-контроллера, подключается к затвору ключевому транзистору через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).
7. Vcc : (рус. Питание ) вход питания ШИМ-контроллера, на этот вывод микросхемы подаётся напряжение питания в диапазоне от 16 вольт до 34, обратите внимание, что данная микросхема имеет встроенный триггер Шмидта(UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16вольт, если-же напряжение по каким-либо причинам станет ниже 10 вольт (для других микросхем серии UC384X значения ON/OFF могут отличатся см. Таблицу Типономиналов), произойдёт её отключение от питающего напряжения. Микросхема также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания на ней превысит 34вольта, микросхема отключится.
8. Vref : выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА, напряжение 5 В. Подключается к одному из плеч делителя служит для оперативной регулировки Uвыхода всего блока питания.

Немного теории.

Рис. Схема отключения при понижении входного напряжения.

Схема отключения при понижении входного напряжения или UVLO-схема(по-английски отключение при понижении напряжения - Under-Voltage LockOut) гарантирует, что напряжение Vcc равно напряжению, делающему микросхему UC384x полностью работоспособной для включения выходного каскада. На Рис. показано, что UVLO-схема имеет пороговые напряжения включения и выключения, значения которых равны 16 и 10, соответственно. Гистерезис, равный 6В, предотвращает беспорядочные включения и выключения напряжения во время подачи питания.

Генератор.

Рис. Генератор UC3842.

Частотозадающий конденсатор Ct заряжается от Vref(5В) через частотозадающий резистор Rt, а разряжается внутренним источником тока.

Микросхемы UC3844 и UС3845 имеют встроенный счетный триггер, который служит для получения максимального рабочего цикла генератора, равного 50%. Поэтому генераторы этих микросхем нужно установить на частоту переключения вдвое выше желаемой. Генераторы микросхем UC3842 и UC3843 устанавливается на желаемую частоту переключения. Максимальная рабочая частота генераторов семейства UC3842/3/4/5 может достигать 500 кГц.

Считывание и ограничение тока.

Рис. Организация обратной связи по току.

Преобразование ток-напряжение выполнено на внешнем резисторе Rs, связанном с землей. RC фильтр для подавления выбросов выходного ключа. Инвертирующий вход токочувствительного компаратора UC3842 внутренне смещен на 1Вольт. Ограничение тока происходит, если напряжение на выводе 3 достигает этого порогового значения.

Рис. Структурная схема усилителя сигнала ошибки.

Неинвертирующий вход сигнала ошибки не имеет отдельного вывода и внутренне смещен на 2,5вольт. Выход усилителя сигнала ошибки соединен с выводом 1 для подсоединении внешней компенсирующей цепи, позволяя пользователю управлять частотной характеристикой замкнутой петли обратной связи конвертора.

Рис. Схема компенсирующей цепи.

Схема компенсирующей цепи, подходящая для стабилизации любой схемы преобразователя с дополнительной обратной связью по току, кроме обратноходовых и повышающих конвертеров, работающих с током катушки индуктивности.

Способы блокировки.

Возможны два способа блокировки микросхемы UC3842:
повышение напряжения на выводе 3 выше уровня 1 вольт,
либо подтягивание напряжения на выводе 1 до уровня не превышающего падения напряжения на двух диодах, относительно потенциала земли.
Каждый из этих способов приводит к установке ВЫСОКОГО логического уровня напряжения на выходе ШИМ-копаратора (структурная схема). Поскольку основным (по умолчанию) состоянием ШИМ-фиксатора является состояние сброса, на выходе ШИМ-компаратора будет удерживаться НИЗКИЙ логический уровень до тех пор, пока не изменится состояние на выводах 1 и/или 3 в следующем тактовом периоде (периоде, который следует за рассматриваемым тактовым периодом, когда возникла ситуация, требующая блокировки микросхемы).

Схема подключения.

Простейшая схема подключения ШИМ-контроллера UC3842, имеет чисто академический характер. Схема является простейшим генератором. Несмотря на простоту данная схема рабочая.

Рис. Простейшая схема включения 384x

Как видно из схемы, для работы ШИМ-контроллера UC3842 необходима только RC цепочка и питание.

Схема включения ШИМ контроллера ШИМ-контроллера UC3842A, на примере блока питания телевизора.

Рис. Схема блока питания на UC3842A.

Схема дает наглядное и простое представление использования UC3842A в простейшем блоке питания. Схема для упрощения чтения, несколько изменена. Полный вариант схемы можно найти в PDF документе "Блоки питания 106 схем" Товарницкий Н.И.

Схема включения ШИМ контроллера ШИМ-контроллера UC3843, на примере блока питания маршрутизатора D-Link, JTA0302E-E.

Рис. Схема блока питания на UC3843.

Схема хоть и выполнена по стандартному включению для UC384X, однако R4(300к) и R5 (150) выводят из стандартов. Однако удачно, а главное, логично выделенные цепи, помогают понять принцип работы блока питания.

Блок питания на ШИМ-контроллере UC3842. Схема не предназначена для повторения, а преследует только ознакомительные цели.

Рис. Стандартная схема включения из datasheet-a (схема несколько изменена, для более простого понимания).

Ремонт Блока питания на основе ШИМ UC384X.

Проверка при помощи внешнего блока питания .

Рис. Моделирование работы ШИМ контроллера.

Проверка работы проводится без выпаивания микросхемы из блока питания. Блок питания перед проведением диагностики необходимо выключить из сети 220В!

От внешнего стабилизированного блока питания подать напряжение на контакт 7(Vcc) микросхемы напряжение более напряжения включение UVLO, в общем случае более 17В. При этом ШИМ-контроллер UC384X должен заработать. Если питающее напряжение будет менее напряжения включения UVLO (16В/8.4В), то микросхема не запустится. Подробнее про UVLO можно почитать здесь.

Проверка внутреннего источника опорного напряжения.

У рабочего ШИМ-контроллера UC384X напряжение на контакте 8(Vref) должно быть +5В.

Проверка UVLO

Если внешний источник питания позволяет регулировать напряжение, то желательно проверить работу UVLO. Изменяя напряжение на контакт 7(Vcc) контакте в рамках диапазона напряжений UVLO опорное напряжение на контакте 8(Vref) = +5В не должно меняться.

UC3842 и UC3844 напряжение включения 16В, напряжение выключения 10В

UC3843 и UC3845 напряжение включения 8,4В, напряжение выключения 7,6В

Подавать напряжение 34В и выше на контакт 7(Vcc) не рекомендуется. Возможно наличие в цепи питания ШИМ-контроллера UC384X защитного стабилитрона, тогда выше рабочего напряжения этого стабилитрона подавать не рекомендуется.

Проверка работы генератора и внешних цепей генератора.

Для проверки потребуется осциллограф. На контакте 4(Rt/Ct) должна быть стабильная «пила».

Проверка выходного управляющего сигнала.

Для проверки потребуется осциллограф. В идеале на контакте 6(Out) должны быть импульсы прямоугольной формы. Однако исследуемая схема может отличаться от приведенной и тогда потребуется отключить внешние цепи обратной связи. Общий принцип показан на рис. - при таком включении ШИМ-контроллер UC384X гарантированно запустится.

Рис. Работа UC384x с отключенными цепями обратной связи.

Рис. Пример реальных сигналов при моделировании работы ШИМ контроллера.

Если БП с управляющим ШИМ-контроллером типа UC384x не включается или включается с большой задержкой, то проверьте заменой электролитический конденсатор, который фильтрует питание (7 вывод) этой м/с. Также необходимо проверить элементы цепи начального запуска (обычно два последовательно включенных резистора 33-100kOhm).

При замене силового (полевого) транзистора в БП с управляющей м/с 384x следует обязательно проверять резистор, выполняющий функцию датчика тока (стоит в истоке полевика). Изменение его сопротивления при номинале в доли Ома очень сложно обнаружить обычным тестером! Увеличение сопротивления этого резистора ведет к ложному срабатыванию токовой защиты БП. При этом можно очень долго искать причины перегрузки БП во вторичных цепях, хотя их там вовсе и нет.

Здраствуйте
Пишет вам Виталий
я с Украины
очень вас прошу помочь советом по микросхеме UC3845 (SOIC-14)
занимаюсь ремонтом промышленой электроники
в одном устройстве эта серия применяется в БП -UC3844 -это по запуску,
а во вторичке стоит UC3845
вопрос именно по 3845
на плате стоит UC3845 (без буквы в конце) -а в схеме на это устройство
производитель пишет что должна стоять UC3845 именно с буквой (D)
таких микросхем в таком корпусе именно с буквой (D) нигде нет
-есть UC3845BDG
-и есть UC3845AD
но у ни в два раза различие в цене
хотел узнать что обозначает буква после цыфр
все даташиты пересмотрел и ничего вразумительного
подскажите пожалуста
Виталий

Сб, 10/08/2013 - 00:34 - zival

UC3845BDG и UC3845AD

Начнем с того что

UC3845 - это серия микросхем, ШИМ контроллеров в общем случае (на самом деле это 84 серия ШИМ контроллеров).

UC3845B UC3845A литера А характеризует пониженный пусковой ток, то есть для

UC3845B пусковой ток 1мА

UC3845А пусковой ток 0,5мА

В большинстве случаев разница незначительна. Формально, если пренебречь очень многими факторами, для питания UC3845А установлен один резистор, для питания UC3845B установлены два резистора включенные параллельно, имеется ввиду первичный запуск. В вашем случае для точного ответа скажите, что у вас стоит в цепи питания первичного запуска - один или два резистора, либо номинал этого резистора (R4 300к на рисунке приведенном ниже).

UC3845x D литера D обозначает тип корпуса, то есть тип корпуса SOIC. Следует обратить внимание на тот факт, что на корпусе микросхемы тип корпуса не обозначается, а вот в PART NUMBER (обозначение по каталогу) обозначение просто необходимо, например D-8 - это корпус SOIC-8 (8 ножек, планарное исполнение) просто D - это корпус SOIC-16 (16 ножек, планарное исполнение). В вашем случае UC3845x D расшифровывается - планарное исполнение корпус SOIC-16.

UC3845xx G литера G обозначает, что в микросхеме отсутствует свинец, а это значит, что микросхема при утилизации не будет загрязнять окружающую среду. Данная литера очень важна, если Вы захотите сертифицировать (для продажи в коммерческих целях) свое самостоятельно собранное устройство в органах сертификации. По закону вы должны оберегать окружающую среду, использование микросхем с литерой G, позволяет это делать, правда, за счет повышения цены на изделие.

Вывод: Обе перечисленные микросхемы Вам подойдут. Если не знаете ток потребления при пуске или лень считать, а так же есть сомнения, что брать, берите микросхему с литерой A, не ошибетесь. Если Вы борец за чистоту окружащей среды, то берите с литерой G.

Источник. Описание работы ШИМ-контроллеров серии UCX84X ().

Пнд, 11/11/2013 - 02:04 - zival

В принципе можно, но это все таки специализировання ШИМ для блока питания, и именно в блоках питания ракрывается весь в нее заложенный потенциал. Использование универсальной 555 в академическом плане, гораздо проще. Там все ясно, открыто и проще для понимания.

Ср, 14/08/2013 - 11:42 - Гость

Здравствуйте Валерий.
Перестало работать зарядное устройство 36В детского электромобиля.
Зарядное устройство собрано на UC3842A.
Выпаял полевик, подал на 7 ногу 20V.
1 нога - 5В
2 нога - 2,5В (или корочу на землю)
3 нога - 0В (или корочу на землю)
4 нога - пила
5 нога - земля
7 нога - 20В

На 6 ноге 0 (смотрю осциллографом)

В чем причина, помогите пожалуйста внучке покататься на машине.

Ср, 14/08/2013 - 13:17 - zival

1. Несколько смущает 2,5 вольта на 2 ноге, желательно коротнуть на землю.

2. На отключенном от всех напряжений блоке питания - омметром измеряем сопротивление между 6 ногой микросхемы и землей (5 нога), также между 6 ногой микросхемы и питанием (7 нога). В обоих случаях сопротивление должно быть бесконечным, так как в микросхеме на выходе (6 нога) стоят два транзистора. Смотрим структурную схему ШИМ контроллера.

Если в одном или обоих плечах короткое замыкание, то микросхема неисправна. При проверке микросхему можно не выпаивать, однако транзистор желательно выпаять, если он к коротком, то измерения могут быть ошибочными. Хотя из опыта работы с ШИМ контроллером 384X, если сгорает силовой ключ, то в 90% случаях выходит из строя и сам ШИМ контроллер. Фактически можно измерять плечи не выпаивая силовой ключ, если одно или оба плеча в коротком замыкании - ШИМ контроллер 384X и ключ неисправны .

3. Согласно Вашему описанию неисправен ШИМ 3842, а именно неисправен выходной каскад (6 нога).

4. Хотелось бы отметит тот факт, 20 вольт могут раскачать силовой ключ, так что в принципе Вы можете увидеть импульсы на вторичной обмотке трансформатора, правда, очень маленькие. Если импульсы есть, то фактически полевик исправен и ШИМ исправен. Правда надо сперва запустить ШИМ.

Ср, 14/08/2013 - 20:20 - Гость

Здравствуйте Валерий. Спасибо за ответ. Подскажите пожалуйста, чем можно заменить UC3842A MiniDip 8 pin без последующих настроек и доработок схемы.

И ещё вопрос. Чем заменить 5N60C, а то эта позиция только на заказ (ориентируюсь по Чип и Дип).

Ср, 14/08/2013 - 21:19 - zival

Если я правильно понял про корпус, Вас интересует корпус DIP8. Как на рисунке.

С термином MiniDip 8 pin встречаюсь в первые, поэтому уточняю. Если корпус такой, то в конце должна быть литера "N", которая и обозначает такой корпус. Например UC3842AN.

Без переделок Вам подойдет любая микросхема, у которой в названии фигурирует набор цифр 3842, если есть литера "А" сразу после цифр, то это будет приятным бонусом (стоимость микросхемы с литерой "А" или без литеры одинакова). Например UC3842A N

Вывод. Вам подойдет любая микросхема xx 3842x Nxxxx , где x - это любая литера или вообще нет литеры. Например KA3842AN, KA3842N, KA3842BN. Данные варианты нужны только при снятии микросхемы с какого нибудь донора, при покупке заказывайте точь в точь такую микросхему, которая стояла до этого.

Транзистор 5N60C корпус думаю с металлическим радиатором (не пластик, у пластика немного другая маркировка). Это обыкновенный полевик, полное название FQP5N60C 4,5А 600В, 2.5Ом. Подойдет любой полевик, у которого ток больше 4,5А и напряжение больше 600В, и сопротивлением менее 2,5 оМ. Например IRF840.

Положа руку на сердце, аналогов много, например, я бы сделал так, зашел в магазин Рембыттехника, где мы покупаем детали и поисковой строке набрал бы ключевое слово MOS-N-FET, далее глазами бы пробежался выбирая лишь позиции содержащие ТОЛЬКО фразы «TO220», «MOS-N-FET» «V-MOS», далее ориентируемся только на ценник, напряжение, ток и сопротивление. Выбираем по параметрам принцип выбора описан чуть выше курсивом . Для примера результаты поиска нужного Вам транзистора rbt74.ru/search?page=2&search_string=MOS-N-FET&logo Думаю разберетесь.

Пнд, 28/10/2013 - 20:32 - Гость

Если указанный транзистор является аналогом FQD5N60CTM pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/533793/FAIRCHILD/FQD5N60CTM.html то его можно заменить любым аналогичным и даже BUZ90 сгодится, но причина сгорания полевых транзисторов очень часто связана с неспособностью выходного каскада ШИМ-контроллера надежно запирать полевой транзистор. Поэтому следует выбирать транзистор с большим напряжением порога открывания на затворе полевика для более надежного закрывания оного. Также значительно влияет на режим работы транзистора его входная емкость. Чем меньше входная емкость тем проще ШИМ-контроллеру включать и отключать его. По этой причине я лично не доверяю и не использую схемы без драйверов выходных ключей.

Ср, 21/08/2013 - 11:30 - zival

Если нет осцилографа, а есть только мультиметр.

1. Проверить питание на 7 ноге, для UC3845 напряжение должно быть больше 8,6 вольт. Если меньше меняейте пусковой конденсатор, его легко найти, он плюсом сидит на 7 ноге и имеет номинал 47мкФ*50В(иногда встречается вариант 25В, 63В, 100В), а вообще ремонт источников питания на UC384x начинается с замены пускового конденсатора.

2. Проверьте опорное напряжение на 8 ноге, там должно быть +5В. Если нет - микросхема неисправна, прежде чем делать вывод - выполните пункт 1.

3. На выключенном блоке питания проверить сопротивление между 6 и 5 ногой, 6 и 7 ногой - в обоих случаях не должно быть короткого.

Втр, 21/01/2014 - 13:25 - Toss

За разъяснение принципов работы и статьи с примерами и расчетами. Просто оазис в пустыне. Все понятно, доступно и доходчиво. Даташит даже на русском, это супер!).
Взялся чет тут позаниматься ремонтом компьютерных БП, - выкидывать жалко, и в первом же блоке наткнулся на данный ШИМ. Информации мало, а тут полное и развернутое описание). Еще раз спс за инфу!

Пт, 25/04/2014 - 13:56 - Гость (не проверено)

Доброго времени суток.
Проблема в следующем, не могу понять в чём причина: у меня блок питания от роутера Д линк, питание микросхемы осуществляется через резистор 300К, на странице было где то написано что ток потребления микросхемы составляет 1мА, моя же жрёт 14 мА, в результате напряжение питания получается недостаточно для запуска микросхемы, порядка 7 вольт.
Поменял микросхему, картина не изменилась, выпаянная микросхема потребляет порядка 12 мА. С блока питания заводиться нормально, и сигналы все есть вот только жрёт много:(
У кого нибуть была подобная проблема?

Пт, 25/04/2014 - 15:46 - zival

Контакт

Назначение

Провода

Предельный ток, А

Напряжение
холостого
хода. В

Первичная W1

Обратная W2

W4 для+15/12В

W5 для-15/12 В

Ничего страшного, номинальный потребляемый ток 11 мА, максимальный 17 мА, так что вы в диапазоне номинальных токов потребления. Пусковой ток 0.5мА (1мА для литеры А), это несколько другой параметр, важный для систем с автономным питанием. Источник

Статья посвящена устройству, ремонту и доработке источников питания широкого спектра аппаратуры, выполненных на основе микросхемы UC3842 . Некоторые приводимые сведения получены автором в результате личного опыта и помогут Вам не только избежать ошибок и сберечь время при ремонте, но и повысить надежность источника питания. Начиная со второй половины 90-х годов выпущено огромное количество телевизоров, видеомониторов, факсов и других устройств, в источниках питания (ИП) которых применяется интегральная микросхема UC3842 (далее - ИС). По видимому, это объясняется ее невысокой стоимостью, малым количеством дискретных элементов, нужных для ее «обвеса» и, наконец, достаточно стабильными характеристиками ИС, что тоже немаловажно. Варианты этой ИС, выпускаемые разными производителями, могут отличаться префиксами, но обязательно содержат ядро 3842.

Как видно из принципиальной схемы, ИП рассчитан на напряжение сети 115 В. Несомненным достоинством данного типа ИП является то, что его с минимальными доработками можно использовать в сети с напряжением 220 В, надо лишь:

заменить диодный мост, включенный на входе ИП на аналогичный, но с обратным напряжением 400 В;
заменить электролитический конденсатор фильтра питания, включенный после диодного моста, на равный по емкости, но с рабочим напряжением 400 В;
увеличить номинал резистора R2 до 75…80 кОм;
проверить КТ на допустимое напряжение сток-исток, которое должно составлять не менее 600 В. Как правило, даже в ИП, предназначенных для работы в сети 115 В, применяются КТ, способные работать в сети 220 В, но, конечно, возможны исключения. Если КТ необходимо заменить, автор рекомендует BUZ90.

Как уже упоминалось ранее, ИС имеет некоторые особенности, связанные с ее питанием. Рассмотрим их подробнее. В первый момент после включения ИП в сеть внутренний генератор ИС еще не работает, и в этом режиме она потребляет от цепей питания очень маленький ток. Для питания ИС, находящейся в этом режиме, достаточно напряжения, получаемого с резистора R2 и накопленного на конденсаторе C2. Когда напряжение на этих конденсаторах достигает значения 16…18 В, запускается генератор ИС, и она начинает формировать на выходе импульсы управления КТ. На вторичных обмотках трансформатора Т1, в том числе и на обмотке 3-4, появляется напряжение. Это напряжение выпрямляется импульсным диодом D3, фильтруется конденсатором C3, и через диод D2 подается в цепь питания ИС. Как правило, в цепь питания включается стабилитрон D1, ограничивающий напряжение на уровне 18…22 В. После того, как ИС вошла в рабочий режим, она начинает отслеживать изменения своего питающего напряжения, которое через делитель R3, R4 подается на вход обратной связи Vfb. Стабилизируя собственное напряжение питания, ИС фактически стабилизирует и все остальные напряжения, снимаемые со вторичных обмоток импульсного трансформатора.

При замыканиях в цепях вторичных обмоток, например, в результате пробоя электролитических конденсаторов или диодов, резко возрастают потери энергии в импульсном трансформаторе. В результате напряжения, получаемого с обмотки 3-4, недостаточно для поддержания нормальной работы ИС. Внутренний генератор отключается, на выходе ИС появляется напряжение низкого уровня, переводящее КТ в закрытое состояние, и микросхема оказывается вновь в режиме низкого потребления энергии. Через некоторое время ее напряжение питания возрастает до уровня, достаточного для запуска внутреннего генератора, и процесс повторяется. Из трансформатора в этом случае слышны характерные щелчки (цыканье), период повторения которых определяется номиналами конденсатора C2 и резистора R2.

При ремонте ИП иногда возникают ситуации, когда из трансформатора слышно характерное цыканье, но тщательная проверка вторичных цепей показывает, что короткое замыкание в них отсутствует. В этом случае надо проверить цепи питания самой ИС. Например, в практике автора были случаи, когда был пробит конденсатор C3. Частой причиной такого поведения ИП является обрыв выпрямительного диода D3 или диода развязки D2.

При пробое мощного КТ его, как правило, приходится менять вместе с ИС. Дело в том, что затвор КТ подключен к выходу ИС через резистор весьма небольшого номинала, и при пробое КТ на выход ИС попадает высокое напряжение с первичной обмотки трансформатора. Автор категорически рекомендует при неисправности КТ менять его вместе с ИС, благо, стоимость ее невысока. В противном случае, есть риск «убить» и новый КТ, т. к., если на его затворе будет длительное время присутствовать высокий уровень напряжения с пробитого выхода ИС, то он выйдет из строя из-за перегрева.

Были замечены еще некоторые особенности этой ИС. В частности, при пробое КТ очень часто выгорает резистор R10 в цепи истока. При замене этого резистора следует придерживаться номинала 0,33…0,5 Ом. Особенно опасно завышение номинала резистора. В этом случае, как показала практика, при первом же включении ИП в сеть и микросхема, и транзистор выходят из строя.

В некоторых случаях отказ ИП происходит из-за пробоя стабилитрона D1 в цепи питания ИС. В этом случае ИС и КТ, как правило, остаются исправными, необходимо только заменить стабилитрон. В случае же обрыва стабилитрона часто выходят из строя как сама ИС, так и КТ. Для замены автор рекомендует использовать отечественные стабилитроны КС522 в металлическом корпусе. Выкусив или выпаяв неисправный штатный стабилитрон, можно напаять КС522 анодом к выводу 5 ИС, катодом к выводу 7 ИС. Как правило, после такой замены аналогичные неисправности более не возникают.

Следует обратить внимание на исправность потенциометра, используемого для регулировки выходного напряжения ИП, если таковой имеется в схеме. В приведенной схеме его нет, но его не трудно ввести, включив в разрыв резисторов R3 и R4. Вывод 2 ИС надо подключить к движку этого потенциометра. Замечу, что в некоторых случаях такая доработка бывает просто необходима. Иногда после замены ИС выходные напряжения ИП оказываются завышены или занижены, а регулировка отсутствует. В этом случае можно либо включить потенциометр, как указывалось выше, либо подобрать номинал резистора R3.

По наблюдению автора, если в ИП использованы высококачественные компоненты, и он не эксплуатируется в предельных режимах, надежность его достаточно высока. В некоторых случаях надежность ИП можно повысить, применив резистор R1 несколько большего номинала, например, 10…15 Ом. В этом случае переходные процессы при включении питания протекают гораздо более спокойно. В видеомониторах и телевизорах это нужно проделывать, не затрагивая цепь размагничивания кинескопа, т. е. резистор ни в коем случае нельзя включать в разрыв общей цепи питания, а лишь в цепь подключения собственно ИП.

Далее ссылки на различные микросхемы аналоги UC3842, которые возможно купить в Dalincom UC3842AN dip-8 , KA3842A dip-8 , KA3842 sop-8 , UC3842 sop-8 , TL3842P , и другие в разделе микросхемы блоков питания .

Алексей Калинин
"Ремонт электронной техники"