Импульсное зарядное устройство на uc3845: UC3845 принцип работы, принципиальные схемы, схемы включения, аналоги, отличия. – 403 — Доступ запрещён

UC3845 принцип работы, принципиальные схемы, схемы включения, аналоги, отличия.

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:

АЛИ ПОИСК UC2845                 АЛИ ПОИСК UC3845

   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
2 х 0,33 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...

ПРОДОЛЖЕНИЕ

   

 


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Автомобильный преобразователь из 12В в 19В на UC3845

Данный повышающий dc-dc преобразователь предназначен для повышения напряжения бортовой сети автомобиля (+12В) до 19В, получая возможность подключения ноутбука к бортовой кабельной сети автомобиля. С учетом того, что ноутбук в наше время не редкость, то представленная в этой статье схема преобразователя очень даже актуальна для автомобилистов.

Данный автомобильный преобразователь на UC3845 построен по принципу однотактного повышающего преобразователя с накопительным дросселем. Схема имеет защиту по току.

Схема автомобильного преобразователя из 12В в 19В на UC3845

Работа схемы подробно описана в статье “Повышающий dc-dc преобразователь на UC3843”. В этой же статье вы прочтете о том, как работает защита по току, а также другую интересную информацию по данной схеме.

Микросхема UC3845 является ШИМ контроллером и по своей работе аналогична ШИМ UC3843.

Микросхемы UC3845 и UC3843 одинаковы по расположению выводов и могут быть заменены друг с другом в данной схеме. При замене этих ШИМ контроллеров стоит учесть тот факт, что при одинаковых времязадающих элементах (R2, C6) частота на выходах этих ШИМ (6 вывод) будет отличаться почти вдвое.

Дело в том, что в UC3845 есть триггер, который делит частоту пополам, а также ограничивает ширину импульса до 50% (речь пойдет ниже). И если настроить на одинаковую частоту генераторы микросхем UC3845 и UC3843 (встаем осциллографом на 4 вывод), то на самом выходе UC3845 (вывод 6) частота будет вдвое меньше выходной частоты UC3843. Не путайте выходную частоту, с частотой генератора ШИМ, она не всегда одинаковая (как в нашем случае).

К примеру, я установил в качестве R2 = 10кОм, а C6 = 1нФ, частота генератора UC3845 составила примерно 160кГц, а у UC3843 135кГц. На выходе UC3845 частота составила  примерно 80кГц (то есть уменьшилась вдвое), а у UC3843 частота равнялась частоте генератора (135кГц).

Поэтому для UC3845 конденсатор C6 необходимо устанавливать емкостью не более 500пФ, а резистор R2 на 10кОм, чтобы на выходе получить частоту примерно 160кГц. Я установил 1нФ и все испытания проводил на этой емкости.

Еще одно отличие этих микросхем в том, что коэффициент заполнения импульса у ШИМ UC3845 равен 50%, в отличие от UC3843, коэффициент которой равен 100%.

Короче, при регулировке скважности у UC3843 ширина импульса может быть настолько большой, что займет почти весь период, а у UC3845 только половину периода. Как это можно пощупать, да легко! Собрав, этот автомобильный повышающий преобразователь из 12В в 19В на UC3845, при регулировке напряжения под нагрузкой 3А,  напряжение на выходе преобразователя не сможет подняться больше 21В-22В (напряжение зависит от параметров дросселя), то есть напряжение будет “просаживаться”.

Казалось бы беда! Но нет, наш преобразователь должен выдавать напряжение 19В постоянного тока, и он со своей задачей справляется отлично при нагрузке 3А и 5А. Не зря эта микросхема является одной из лидеров в схемах преобразования 12-19 Вольт.

Некоторые параметры микросхемы UC3845

Максимальное входное напряжение не более.......... 30В

Выходной ток.......... 1А

Ток сигнала ошибки......... 10мА

Мощность рассеивания (корпус DIP).......... 1Вт

Максимальная частота генератора.......... 500кГц

Коэффициент заполнения.......... 50%

Рабочий ток.......... 11мА

Другие параметры и графики найдете в даташите.

Элементы схемы

Резисторы схемы нужно выбирать на четверть Ватта (0,25Вт), за исключением R4 = 0,5Вт и R6 = 2Вт.

Конденсаторы C1, C2, C8, C9 должны быть рассчитаны на напряжение 25В. На выходе схемы достаточно одного электролита на 1000мкФ (C8 или C9).

Диоды VD1 и VD2 – Шоттки, или другие супербыстрые диоды. У меня установлена сборка Шоттки SB2040CT (20А, 40В), меньше 40В лучше не устанавливать. Можно на плату установить одиночный диод, но к сборке легче прикрепить радиатор.

R9 - многооборотный подстроечный резистор типа 3296. Многооборотные резисторы позволяют производить настройку плавно.

Самое интересное это дроссель L1. Индуктивность его должна быть в пределах 40-50мкГн. Хотя и при индуктивности 20мкГн преобразователь будет работать, только КПД будет ниже желаемого. Для его изготовления необходимо найти кольцо из порошкового железа желто-белого цвета. Чем больше диаметр кольца, тем лучше. У меня наружный диаметр кольца составляет 27мм, внутренний 14мм и толщина 11мм.  Мотаем 20-22 витка двойным медным, лакированным проводом. Диаметр жилы 1мм. У меня диаметр жилы 1,4мм, я мотал одиночным проводом. Такой дроссель долговременно держит ток 3А при выходном напряжении +19В.

При намотке двойным (тройным) проводом обмотка может не уместится в один слой, тогда обмотку необходимо выполнять в два слоя, можно без изоляции (если эмаль провода не повреждена).

Пару слов о защите

От короткого замыкания (КЗ) будет спасать предохранитель FU1. Схема КЗ выдерживает, это показали мои опыты, главное чтобы источник напряжения +12В, подключенный к входу преобразователя, имел защиту и был достаточно мощным, а лучше чтобы это был автомобильный аккумулятор.

Работа защиты по току подробно описана в статье про UC3843 (смотри ссылку выше), здесь все работает аналогичным образом. Единственное добавлю, для работы преобразователя на UC3845 на выходной ток до 5А, необходимо сопротивление резистора R6 (датчик тока) уменьшить вдвое, или подключить в параллель два резистора по 0,1 Ома. Если не сделать данные манипуляции, Выходная мощность (напряжение и ток) будут ограничены защитой.

Два разных по габаритам дросселя…

Преобразователь с параметрами дросселя, описанными чуть выше,  я эксплуатировал на нагрузку сопротивлением 6,2 Ома. Ток нагрузки составил 3А, при выходном напряжении 19В. В течение тридцатиминутной работы дроссель нагрелся до 45 градусов Цельсия, и рост температуры прекратился, это очень даже неплохо. Кстати КПД при такой нагрузке составил 82%.

После чего я установил второй дроссель, который намотан на кольце с наружным диаметром 18мм, внутренним 8мм и шириной 7мм. Провод одиночный, диаметр провода 1,4мм, 20 витков (40мкГн). При работе на выходной ток 3А в течение 30 мин, дроссель нагрелся до температуры 50 градусов Цельсия.

Теперь вам немного понятно, какие габариты сердечника выбрать. Конечно, если бы я мотал двумя жилами, нагрев бы снизился немного, но даже 55 градусов это вполне нормально.

Также обязательно пролудите силовые дорожки платы, а лучше по ним пропаять медный провод, иначе дорожки будут значительно нагреваться, и греть электролитические конденсаторы, вследствие чего надежность и долговечность устройства будет значительно снижена.

Если в бортовую сеть автомобиля будут проникать высокочастотные наводки, то на входе преобразователя (на плюсовой шине необходимо установить дроссель. Дроссель мотается на аналогичном желто-белом кольце из порошкового железа. Он должен содержать 9 витков двойным проводом, диаметр которого должен составлять 1мм.

В заключение хочку сказать, что для автомобильного преобразователя из 12В в 19В на UC3845 данная схема очень даже неплоха. Имеет достаточно высокий КПД, не имеет сложных узлов, дроссель очень прост в изготовлении и имеет запас по допуску индуктивности. Также, микросхема очень даже доступная и недорогая.

Печатная плата автомобильного преобразователя из 12В в 19В на UC3845 СКАЧАТЬ

Даташит на UC3845 СКАЧАТЬ


Похожие статьи

Простой ремонт блока питания на базе UC2845. . Обзоры техники.

Скажу сразу, изначально у меня не было в планах писать эту статью, потому она получилась несколько скомканной и спонтанной, но возможно будет полезна.

И так, блок питания в привычном многим корпусе.

Видно, что БП имеет заметные следы эксплуатации, досталось ему при жизни однако 🙂

Внимание, внутри блока питания может присутствовать опасное напряжение даже через некоторое время после отключения, перед тем как касаться токоведущих частей лучше подождать около 5 минут.

Разбираем БП, так как фото делалось уже после ремонта, то скажу, БП внутри был довольно грязным, на фото он уже вычищен.
Все работы лучше начинать с чистки, затем всегда следует визуальный осмотр на предмет явных повреждений компонентов и платы.

После этого откручиваем силовые транзисторы и выходные диодные сборки.

У этого Бп присутствует термопредохранитель, вставленный в крепежный элемент выходной диодной сборки, весьма полезная вещь.

после этого откручиваем винты, фиксирующие плату в корпусе, чаще всего их четыре, но бывает и пятый, тогда он находится около центра платы.

Блок питания собран на базе довольно известного ШИМ контроллера UC2845, ссылка на даташит.
Чаще всего дешевые блоки питания такой мощности собирают уже на базе TL494, но здесь производитель решил поступить несколько по другому.

Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса, у нас вариант в корпусе DIP-8, потому номер вывода указан не в скобках.


Первым делом проверяем питание микросхемы.
Вообще характерные неисправности Бп на базе этой микросхемы таковы:
1. Высох конденсатор питания микросхемы
2. Вышел из строя высоковольтный транзистор и попутно сжег микросхему
3. Сгорел резистор, через который идет первоначальный запуск микросхемы
4. Сгорел резистор через который идет основное питание микросхемы, он обычно стоит последовательно с диодом, который подключен к вспомогательной обмотке трансформатора.

Справа видны конденсаторы входного фильтра питания , левее резисторы, через которые питается микросхема.
В моем случае на микросхеме было всего 2.5 Вольта

Смотрим в даташит, у нашей микросхемы стартовое напряжение около 8.4 Вольта, потому микросхема не запускается.
Такое может быть и по причине выхода из строя как самой микросхемы, так и элементов, к которым она подключена.

Первая же простая проверка, подключаем резистор номиналом около 150к параллельно существующим резистором предварительного запуска микросхемы.
Если неисправен родной резистор, то после этого БП заработает, если нет, то посмотрим как изменилось напряжение питания.

В моем случае ничего не изменилось, напряжение чуть подросло, до 2.8 Вольта и все.
Вообще типовая схема включения микросхемы очень простая, резистор с питания 310 Вольт, а после старта БП питание от дополнительной обмотки трансформатора.
В нашем случае резистор исправен, но питание занижено.
Но на этой схеме нет еще одного элемента, защитного стабилитрона по шине питания микросхемы, иногда он уходит в КЗ, но в данном случае КЗ по этой цепи нет.

Ладно, подаем питание в эту цепь от внешнего блока питания. Внимание, такое делать только при отключенном питании проверяемого БП!!!
При подаче штатных 12-15 Вольт все нормально, КЗ нет, на выходе встроенного в микросхему стабилизатора 5 Вольт присутствует необходимое напряжение.

Выключаем питание, снижаем напряжение до 5 Вольт и подаем снова, и замечаем мелкий нюанс, ток потребления около 8мА. Непорядок, так как стартовые резисторы могут дать только 2мА, соответственно напряжение не может подняться до необходимого значения.

Первым под подозрение попал стабилитрон. И я не ошибся, у него нет КЗ, но у него большой ток утечки.
Стабилитрон рассчитан на 16 Вольт, но при напряжении 5 Вольт мы имеем уже 9мА, а при напряжении старта около 10мА.

Вот этот паршивец.
Стабилитрон желательно менять на такой же по напряжению, но дома были только на 15 Вольт, такая замена также допустима.
А вот по поводу мощности, лучше взять более мощный, они обычно есть на 0.5 Ватта (на фото) и 1.3 Ватта (больше размерами).

Меняем стабилитрон, включаем БП, все отлично. Проверочные включения лучше производить через лампу накаливания.
Для маломощных БП (5-50Ватт) 15-25 Ватт, для более мощных 40-100, иногда 150Ватт.
Лампа при включении должна вспыхнуть и погаснуть, это зарядились входные конденсаторы. Если засветилась, значит есть неисправность.
Нагрузку в таком режиме к блоку питания подключать нельзя.

Все, собираем Бп обратно в кучку, цена стабилитрона около 5-10 центов, остальное обычно берется за то, что мастер знает, какой стабилитрон поменять 🙂

На этом все. Если есть вопросы, пишите. В следующий раз постараюсь расписать более детально и последовательно.

Микросхемы ШИМ-контроллера UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

Микросхемы ШИМ-контроллера UC3844, UC3845, UC2844, UC2845 являются самыми распространенными в импульсных блоках питания бытовой и компьютерной техники, используется для управления полевым ключевым транзистором в схемах импульсных блоков питания. Они специально разработаны для DC− DC преобразователей - преобразование постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины.

Принцип работы микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

Принцип работы микросхемы UC3844: При напряжении питания в норме, на выводе 8 появляется напряжение +5В, которое запускает генератор OSC , генератор в какой-то момент выдает короткий положительный импульс на вход RS, S триггера, переключая его, после этого на выходе появляется нуль. При спаде импульса OSC, напряжение, на прямых входах цифрового элемента станет равным нулю.

Рис. 2. Структурная схема микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845, в скобках указаны номера выводов микросхем в 14ти выводных корпусах (с суффиксом D, см. цоколевку выше).

При этом, на инвертирующем выходе образуется логическая 1, эта единица откроет верхний транзистор, и ток от плюс источника, коллектор, эмиттер потечет в нагрузку подключенной к выходу (6 вывод). Импульс на выходе будет открытым и длится до тех пор, пока на вывод 3 не поступит закрывающее напряжение выше +1 Вольт. При подачи напряжения на 3 вывод (выше +1 Вольт), и на прямой вход операционного усилителя, на выходе появится логическая 1, и переключит RS триггер в момент подачи (лог. 1) на вход R. В результате на выходе RS триггера появится логическая единица, при подачи еденицы на один, из прямых входов логического элемента, на его прямом выходе образуется логическая единица (на инверсном выводе в этот момент образуется логический 0, запирающий верхний транзистор), в результате открывает нижний транзистор и через коллектор-эмиттер замыкает выход (вывод 6 микросхемы) на "землю".

Типовые схемы включения микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

На схемах, в скобках указаны номера выводов микросхем в 14ти выводных корпусах (с суффиксом D, см. цоколевку выше).

Пример реализации импульсного блока питания на на базе ШИМ-контроллера UC3844

Принципиальная схема импульсного блока питания на базе ШИМ-контролера UC3844 и силовом ключе на полевом транзисторе STP3NA90F.

Микросхемы с наименованием UC3844 кроме UNITRODE выпускают фирмы ST и TEXAS INSTRUMENTS, аналогами этой микросхемы являются: DBL3844 фирмы DAEWOO, SG3844 фирмы MICROSEMI/LINFINITY, KIA3844 фирмы КЕС, GL3844 фирмы LG, а также микросхемы других фирм с различными литерами (AS, МС, IP и др.) и цифровым индексом 384Х.

Зарядное из компьютерного блока на ШИМ UC3843 и R7510A

Информация о том, как сделать зарядное из компьютерного блока питания, всегда пользуется популярностью у наших читателей. Сегодня мы продолжим делиться опытом переделки экзотических блоков питания ATX в зарядные устройства. Не всегда под рукой может оказаться простой для переделки БП, зачастую современные мощные блоки имеют одну или несколько специализированных микросхем, которые выполняют различные защитные функции.

На повестке дня блок питания STM-50CP 500Вт (ШИМ — UC3843, мультивизор — R7510A), а делится удачным опытом переделки Михаил Еникеев из Волгограда, которому мы давали небольшие подсказки при переделке.

Зарядное из компьютерного блока на ШИМ UC3843 и R7510A

Первым делом необходимо подобрать максимально приближенную схему блока питания STM-50CP, это оказалась схема блока Sparkman SM-400W, она полностью совпадает с платой блока STM-50CP.

Далее мы прикрепляем готовую схему переделки с учетом внесения в нее всех корректировок.

Приступим к пошаговому описанию, как сделать зарядное из компьютерного блока на ШИМ UC3843.





Организация автозапуска и отключения защиты от перенапряжения. За запуск БП отвечает мультивизор R7510A, на нем же основана защита блока от повышенного и заниженного выходного напряжения. Для отключения R7510A и автоматического старта БП нужно бросить перемычку на выход оптопары U2.

При этом блок будет запускаться сразу, а микросхема 7510 уже не повлияет на его работу, независимо от того, какое будет выходное напряжение.

Повышение выходного напряжения до 14,4В. Для корректировки напряжения необходимо найти резистор R43 (нумерация деталей на плате полностью совпадает с нумерацией деталей на схеме).

Измеряем его сопротивление, оно составило 4,5кОм (на схеме сопротивление этого резистора составляет также 4,5 кОм).

Заменяем этот резистор подстроечным, предварительно выставив на нем сопротивление 4,5кОм. Постепенно снижаем сопротивление этого резистора следя за выходным напряжением, достигнув 14,4В на выходе, настройку можно закончить.

Снимаем подстроечный резистор и измеряем его текущее сопротивление, оно составило 3,1кОм. Заменяем подстроечник постоянным резистором с таким же сопротивлением.

На этом этапе переделку можно считать законченной. Михаил установил плату этого БП в другой корпус и подключил стрелочный апмерметр для контроля процесса зарядки.

Как видим, переделка такого блока немного отличается от популярных в народе блоков на основе Tl494. Также следует учесть, что данный блок питания боится переполюсовки и короткого замыкания. Для его эксплуатации желательно использовать простую защиту от переполюсовки на полевике, которая защищает от переполюсовки и от короткого замыкания.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

comments powered by HyperComments

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора – обзор – Поделки для авто

Решил купить зарядник такого типа чисто ради тестов, уж очень заманчивые предложения у китайских производителей. Товар пришел в целости и сохранности, сам зарядник работает нормально, теперь давайте рассмотрим, что он из себя представляет вообще.

Корпус – желтый  пластик, смотрится очень даже симпатично.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора - обзор
Благодаря импульсной начинке устройство очень легкое и компактное, легко можно носить в бардачке (при желании).
Входной шнур под наши вилки не приспособлен, но купить переходник никто не запретил.
DSCN1079
Схематика.

Импульсный понижающий блок питания, обычная однотактная схема на базе ШИМ UC3845, Качает трансформатор 5-и амперный полевой транзистор 5N60 установлен на радиатор.

Снимок1

Силовой импульсный трансформатор имеет большой запас по мощности. На выходе стоит диодная сборка, опять же установлена на радиатор.

Снимок2

В общем схема неплохая, имеется ОС по напряжению, система контроля заряда, а также функция автоотключения как только напряжение на заряжаемом аккумуляторе будет ровным 14,4 Вольт.

Снимок3

Выходной ток с зарядного устройства составляет около 6 Ампер.

Снимок4

Устройство имеет активное охлаждение в виде кулера, который отдувает плату.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора - обзор

Реализована система защиты от коротких замыканий, что тоже очень радует. На корпусе, сверху имеется индикатор (светодиодный) который показывает о том, что идет процесс заряда. DSCN1102Клещи сделаны не очень добротно, но с учетом стоимости это вполне нормально.
DSCN1098

Выходное напряжение зарядного устройства составляет 14,4Вольт, стабилизировано и не зависит от перепадов сетевого напряжения. Единственный недостаток – очень шумный кулер, который начинает работать как только вы подключите к устройству аккумулятор.

Мощность устройства составляет около 70 ватт. С учетом максимально отдаваемого тока в 6 Ампер, можно заряжать автомобильные аккумуляторы до 60А/ч, хотя и 75 тоже можно без проблем, только зарядка будет идти долго. В общем отличный зарядник за 10 долларов, лишенный тяжелого сетевого трансформатора.

Похожие статьи:

Новое. Зарядные устройства, блоки питания на интернет-аукционе Au.ru

Распиновка совпадает у всей серии UC3842 UC3843 UC3844 UC3845

Рассмотрим подробнее назначение выводов ИС для наиболее часто встречающегося восьмивыводного корпуса.

Comp: этот вывод подключен к выходу усилителя ошибки компенсации. Для нормальной работы ИС 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.
Vfb: вход обратной связи. Напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым, формируемым внутри ИС. Результат сравнения модулирует скважность выходных импульсов, стабилизируя, таким образом, выходное напряжение ИП.
C/S: сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору в цепи истока ключевого транзистора (КТ). При повышении тока через КТ (например, в случае перегрузки ИП) напряжение на этом резисторе увеличивается и, после достижения порогового значения, прекращает работу ИС и переводит КТ в закрытое состояние.
Rt/Ct: вывод, предназначенный для подключения времязадающей RC-цепочки. Рабочая частота внутреннего генератора устанавливается подсоединением резистора R к опорному напряжению Vref и конденсатора С (как правило, емкостью около 3 000 пФ) к общему выводу. Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху она ограничивается быстродействием КТ, а снизу - мощностью импульсного трансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частота выбирается в диапазоне 35…85 кГц, но иногда ИП вполне нормально работает и при значительно большей или значительно меньшей частоте. Следует заметить, что в качестве времязадающего должен применяться конденсатор с возможно большим сопротивлением постоянному току. В практике автора встречались экземпляры ИС, которые вообще отказывались запускаться при использовании в качестве времязадающего некоторых типов керамических конденсаторов.
Gnd: общий вывод. Следует заметить, что общий провод ИП ни в коем случае не должен быть соединен с общим проводом устройства, в котором он применяется.
Out: выход ИС, подключается к затвору КТ через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).
Vcc: вход питания ИС. Рассматриваемая ИС имеет некоторые весьма существенные особенности, связанные с питанием, которые будут объяснены при рассмотрении типовой схемы включения ИС.
Vref: выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА, напряжение 5 В.

Основные отличия семейства показаны в таблице:

В наличии:
UC3842 t=0-100% Ucc>16В
UC3843 t=0-100% Ucc>9В
UC3844 t=0-50% Ucc>16В
UC3845 t=0-50% Ucc>9В

Самая полная аппнота на UC384x
Даташит

Примеры интересных схем

мощный преобразователь для фотовспышки

источник высокого напряжения 2000В

цена за 10шт, в наличии

Author:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о