Spínaný zdroj (60W) na bázi PWM UC3842. Jednoduchý spínaný zdroj založený na čipu UC3842

Čip UC3842(UC3843)- je obvod PWM regulátoru s proudovou a napěťovou zpětnou vazbou pro ovládání klíčového stupně na n-kanálovém MOS tranzistoru, zajišťující vybití jeho vstupní kapacity vynuceným proudem až 0,7A. Čip SMPS regulátor se skládá z řady mikroobvodů UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) PWM regulátory. Jádro UC3842 speciálně navržený pro dlouhodobý provoz s minimálním počtem externích diskrétních komponent. PWM regulátor UC3842 Vyznačuje se přesným řízením pracovního cyklu, teplotní kompenzací a má nízkou cenu. Vlastnosti UC3842 je schopnost pracovat v rámci 100% pracovního cyklu (např UC3844 pracuje s faktorem plnění až 50 %). Domácí analog UC3842 je 1114EU7. Napájecí zdroje vyrobené na mikroobvodu UC3842 se vyznačují zvýšenou spolehlivostí a snadností provedení.

Rozdíly v napájecím napětí mezi UC3842 a UC3843:

UC3842_________| 16V / 10V
UC3843_________| 8,4 V / 7,6 V

Rozdíly v pulzním pracovním cyklu:

UC3842, UC3843__| 0 % / 98 %

Tsokolevka UC3842(UC3843) znázorněno na Obr. 1

Nejjednodušší schéma zapojení je na obr. 2

PWM řídicí čipy ka3842 nebo UC3842 (uc2842) je nejběžnější při konstrukci napájecích zdrojů pro domácnost a výpočetní techniku, často se používá k ovládání klíčového tranzistoru ve spínaných zdrojích.

Princip činnosti mikroobvodů ka3842, UC3842, UC2842

Čip 3842 nebo 2842 je převodník PWM - pulse-width modulation (PWM), používaný hlavně pro provoz v režimu DC-DC (převádí konstantní napětí jedné hodnoty na konstantní napětí jiné).

Podívejme se na blokové schéma mikroobvodů řady 3842 a 2842:
Pin 7 mikroobvodu je napájen napájecím napětím v rozsahu od 16 V do 34. Mikroobvod má vestavěnou Schmidtovu spoušť (UVLO), která zapne mikroobvod, pokud napájecí napětí překročí 16 V, a vypne jej, pokud napájecí napětí z nějakého důvodu klesne pod 10 voltů. Mikroobvody řady 3842 a 2842 mají také ochranu proti přepětí: pokud napájecí napětí překročí 34 V, mikroobvod se vypne. Pro stabilizaci frekvence generování impulsů má mikroobvod uvnitř vlastní 5voltový stabilizátor napětí, jehož výstup je připojen k pinu 8 mikroobvodu. Kolík 5 hmota (broušená). Pin 4 nastavuje pulzní frekvenci. Toho je dosaženo rezistorem RT a kondenzátorem CT připojeným na 4 piny. - viz typické schéma zapojení níže.

Pin 6 – výstup pulzů PWM. 1 pin čipu 3842 se používá pro zpětnou vazbu, pokud je na 1 pinu. snižte napětí pod 1 Volt, pak se na výstupu (6 pinů) mikroobvodu zkrátí doba trvání pulsu, čímž se sníží výkon PWM převodníku. Pin 2 mikroobvodu, stejně jako první, slouží ke zkrácení doby trvání výstupních impulsů; pokud je napětí na pinu 2 vyšší než +2,5 V, pak se doba trvání impulsu sníží, což zase sníží výstupní výkon.

Mikroobvod s názvem UC3842, kromě UNITRODE, vyrábí ST a TEXAS INSTRUMENTS, analogy tohoto mikroobvodu jsou: DBL3842 od DAEWOO, SG3842 od MICROSEMI/LINFINITY, KIA3842 od KES, GL3842 a další od LG, as společnosti s různými písmeny (AS, MC, IP atd.) a digitálním indexem 3842.

Schéma spínaného zdroje na bázi PWM regulátoru UC3842

Schematické schéma 60wattového spínaného zdroje založeného na PWM regulátoru UC3842 a výkonového spínače na bázi tranzistoru 3N80 s efektem pole.

Čip řadiče UC3842 PWM - úplný datový list s možností stažení zdarma ve formátu pdf nebo nahlédnutí do online referenční knihy o elektronických součástkách na webu

Obvody a desky plošných spojů napájecích zdrojů na bázi čipů UC3842 a UC3843

Mikroobvody pro stavbu spínaných zdrojů řady UC384x jsou v oblíbenosti srovnatelné se slavným TL494. Vyrábějí se v osmipinových pouzdrech a desky plošných spojů pro takové zdroje jsou velmi kompaktní a jednostranné. Obvody pro ně jsou již dlouho odladěné, všechny funkce jsou známy. Proto lze tyto mikroobvody spolu s TOPSwitchem doporučit k použití.

První schéma je tedy 80W napájecí zdroj. Zdroj:

Ve skutečnosti je schéma prakticky z datasheetu.


Klikni pro zvětšení
Plošný spoj je poměrně kompaktní.

PCB soubor: uc3842_pcb.lay6

V tomto zapojení se autor rozhodl nepoužít vstup chybového zesilovače z důvodu jeho vysoké vstupní impedance, aby nedocházelo k rušení. Místo toho je zpětnovazební signál připojen ke komparátoru. Schottkyho dioda na 6. kolíku mikroobvodu zabraňuje možným napěťovým rázům záporné polarity, které mohou být způsobeny vlastnostmi samotného mikroobvodu. Pro snížení indukčních emisí v transformátoru je jeho primární vinutí dělené a skládá se ze dvou polovin oddělených sekundární. Největší pozornost je třeba věnovat izolaci mezi vinutími. Při použití jádra s mezerou ve středovém jádru by mělo být vnější rušení minimální. Proudový bočník s odporem 0,5 Ohm s tranzistorem 4N60 uvedeným ve schématu omezuje výkon na cca 75W. Tlumič používá SMD odpory, které jsou zapojeny paralelně a sériově, protože Vytvářejí znatelný výkon ve formě tepla. Tento snubber lze nahradit diodou a 200voltovou zenerovou diodou (supresorem), ale říkají, že to zvýší množství impulsního šumu z napájecího zdroje. Na desce plošných spojů přibyl prostor pro LED diodu, která se ve schématu neprojevuje. Měli byste také přidat zátěžový odpor paralelně k výstupu, protože Při nečinnosti se může napájecí zdroj chovat nepředvídatelně. Většina výstupních prvků na desce je instalována vertikálně. Napájení mikroobvodu je během zpětného zdvihu odstraněno, takže při přestavbě jednotky na nastavitelnou byste měli změnit fázování napájecího vinutí mikroobvodu a přepočítat počet jeho závitů jako u dopředného.

Následující schéma a PCB jsou z tohoto zdroje:

Rozměry desky jsou trochu větší, ale je zde místo pro trochu větší síťový elektrolyt.

Schéma je téměř podobné předchozímu:

Klikni pro zvětšení
Na desce je instalován trimovací odpor pro nastavení výstupního napětí. Stejně tak je čip napájen z napájecího vinutí obráceně, což může vést k problémům s širokou škálou nastavení výstupního napětí zdroje. Abyste tomu zabránili, měli byste také změnit fázování tohoto vinutí a napájet mikroobvod v dopředném pohybu.

PCB soubor: uc3843_pcb.dip

Mikroobvody řady UC384x jsou zaměnitelné, ale před výměnou je třeba zkontrolovat, jak se frekvence vypočítává pro konkrétní mikroobvod (vzorce se liší) a jaký je maximální pracovní cyklus - liší se o polovinu.

Pro výpočet vinutí transformátoru můžete použít program Flyback 8.1. Počet závitů výkonového vinutí mikroobvodu v dopředném pohybu lze určit poměrem závitů k voltům.

Článek poskytne popis, princip fungování a schéma zapojení UC3842. Jedná se o mikroobvod, který je regulátorem šířky pulzu. Rozsah použití - v DC-DC měničích. Pomocí jednoho mikroobvodu můžete vytvořit vysoce kvalitní měnič napětí, který lze použít v napájecích zdrojích pro různá zařízení.

Obsazení pinů mikroobvodu (stručný přehled)

Nejprve musíte zvážit účel všech kolíků mikroobvodu. Popis UC3842 vypadá takto:

1. Napětí potřebné pro zpětnou vazbu je přivedeno na první pin mikroobvodu. Pokud na něm například snížíte napětí na 1 V nebo nižší, doba pulzu na pinu 6 se začne výrazně snižovat.
2. Druhý výstup je také nezbytný pro vytvoření zpětné vazby. Na rozdíl od prvního na něj však musí být přivedeno napětí větší než 2,5 V, aby se zkrátila doba trvání impulsu. To také snižuje výkon.
3. Pokud je na třetí kolík přivedeno napětí vyšší než 1 V, přestanou se na výstupu mikroobvodu objevovat pulsy.
4. Na čtvrtý pin je připojen proměnný rezistor - s jeho pomocí lze nastavit frekvenci pulzů. Mezi tuto svorku a kostru je zapojen elektrolytický kondenzátor.
5. Pátý závěr je obecný.
6. Pulsy PWM jsou odstraněny ze šestého kolíku.
7. Sedmý pin je určen pro připojení napájení v rozsahu 16..34 V. Vestavěná přepěťová ochrana. Vezměte prosím na vědomí, že mikroobvod nebude fungovat při napětí pod 16 V.
8. Pro stabilizaci pulzní frekvence se používá speciální zařízení, které dodává +5 V na osmý pin.

Před zvažováním praktických návrhů si musíte pečlivě prostudovat popis, princip fungování a schémata zapojení UC3842.

Jak mikroobvod funguje?

Nyní musíme krátce zvážit fungování prvku. Když se na osmé větvi objeví stejnosměrné napětí +5 V, spustí se generátor OSC. Na spouštěcí vstupy RS a S je přiváděn kladný impuls krátké délky. Poté, po pulsu, spoušť sepne a na výstupu se objeví nula. Jakmile OSC impuls začne klesat, napětí na přímých vstupech prvku bude nulové. Na invertujícím výstupu se ale objeví logická jednička.

Tato logická jednotka umožňuje sepnutí tranzistoru, takže elektrický proud začne proudit ze zdroje energie přes obvod kolektor-emitor k šestému kolíku mikroobvodu. To ukazuje, že na výstupu bude otevřený impuls. A zastaví se pouze tehdy, když je na třetí pin přivedeno napětí 1 V nebo vyšší.

Proč potřebujete zkontrolovat mikroobvod?

Mnoho radioamatérů, kteří navrhují a instalují elektrické obvody, nakupuje díly ve velkém. A není žádným tajemstvím, že nejoblíbenějšími nákupními místy jsou čínské internetové obchody. Náklady na produkty jsou zde několikanásobně nižší než na rozhlasových trzích. Ale je tam také spousta vadných výrobků. Proto musíte vědět, jak otestovat UC3842, než začnete sestavovat obvod. Vyhnete se tak častému odpájení desky.

Kde se čip používá?

Čip se často používá k sestavení napájecích zdrojů pro moderní monitory. Používají se v televizorech a monitorech s řádkovým skenováním. Slouží k ovládání tranzistorů pracujících ve spínacím režimu. Ale prvky selhávají poměrně často. A nejčastějším důvodem je porucha spínače pole řízeného mikroobvodem. Proto je při samostatném navrhování napájecího zdroje nebo opravách nutné prvek diagnostikovat.

Co potřebujete k diagnostice závad

Je třeba poznamenat, že UC3842 byl použit výhradně v technologii převodníků. A pro normální provoz napájecího zdroje se musíte ujistit, že prvek funguje. Pro diagnostiku budete potřebovat následující zařízení:

1. Ohmmetr a voltmetr (nejjednodušší digitální multimetr bude stačit).
2. Osciloskop.
3. Zdroj proudově a napěťově stabilizovaného napájení. Doporučuje se používat nastavitelné s maximálním výstupním napětím 20..30 V.

Pokud nemáte žádné měřicí zařízení, pak je nejjednodušší způsob diagnostiky zkontrolovat výstupní odpor a simulovat činnost mikroobvodu při provozu z externího zdroje energie.

Kontrola výstupního odporu

Jednou z hlavních diagnostických metod je měření hodnoty odporu na výstupu. Můžeme říci, že je to nejpřesnější způsob, jak určit poruchy. Upozorňujeme, že v případě poruchy výkonového tranzistoru bude na koncový stupeň prvku přiveden vysokonapěťový impuls. Z tohoto důvodu mikroobvod selže. Na výstupu bude odpor nekonečně velký, pokud prvek funguje správně.

Odpor se měří mezi svorkami 5 (zem) a 6 (výstup). Měřicí přístroj (ohmmetr) se zapojuje bez zvláštních požadavků - na polaritě nezáleží. Před zahájením diagnostiky se doporučuje odpájet mikroobvod. Během poruchy bude odpor roven několika ohmům. Pokud měříte odpor bez pájení mikroobvodu, obvod brány-zdroje může zvonit. A nezapomeňte, že v napájecím obvodu na UC3842 je konstantní odpor, který je zapojen mezi zem a výstup. Pokud je přítomen, prvek bude mít výstupní odpor. Pokud je tedy výstupní odpor velmi nízký nebo roven 0, pak je mikroobvod vadný.

Jak simulovat činnost mikroobvodu

Při simulaci provozu není potřeba pájet mikroobvod. Před zahájením práce však nezapomeňte zařízení vypnout. Kontrola obvodu na UC3842 spočívá v přivedení napětí na něj z externího zdroje a vyhodnocení provozu. Postup práce vypadá takto:

1. Napájecí zdroj je odpojen od elektrické sítě.
2. Z externího zdroje je na sedmý pin mikroobvodu přivedeno napětí větší než 16 V. V tomto okamžiku by se měl mikroobvod spustit. Upozorňujeme, že čip nezačne fungovat, dokud napětí nepřekročí 16 V.
3. Pomocí osciloskopu nebo voltmetru musíte změřit napětí na osmém kolíku. Mělo by to být +5V.
4. Ujistěte se, že napětí na kolíku 8 je stabilní. Pokud snížíte napájecí napětí pod 16 V, pak proud na osmém pinu zmizí.
5. Osciloskopem změřte napětí na čtvrtém kolíku. Pokud prvek funguje správně, graf zobrazí pulzy ve tvaru pilových zubů.
6. Změňte napětí zdroje - frekvence a amplituda signálu na čtvrtém pinu zůstane nezměněna.
7. Osciloskopem zkontrolujte, zda jsou na šesté noze obdélníkové impulsy.

Pouze pokud jsou všechny výše popsané signály přítomny a chovají se tak, jak by měly, můžeme mluvit o provozuschopnosti mikroobvodu. Doporučuje se však zkontrolovat provozuschopnost výstupních obvodů - dioda, rezistory, zenerova dioda. Pomocí těchto prvků jsou generovány signály pro proudovou ochranu. Při rozbití selhávají.

Spínané zdroje na čipu

Pro přehlednost je třeba zvážit popis činnosti napájecího zdroje na UC3842. Poprvé se začal používat v domácích spotřebičích ve druhé polovině 90. let. Oproti všem konkurentům má jasnou výhodu – nízkou cenu. Navíc spolehlivost a účinnost nejsou horší. K sestavení kompletního nejsou potřeba prakticky žádné další komponenty. Vše je provedeno „vnitřními“ prvky mikroobvodu.

Prvek může být vyroben v jednom ze dvou typů pouzdra - SOIC-14 nebo SOIC-8. Ale často můžete najít úpravy provedené v balíčcích DIP-8. Je třeba poznamenat, že poslední čísla (8 a 14) označují počet kolíků mikroobvodu. Je pravda, že zde není příliš mnoho rozdílů - pokud má prvek 14 pinů, jsou jednoduše přidány piny pro připojení země, napájení a koncového stupně. Na mikroobvodu jsou zabudovány stabilizované pulzní zdroje s PWM modulací. K zesílení signálu je zapotřebí tranzistor MOS.

Zapnutí čipu

Nyní musíme zvážit popis, princip činnosti a připojovací obvody UC3842. Napájecí zdroje obvykle neuvádějí parametry mikroobvodu, takže je třeba se obrátit na speciální literaturu - datové listy. Velmi často se můžete setkat s obvody, které jsou určeny pro napájení ze sítě střídavého proudu 110-120 V. Ale jen s pár úpravami můžete zvýšit napájecí napětí na 220 V.

Za tímto účelem jsou v napájecím obvodu na UC3842 provedeny následující změny:

1. Vymění se sestava diod, která je umístěna na vstupu napájecího zdroje. Je nutné, aby nový diodový můstek pracoval při zpětném napětí 400 V nebo více.
2. Vymění se elektrolytický kondenzátor, který je umístěn v silovém obvodu a slouží jako filtr. Instaluje se za diodový můstek. Je nutné nainstalovat podobný, ale s provozním napětím 400 V a vyšším.
3. Jmenovitá hodnota v napájecím obvodu se zvýší na 80 kOhm.
4. Zkontrolujte, zda výkonový tranzistor může pracovat při napětí mezi kolektorem a zdrojem 600 V. Lze použít tranzistory BUZ90.

Článek je zobrazen na UC3842. má řadu funkcí, které je třeba vzít v úvahu při navrhování a opravách napájecích zdrojů.

Vlastnosti mikroobvodu

Pokud dojde ke zkratu v obvodu sekundárního vinutí, pak při poruše diod nebo kondenzátorů začne narůstat ztráta elektřiny v pulzním transformátoru. Může se také ukázat, že pro normální fungování mikroobvodu není dostatečné napětí. Během provozu je slyšet charakteristický „cinkavý“ zvuk, který vychází z pulzního transformátoru.

Vzhledem k popisu, principu činnosti a schématu zapojení UC3842 je obtížné ignorovat funkce opravy. Je docela možné, že důvodem chování transformátoru není porucha jeho vinutí, ale porucha kondenzátoru. K tomu dochází v důsledku selhání jedné nebo více diod, které jsou součástí napájecího obvodu. Pokud však dojde k poruše tranzistoru s efektem pole, je nutné zcela vyměnit mikroobvod.

UC3845
PRINCIP FUNGOVÁNÍ

Upřímně řečeno, nebylo možné porazit UC3845 poprvé - sebevědomí hrálo krutý vtip. Nicméně, moudrý se zkušenostmi, rozhodl jsem se na to konečně přijít - čip není tak velký - jen 8 nohou. Zvláštní poděkování bych chtěl vyjádřit svým odběratelům, kteří nezůstali stranou a poskytli vysvětlení, dokonce poslali e-mailem poměrně podrobný článek a kus modelu v Microcap. DĚKUJI MNOHOKRÁT .
Pomocí zaslaných odkazů a materiálů jsem seděl večer nebo dva a obecně všechny hádanky do sebe zapadaly, i když se ukázalo, že některé buňky byly prázdné. Ale nejdřív...
Nebylo možné sestavit analog UC3845 pomocí logických prvků v Microcap 8 a 9 - logické prvky jsou přísně připojeny k pětivoltovému napájení a tyto simulátory mají chronické potíže s vlastní oscilací. Microcap 11 ukázal stejné výsledky:

Zbývala jediná možnost – Multisim. Verze 12 byla dokonce nalezena i s lokalizací. Multisim jsem VELMI dlouho nepoužíval, takže jsem musel makat. První, co mě potěšilo, bylo, že Multisim má samostatnou knihovnu pro pětivoltovou logiku a samostatnou knihovnu pro patnáctivoltovou logiku. Obecně platí, že se smutkem napůl se to ukázalo jako víceméně funkční varianta, která vykazovala známky života, ale nechtěla fungovat přesně tak, jak se skutečný mikroobvod chová, bez ohledu na to, jak moc jsem se ho snažil přesvědčit . Za prvé, modely neměří úroveň vzhledem ke skutečné nule, takže by musel být zaveden další zdroj záporného předpětí. Ale v tomto případě by museli podrobně vysvětlit, co to je a proč, ale chtěl jsem být co nejblíže skutečnému mikroobvodu.

Když jsem se prohrabal internetem, našel jsem hotové schéma, ale pro Multisim 13. Stáhl jsem si možnost 14, otevřel model a dokonce to fungovalo, ale radost netrvala dlouho. Navzdory přítomnosti dvanáctého a čtrnáctého Multisimu samotného mikroobvodu UC3845 a jeho analogů v samotných knihovnách se rychle ukázalo, že model mikroobvodu neumožňuje vypracovat VŠECHNY možnosti pro zapnutí tohoto mikroobvodu. Zejména omezování proudu a úprava výstupního napětí funguje celkem spolehlivě (i když často vypadává ze simulace), ale mikroobvod se odmítal smířit s použitím aplikace zemní chyby na výstup zesilovače.

Obecně platí, že i když se vozík pohyboval, nedojel daleko. Zbývala jediná možnost - vytisknout si datasheet na UC3845 a desku s kabeláží. Abych se nenechal unést simulací zátěže a simulací proudového omezování, rozhodl jsem se postavit mikrobooster a pomocí něj zkontrolovat, co se vlastně děje s mikroobvodem pod tou či onou variantou zařazení a použití.
Nejprve malé vysvětlení:
Mikroobvod UC3845 si opravdu zaslouží pozornost konstruktérů napájecích zdrojů různých výkonů a účelů, má řadu téměř analogů. Téměř proto, že při výměně čipu na desce nemusíte měnit nic jiného, ​​ale změny okolní teploty mohou způsobit problémy. A některé dílčí možnosti nelze jako přímou náhradu použít vůbec.

Na základě výše uvedené tabulky je zřejmé, že UC3845 není zdaleka nejlepší verzí tohoto mikroobvodu, protože jeho spodní teplotní limit je omezen na nula stupňů. Důvod je celkem jednoduchý – ne každý skladuje svářečku ve vytápěné místnosti a nastává situace, kdy potřebujete něco svařit mimo sezónu, ale svářečka se buď nezapne, nebo prostě exploduje. ne, na cáry, dokonce i kusy výkonových tranzistorů pravděpodobně nevyletí, ale svařování v žádném případě nebude a svářeč potřebuje také opravy. Po prolistování Aliho jsem dospěl k závěru, že problém je zcela řešitelný. UC3845 je samozřejmě populárnější a v prodeji jich je více, ale UC2845 je také v prodeji:

UC2845 je samozřejmě o něco dražší, ale každopádně je levnější než JEDEN výkonový tranzistor, takže jsem osobně objednal desítku UC2845 i přes to, že na skladě je ještě 8 kusů UC3845. No, jak chceš.
Nyní můžeme mluvit o samotném mikroobvodu, přesněji o principu jeho fungování. Na obrázku níže je blokové schéma UC3845, tzn. s vnitřním spouštěčem, který nedovolí, aby trvání řídicího impulsu bylo delší než 50 % doby:

Mimochodem, pokud kliknete na obrázek, otevře se na nové kartě. Není úplně pohodlné přeskakovat mezi kartami, ale v každém případě je to pohodlnější než otáčením kolečka myši tam a zpět a vracet se k obrázku, který šel nahoru.
Čip zajišťuje duální řízení napájecího napětí. COMP1 hlídá napájecí napětí jako takové a pokud je menší než nastavená hodnota, vydá povel, který vypne interní pětivoltový regulátor. Pokud napájecí napětí překročí spínací práh, vnitřní stabilizátor se odblokuje a mikroobvod se spustí. Druhým prvkem dohlížejícím na napájení je prvek DD1, který v případech, kdy se referenční napětí liší od normy, produkuje na svém výstupu logickou nulu. Tato nula jde do invertoru DD3 a transformovaná na logickou jedničku jde do logického OR DD4. Téměř ve všech blokových diagramech má tento jednoduše inverzní vstup, ale měnič jsem vzal mimo tento logický prvek - je snazší pochopit princip fungování.
Logický prvek OR funguje na principu určení přítomnosti logické jedničky na libovolném jeho vstupu. Proto se nazývá OR - pokud je na vstupu 1 logická jednička, OR na vstupu 2, OR na vstupu 3, OR na vstupu 4, pak výstup prvku bude logický.
Když se na prvním vstupu této sčítačky všech řídicích signálů objeví logická jednička, objeví se na jejím přímém výstupu logická jednička a na inverzním výstupu logická nula. V souladu s tím se horní tranzistor budiče uzavře a spodní se otevře, čímž se uzavře výkonový tranzistor.
V tomto stavu bude mikroobvod, dokud referenční analyzátor výkonu nedá povolení k činnosti a na jeho výstupu se neobjeví logická jednotka, která za měničem DD3 odblokuje výstupní prvek DD4.
Řekněme, že naše napájení je normální a mikroobvod začne fungovat. Hlavní oscilátor začne generovat řídicí impulsy. Frekvence těchto impulsů závisí na hodnotách frekvenčního rezistoru a kondenzátoru. Je zde drobný rozpor. Rozdíl se nezdá být velký, ale přesto existuje a je zde možnost získat něco, co není přesně to, co jste chtěli, a to velmi horké zařízení, kdy je „rychlejší“ mikroobvod od jednoho výrobce nahrazen pomalejším . Nejkrásnější obrázek závislosti frekvence na odporu rezistoru a kapacitě kondenzátoru je od Texas Instruments:

U jiných výrobců je to trochu jinak:

Závislost frekvence na hodnotách RC Fairchild mikroobvodu

Závislost frekvence na jmenovitých hodnotách RC mikroobvodu od STMicroelectronics

Závislost frekvence na jmenovitých hodnotách RC mikroobvodu od UNISONIC TECHNOLOGIES CO

Generátor hodin vytváří poměrně krátké impulsy ve formě logické jednotky. Tyto impulsy jsou rozděleny do tří bloků:
1. Stejná koncová sčítačka DD4
2. D-spoušť DD2
3. RS spoušť na DD5
Spoušť DD2 je k dispozici pouze v mikroobvodech podřady 44 a 45. Právě to zabraňuje tomu, aby se doba trvání řídicího impulzu prodloužila o více než 50 % periody, protože s každou příchozí hranou logické jednotky z generátoru hodin se změní svůj stav na opačný. Tímto způsobem rozdělí frekvenci na dvě, čímž vytvoří nuly a jedničky se stejnou dobou trvání.
To se děje poměrně primitivním způsobem - s každou hranou, která dorazí na hodinový vstup C, si spoušť zapíše informaci umístěnou na informačním vstupu D a vstup D je připojen k inverznímu výstupu mikroobvodu. Díky vnitřnímu zpoždění se zaznamená invertovaná informace. Například invertující výstup má úroveň logické nuly. Když hrana impulsu dorazí na vstup C, spoušť stihne zaznamenat tuto nulu, než se nula objeví na jejím přímém výstupu. Pokud je přímý výstup nulový, pak bude inverzní výstup logický. S příchodem další hrany hodinového pulsu už do sebe spoušť zapíše logickou jednotku, která se po nějakých nanosekundách objeví na výstupu. Zápis logické jedničky vede k tomu, že se na inverzním výstupu spouštěče objeví logická nula a proces se začne opakovat od další hrany hodinového pulsu.

Z tohoto důvodu mají mikroobvody UC3844 a UC3845 výstupní frekvenci, která je 2krát nižší než u UC3842 a UC3843 - je sdílena spouští.
Když první impuls vstoupí na vstup nastavení jednotky RS triggeru DD5, přepne spouštěč do stavu, kdy jeho přímý výstup je logická jednička a jeho inverzní výstup je nulový. A dokud se na vstupu R neobjeví jednička, bude spoušť DD5 v tomto stavu.
Předpokládejme, že nemáme žádné řídicí signály zvenčí, pak se na výstupu chybového zesilovače OP1 objeví napětí blízko referenčního napětí - neexistuje žádná zpětná vazba, invertující vstup je ve vzduchu a neinvertující vstup je napájen referenčním napětím 2,5 V.
Zde udělám hned rezervaci - osobně jsem byl tímto chybovým zesilovačem poněkud zmaten, ale po pečlivějším prostudování datasheetu a díky strkáním nosů předplatitelů se ukázalo, že výstup tohoto zesilovače není úplně tradiční. V koncovém stupni OP1 je pouze jeden tranzistor spojující výstup se společným vodičem. Kladné napětí generuje generátor proudu, když je tento tranzistor mírně otevřený nebo zcela uzavřený.
Z výstupu OP1 prochází napětí jakýmsi omezovačem a děličem napětí 2R-R. Tato stejná sběrnice má navíc napěťový limit 1 volt, takže za žádných podmínek více než jeden volt nedosáhne invertujícího vstupu OP2.
OP2 je v podstatě komparátor, který porovnává napětí na svých vstupech, ale komparátor je také ošemetný - běžný operační zesilovač nemůže porovnávat tak nízká napětí - od skutečné nuly po jeden volt. Konvenční operační zesilovač potřebuje buď vyšší vstupní napětí, nebo zápornou stranu napájecího napětí, tzn. bipolární napětí. Stejný komparátor se poměrně snadno vyrovná s analýzou těchto napětí, je možné, že uvnitř jsou nějaké předpětí, ale o schéma zapojení se ve skutečnosti nestaráme.
Obecně OP2 porovnává napětí přicházející z výstupu chybového zesilovače, přesněji řečeno zbývající napětí, které se získá po průchodu děličem, s napětím na třetím pinu mikroobvodu (myšleno pouzdro DIP-8).
Ale v tuto chvíli nemáme na třetím pinu vůbec nic a na invertující vstup je přivedeno kladné napětí. Přirozeně jej komparátor invertuje a na svém výstupu vytvoří čistou logickou nulu, což nijak neovlivní stav RS triggeru DD5.
V důsledku toho, co se děje, máme logickou nulu na prvním vstupu shora, DD4, protože naše napájení je normální, na druhém vstupu máme krátké impulsy z generátoru hodin, na třetím vstupu máme impulsy z D-flip-flopu DD2, které mají stejnou dobu trvání nula a jedna . Na a na čtvrtém vstupu máme logickou nulu z RS triggeru DD5. Výsledkem je, že výstup logického prvku bude zcela opakovat impulsy generované D-spouštěčem DD2. Jakmile se tedy na přímém výstupu DD4 objeví logická jednička, otevře se tranzistor VT2. Současně bude mít inverzní výstup logickou nulu a tranzistor VT1 bude uzavřen. Jakmile se na výstupu DD4 objeví logická nula, VT2 se uzavře a inverzní výstup DD4 otevře VT1, což bude důvodem pro otevření výkonového tranzistoru.
Proud, který VT1 a VT2 vydrží, je jeden ampér, takže tento mikroobvod může úspěšně ovládat relativně výkonné tranzistory MOSFET bez dalších ovladačů.
Abychom přesně pochopili, jak jsou procesy probíhající v napájecím zdroji regulovány, byl sestaven nejjednodušší zesilovač, protože vyžaduje nejmenší počet částí vinutí. Vzal se první ZELENÝ prsten, který se dostal pod ruku a bylo na něj namotano 30 závitů. Množství se vůbec nepočítalo, navinula se jen jedna vrstva vinutí a nic víc. O spotřebu jsem se nebál - mikroobvod pracuje v širokém rozsahu frekvencí a pokud začnete s frekvencemi pod 100 kHz, bude to stačit na to, aby se zabránilo vstupu jádra do saturace.

Výsledkem byl následující posilovací obvod:

Všechny vnější prvky mají předponu out, což znamená, že jsou MIMO detaily mikroobvodu.
Okamžitě popíšu, co je na tomto diagramu a proč.
VT1 - základna je v podstatě ve vzduchu, konce jsou připájeny na desce pro nasazení propojek, tzn. základna je spojena buď se zemí nebo s pilou generovanou samotným čipem. Na desce není rezistor Rout 9 - dokonce mi chyběla jeho nutnost.
Optočlen Uout 1 používá chybový zesilovač OP1 k úpravě výstupního napětí, míra ovlivnění je regulována odporem Rout 2. Optočlen Uout 2 ovládá výstupní napětí obcházením chybového zesilovače, míra ovlivnění je regulována odporem Rout 4. Rout 14 je odpor pro měření proudu, speciálně odebraný na 2 Ohmy, aby nedošlo k odstranění výkonového tranzistoru. Cesta 13 - úprava prahu proudového limitu. No, cesta 8 - úprava frekvence hodin samotného ovladače.

Výkonový tranzistor je něco, co bylo připájeno z kdysi opravovaného měniče v autě - jedno rameno se rozsvítilo, vyměnil jsem všechny tranzistory (proč VŠECHNY odpověď je ZDE), a to je takříkajíc kapitulace. Takže nevím, co to je - nápis je velmi opotřebovaný, obecně je to něco jako 40-50 ampérů.
Zatížení typu Rout 15 - 2 W při 150 Ohm, ale 2 W se ukázalo být málo. Musíte buď zvýšit odpor, nebo zvýšit výkon rezistoru - začne smrdět, pokud funguje 5-10 minut.
VDout 1 - pro vyloučení vlivu hlavního napájení na provoz regulátoru (zdá se, že HER104 byl hit), VDout 2 - HER308, dobře, aby okamžitě nezhasl, pokud se něco pokazí.
Potřebu rezistoru R9 jsem si uvědomil, když už byla deska zapájená. V zásadě bude tento rezistor stále potřeba vybrat, ale to je čistě volitelné pro ty, kteří se OPRAVDU chtějí zbavit reléové metody stabilizace naprázdno. Více o tom trochu později, ale prozatím jsem přilepil tento odpor na stranu kolejí:

První start - motory VŠECHNO interlineární konektory musí být připojeny k zemi, to znamená, že nemají vliv na obvod. Motor Rout 8 je instalován tak, že odpor tohoto rezistoru je 2-3 kOhm, protože kondenzátor je 2,2 nF, frekvence by měla být asi 300-lichých kHz, takže na výstupu UC3845 se dostaneme někde kolem 150 kHz .

Kontrolujeme frekvenci na výstupu samotného mikroobvodu - to je přesnější, protože signál není zanesen rázovými procesy z induktoru. Abychom potvrdili rozdíly mezi frekvencí generování a frekvencí konverze, otočíme žlutý paprsek na pin 4 a uvidíme, že frekvence je 2krát vyšší. Samotná pracovní frekvence se ukázala být 146 kHz:

Nyní zvýšíme napětí na optočlenu LED Uout 1, abychom řídili změnu stabilizačních režimů. Zde je třeba připomenout, že jezdec rezistoru Rout 13 je ve schématu na spodní pozici. K základně VT1 je také přiveden společný vodič, tzn. Na pinu 3 se neděje absolutně nic a komparátor OP2 nereaguje na neinvertující vstup.
Postupným zvyšováním napětí na LED optočlenu je zřejmé, že řídicí impulsy jednoduše začnou mizet. Změnou skenování to bude nejjasnější. Děje se tak proto, že OP2 pouze sleduje, co se děje na svém invertujícím vstupu a jakmile výstupní napětí OP1 klesne pod prahovou hodnotu, OP2 vytvoří na svém výstupu logickou jedničku, která nastaví trigger DD5 na nulu. Přirozeně, ale na inverzním výstupu spouště se objeví logická jednička, která blokuje koncovou sčítačku DD4. Tím se mikroobvod úplně zastaví.

Booster je ale zatížen, proto výstupní napětí začne klesat, LED Uout 1 začne snižovat jas, tranzistor Uout 1 se uzavře a OP1 začne zvyšovat své výstupní napětí a jakmile překročí práh odezvy OP2, mikroobvod se spustí znovu.
Tímto způsobem je stabilizováno výstupní napětí v reléovém režimu, tzn. mikroobvod generuje řídicí impulsy v dávkách.
Přivedením napětí na LED optočlenu Uout 2 se tranzistor tohoto optočlenu mírně otevře, což má za následek pokles napětí dodávaného do komparátoru OP2, tzn. procesy úprav se opakují, ale OP1 se jich již neúčastní, tzn. obvod je méně citlivý na změny výstupního napětí. Díky tomu mají pakety řídicích impulsů stabilnější trvání a obraz se zdá příjemnější (i osciloskop je synchronizován):

Odpojíme napětí z LED Uout 2 a pro každý případ zkontrolujeme přítomnost pily na horní svorce R15 (žlutý paprsek):

Amplituda je o něco větší než volt a tato amplituda nemusí stačit, protože na obvodu jsou děliče napětí. Pro každý případ odšroubujeme jezdec ladicího rezistoru R13 do horní polohy a kontrolujeme, co se děje na třetím pinu mikroobvodu. V zásadě byly naděje plně oprávněné - amplituda nestačí k zahájení omezování proudu (žlutý paprsek):

Pokud induktorem neprochází dostatečný proud, znamená to buď mnoho závitů, nebo vysokou frekvenci. Převíjení je příliš líné, protože deska má trimovací rezistor Rout8 pro úpravu frekvence. Otáčíme jeho regulátorem, dokud není na pinu 3 regulátoru získána požadovaná amplituda napětí.
Teoreticky, jakmile je dosaženo prahové hodnoty, to znamená, jakmile amplituda napětí na kolíku 3 nepřesáhne jeden volt, doba trvání řídicího impulsu se začne omezovat, protože regulátor již začíná myslím, že proud je příliš vysoký a vypne výkonový tranzistor.
Ve skutečnosti se to začíná dít při frekvenci asi 47 kHz a další snížení frekvence nemělo prakticky žádný vliv na trvání řídicího impulsu.

Charakteristickým rysem UC3845 je, že řídí průtok výkonovým tranzistorem téměř při každém provozním cyklu, a nikoli průměrnou hodnotu, jako to dělá například TL494, a pokud je napájecí zdroj navržen správně, nikdy nebude možné poškození výkonového tranzistoru...
Nyní zvedáme frekvenci, dokud proudové omezení přestane mít vliv, nicméně uděláme rezervu - nastavíme přesně na 100 kHz. Modrý paprsek stále ukazuje řídicí impulzy, ale dáme žlutý na LED optočlenu Uout 1 a začneme otáčet knoflíkem trimru rezistoru. Nějakou dobu vypadá oscilogram stejně jako při prvním experimentu, ale také se objevuje rozdíl, po překročení kontrolního prahu se doba trvání pulzů začíná zkracovat, tedy ke skutečné regulaci dochází pulsně šířkovou modulací. A to je jen jeden z triků tohoto mikroobvodu - jako referenční pila pro srovnání používá pilku, která je vytvořena na proud omezujícím rezistoru R14 a vytváří tak na výstupu stabilizované napětí:

Totéž se stane, když se zvýší napětí na optočlenu Uout 2, i když v mé verzi nebylo možné získat stejně krátké impulsy jako poprvé - jas LED optočlenu nestačil a byl jsem líný snižovat odporová trasa 3.
Každopádně k PWM stabilizaci dochází a je celkem stabilní, ale pouze za přítomnosti zátěže, tzn. vzhled pily, i když nemá velký význam, na kolíku 3 ovladače. Bez této pily bude stabilizace provedena v reléovém režimu.
Nyní přepneme základnu tranzistoru na kolík 4, ​​čímž násilně přivedeme pilu na kolík 3. Není zde žádné velké klopýtnutí - pro tuto fintu budete muset vybrat odpor Rout 9, protože amplituda prachu a úroveň konstantní složky se mi ukázala být poněkud příliš velká.

Nyní je však zajímavější samotný princip činnosti, takže jej zkontrolujeme spuštěním trimru Rout 13 na zem a začneme otáčet Rout 1.
Dochází ke změnám v délce trvání řídicího impulsu, ale nejsou tak výrazné, jak bychom si přáli – velká konstantní složka působí silně. Pokud chcete tuto možnost začlenění využít, musíte si důkladněji rozmyslet, jak ji správně uspořádat. Obrázek na osciloskopu je následující:

Při dalším zvýšení napětí na LED optočlenu dojde k poruše v režimu činnosti relé.
Nyní můžete zkontrolovat nosnost posilovače. K tomu zavádíme omezení výstupního napětí, tzn. Přiveďte malé napětí na LED Uout 1 a snižte provozní frekvenci. Sociogram jasně ukazuje, že žlutý paprsek nedosahuje úrovně jednoho voltu, tzn. Neexistuje žádný aktuální limit. Omezení je zajištěno pouze úpravou výstupního napětí.
Paralelně se zatěžovacím rezistorem Rour 15 instalujeme další 100 Ohmový rezistor a na oscilogramu je zřetelně vidět prodloužení doby trvání řídicího impulsu, což vede k prodloužení doby akumulace energie v induktoru a jejímu následnému uvolnění do tlumivky. zatížení:

Není také těžké si všimnout, že zvýšením zátěže se zvyšuje i amplituda napětí na kolíku 3, protože se zvyšuje proud protékající výkonovým tranzistorem.
Zbývá vidět, co se stane na odtoku ve stabilizačním režimu a při jeho úplné nepřítomnosti. Natočíme modrý paprsek na kolektor tranzistoru a odstraníme zpětnovazební napětí z LED. Oscilogram je velmi nestabilní, jelikož osciloskop nedokáže určit, s jakou hranou se má synchronizovat - po pulsu dochází k poměrně slušnému „chvění“ samoindukce. Výsledkem je následující obrázek.

Mění se i napětí na zatěžovacím rezistoru, ale GIF dělat nebudu - stránka je už teď dost „těžká“, takže s plnou odpovědností prohlašuji, že napětí na zátěži se rovná napětí maximální hodnota na obrázku výše mínus 0,5 voltu.

Shrňme si to

UC3845 je univerzální samotaktovací ovladač pro jednopólové měniče napětí, může pracovat v měničích typu flyback i forward.
Může pracovat v režimu relé, může pracovat v plnohodnotném režimu stabilizátoru napětí PWM s omezením proudu. Je to právě omezení, protože při přetížení mikroobvod přejde do režimu stabilizace proudu, jehož hodnotu určuje návrhář obvodu. Pro každý případ malý znak ukazující závislost maximálního proudu na hodnotě omezovacího odporu:

Pro plnou regulaci napětí PWM vyžaduje IC zátěž, protože používá rampové napětí k porovnání s řízeným napětím.
Stabilizaci napětí lze organizovat třemi způsoby, ale jeden z nich vyžaduje další tranzistor a několik rezistorů, což je v rozporu se vzorcem MÉNĚ DÍLŮ – VĚTŠÍ SPOLEHLIVOST, takže za základní lze považovat dvě metody:
Použití integrovaného zesilovače chyb. Zpětnovazební optočlenový tranzistor je v tomto případě kolektorem připojen na referenční napětí 5 voltů (vývod 8) a emitor dodává napětí na invertující vstup tohoto zesilovače přes rezistor OS. Tato metoda se doporučuje pro zkušenější konstruktéry, protože pokud je zesílení chybového zesilovače vysoké, může dojít k jeho vybuzení.
Bez použití integrovaného zesilovače chyb. V tomto případě je kolektor regulačního optočlenu připojen přímo na výstup chybového zesilovače (pin 1) a emitor je připojen ke společnému vodiči. Na společný vodič je připojen i vstup chybového zesilovače.
Princip činnosti PWM je založen na sledování průměrného výstupního napětí a maximálního proudu. Jinými slovy, pokud se naše zátěž sníží, výstupní napětí se zvýší a amplituda pily na rezistoru pro měření proudu klesá a doba trvání pulzu se zkracuje, dokud se neobnoví ztracená rovnováha mezi napětím a proudem. Se zvyšujícím se zatížením se řízené napětí snižuje a proud se zvyšuje, což vede k prodloužení doby trvání řídicích impulsů.

Uspořádat proudový stabilizátor na mikroobvodu je poměrně snadné a řízení protékajícího proudu je řízeno v každém cyklu, což zcela eliminuje přetížení výkonového stupně při správném výběru výkonového tranzistoru a proudového omezení, popř. přesně, měřicí odpor instalovaný u zdroje tranzistoru s efektem pole. Právě tato skutečnost způsobila, že UC3845 je nejoblíbenější při navrhování domácích svařovacích strojů.
UC3845 má poměrně vážný „rake“ - výrobce nedoporučuje používat mikroobvod při teplotách pod nulou, takže při výrobě svařovacích strojů by bylo logičtější použít UC2845 nebo UC1845, ale ty jsou v určitém nedostatku. UC2845 je o něco dražší než UC3845, ne tak katastrofálně, jak tuzemští prodejci uváděli (ceny v rublech k 1. březnu 2017).

Frekvence mikroobvodů XX44 a XX45 je 2krát menší než hodinová frekvence a koeficient plnění nemůže překročit 50%, pak je nejvýhodnější pro převodníky s transformátorem. Mikroobvody XX42 a XX43 jsou však nejvhodnější pro stabilizátory PWM, protože doba trvání řídicího impulsu může dosáhnout 100%.

Nyní, když jsme pochopili princip fungování tohoto PWM regulátoru, můžeme se vrátit k návrhu svařovacího stroje založeného na něm...