Alimentatore switching (60W) basato su PWM UC3842. Un semplice alimentatore switching basato sul chip UC3842

Patata fritta UC3842(UC3843)- è un circuito controller PWM con feedback di corrente e tensione per il controllo di uno stadio chiave su un transistor MOS a canale n, garantendo lo scarico della sua capacità di ingresso con una corrente forzata fino a 0,7 A. Patata fritta SMPS il controller è costituito da una serie di microcircuiti UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) Controller PWM. Nucleo UC3842 specificamente progettato per il funzionamento a lungo termine con un numero minimo di componenti discreti esterni. Controllore PWM UC3842 Presenta un controllo preciso del ciclo di lavoro, compensazione della temperatura ed è a basso costo. Caratteristica UC3842è la capacità di operare entro un ciclo di lavoro del 100% (ad esempio UC3844 funziona con un fattore di riempimento fino al 50%.). Analogo domestico UC3842È 1114EU7. Alimentatori realizzati su un microcircuito UC3842 sono caratterizzati da maggiore affidabilità e facilità di esecuzione.

Differenze nella tensione di alimentazione tra UC3842 e UC3843:

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

Differenze nel ciclo di lavoro dell'impulso:

UC3842, UC3843__| 0% / 98%

Tsokolevka UC3842(UC3843) mostrato in Fig. 1

Lo schema di collegamento più semplice è mostrato in Fig. 2

Chip controller PWM ka3842 o UC3842 (uc2842)è il più comune quando si costruiscono alimentatori per apparecchiature domestiche e informatiche; viene spesso utilizzato per controllare un transistor chiave negli alimentatori a commutazione.

Principio di funzionamento dei microcircuiti ka3842, UC3842, UC2842

Il chip 3842 o 2842 è un convertitore PWM - modulazione di larghezza di impulso (PWM), utilizzato principalmente per funzionare in modalità DC-DC (converte una tensione costante di un valore in una tensione costante di un altro).

Consideriamo lo schema a blocchi dei microcircuiti serie 3842 e 2842:
Il pin 7 del microcircuito è alimentato con una tensione di alimentazione compresa tra 16 Volt e 34 Volt. Il microcircuito ha un trigger Schmidt integrato (UVLO), che accende il microcircuito se la tensione di alimentazione supera i 16 Volt e lo spegne se la tensione di alimentazione per qualche motivo scende al di sotto di 10 Volt. I microcircuiti della serie 3842 e 2842 sono inoltre dotati di protezione da sovratensione: se la tensione di alimentazione supera i 34 Volt, il microcircuito si spegne. Per stabilizzare la frequenza di generazione degli impulsi, il microcircuito ha al suo interno un proprio stabilizzatore di tensione da 5 volt, la cui uscita è collegata al pin 8 del microcircuito. Pin 5 massa (massa). Il pin 4 imposta la frequenza degli impulsi. Ciò si ottiene tramite il resistore R T e il condensatore CT collegati a 4 pin. - vedere lo schema di collegamento tipico di seguito.

Pin 6 – uscita degli impulsi PWM. 1 pin del chip 3842 viene utilizzato per il feedback, se su 1 pin. abbassare la tensione al di sotto di 1 Volt, quindi all'uscita (6 pin) del microcircuito la durata dell'impulso diminuirà, riducendo così la potenza del convertitore PWM. Il pin 2 del microcircuito, come il primo, serve a ridurre la durata degli impulsi di uscita; se la tensione sul pin 2 è superiore a +2,5 Volt, la durata dell'impulso diminuirà, il che a sua volta ridurrà la potenza di uscita.

Il microcircuito con il nome UC3842, oltre a UNITRODE, è prodotto da ST e TEXAS INSTRUMENT, analoghi di questo microcircuito sono: DBL3842 di DAEWOO, SG3842 di MICROSEMI/LINFINITY, KIA3842 di KES, GL3842 di LG, così come microcircuiti di altri aziende con lettere diverse (AS, MC, IP ecc.) e indice digitale 3842.

Schema di un alimentatore switching basato sul controller PWM UC3842

Diagramma schematico di un alimentatore switching da 60 watt basato su un controller PWM UC3842 e un interruttore di alimentazione basato su un transistor ad effetto di campo 3N80.

Chip controller PWM UC3842: scheda tecnica completa con possibilità di download gratuito in formato pdf o consultazione nel libro di consultazione online sui componenti elettronici sul sito Web

Circuiti e circuiti stampati di alimentatori basati su chip UC3842 e UC3843

I microcircuiti per la costruzione di alimentatori a commutazione della serie UC384x sono paragonabili in popolarità al famoso TL494. Sono prodotti in contenitori a otto pin e i circuiti stampati per tali alimentatori sono molto compatti e unilaterali. I circuiti per loro sono stati sottoposti a debug per molto tempo, tutte le funzionalità sono note. Pertanto, questi microcircuiti insieme a TOPSwitch possono essere consigliati per l'uso.

Quindi, il primo schema è un alimentatore da 80 W. Fonte:

In realtà, il diagramma è praticamente tratto dalla scheda tecnica.


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Il circuito stampato è abbastanza compatto.

File PCB: uc3842_pcb.lay6

In questo circuito, l'autore ha deciso di non utilizzare l'ingresso dell'amplificatore di errore a causa della sua elevata impedenza di ingresso per evitare interferenze. Invece, il segnale di feedback è collegato a un comparatore. Il diodo Schottky sul 6° pin del microcircuito impedisce possibili picchi di tensione di polarità negativa, che potrebbero essere dovuti alle caratteristiche del microcircuito stesso. Per ridurre le emissioni induttive nel trasformatore, il suo avvolgimento primario è sezionato ed è costituito da due metà separate da una secondaria. La massima attenzione dovrebbe essere prestata all'isolamento tra gli avvolgimenti. Quando si utilizza un nucleo con uno spazio vuoto al centro, l'interferenza esterna dovrebbe essere minima. Uno shunt di corrente con resistenza da 0,5 Ohm con il transistor 4N60 indicato nello schema limita la potenza a circa 75W. Lo smorzatore utilizza resistori SMD, che sono collegati in parallelo e in serie, perché Generano una potenza notevole sotto forma di calore. Questo soppressore può essere sostituito con un diodo e un diodo zener (soppressore) da 200 volt, ma dicono che ciò aumenterà la quantità di rumore impulsivo proveniente dall'alimentatore. Sul circuito stampato è stato aggiunto uno spazio per un LED, cosa che non si riflette nello schema. Dovresti anche aggiungere un resistore di carico parallelo all'uscita, perché Al minimo, l'alimentatore può comportarsi in modo imprevedibile. La maggior parte degli elementi di uscita sulla scheda sono installati verticalmente. L'alimentazione al microcircuito viene rimossa durante la corsa inversa, quindi quando si converte l'unità in una regolabile, è necessario modificare la fasatura dell'avvolgimento di potenza del microcircuito e ricalcolare il numero dei suoi giri, come per quello in avanti.

Il seguente schema e PCB provengono da questa fonte:

Le dimensioni della scheda sono leggermente più grandi, ma c'è spazio per un elettrolita di rete leggermente più grande.

Lo schema è quasi simile al precedente:

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Sulla scheda è installato un resistore di trim per regolare la tensione di uscita. Allo stesso modo, il chip è alimentato dall'avvolgimento di potenza al contrario, il che può portare a problemi con un'ampia gamma di regolazioni della tensione di uscita dell'alimentatore. Per evitare ciò, dovresti anche cambiare la fasatura di questo avvolgimento e alimentare il microcircuito in movimento in avanti.

File PCB: uc3843_pcb.dip

I microcircuiti della serie UC384x sono intercambiabili, ma prima di sostituirli è necessario verificare come viene calcolata la frequenza per un microcircuito specifico (le formule sono diverse) e qual è il ciclo di lavoro massimo: differiscono della metà.

Per calcolare gli avvolgimenti del trasformatore, è possibile utilizzare il programma Flyback 8.1. Il numero di giri dell'avvolgimento di potenza del microcircuito in movimento in avanti può essere determinato dal rapporto tra giri e volt.

L'articolo fornirà una descrizione, il principio di funzionamento e lo schema di collegamento dell'UC3842. Questo è un microcircuito che è un controller di larghezza di impulso. Ambito di applicazione: nei convertitori DC-DC. Utilizzando un microcircuito, è possibile creare un convertitore di tensione di alta qualità che può essere utilizzato negli alimentatori di varie apparecchiature.

Assegnazione dei pin del microcircuito (breve panoramica)

Per prima cosa devi considerare lo scopo di tutti i pin del microcircuito. La descrizione dell'UC3842 è simile alla seguente:

1. La tensione necessaria per il feedback viene fornita al primo pin del microcircuito. Ad esempio, se si abbassa la tensione a 1 V o meno, la durata dell'impulso sul pin 6 inizierà a diminuire in modo significativo.
2. Anche il secondo output è necessario per creare feedback. Tuttavia, a differenza del primo, è necessario applicargli una tensione superiore a 2,5 V per ridurre la durata dell'impulso. Ciò riduce anche la potenza.
3. Se al terzo pin viene applicata una tensione superiore a 1 V, gli impulsi smetteranno di apparire all'uscita del microcircuito.
4. Al quarto pin è collegato un resistore variabile: con il suo aiuto è possibile impostare la frequenza degli impulsi. Un condensatore elettrolitico è collegato tra questo terminale e la terra.
5. La quinta conclusione è generale.
6. Gli impulsi PWM vengono rimossi dal sesto pin.
7. Il settimo pin è destinato al collegamento dell'alimentazione nell'intervallo 16...34 V. Protezione da sovratensione integrata. Si prega di notare che il microcircuito non funzionerà a tensioni inferiori a 16 V.
8. Per stabilizzare la frequenza degli impulsi, viene utilizzato un dispositivo speciale che fornisce +5 V all'ottavo pin.

Prima di considerare i progetti pratici, è necessario studiare attentamente la descrizione, il principio di funzionamento e gli schemi di collegamento dell'UC3842.

Come funziona il microcircuito?

Ora dobbiamo considerare brevemente il funzionamento dell'elemento. Quando sull'ottava gamba appare una tensione continua di +5 V, il generatore OSC si avvia. Un impulso positivo di breve durata viene fornito agli ingressi trigger RS ​​e S. Quindi, dopo che viene dato un impulso, il trigger commuta e sull'uscita appare lo zero. Non appena l'impulso OSC inizia a diminuire, la tensione sugli ingressi diretti dell'elemento sarà zero. Ma ne apparirà uno logico sull'uscita invertente.

Questa unità logica consente al transistor di accendersi, in modo che la corrente elettrica inizi a fluire dalla fonte di alimentazione attraverso il circuito collettore-emettitore al sesto pin del microcircuito. Ciò dimostra che ci sarà un impulso aperto in uscita. E si fermerà solo quando al terzo pin viene applicata una tensione di 1 V o superiore.

Perché è necessario controllare il microcircuito?

Molti radioamatori che progettano e installano circuiti elettrici acquistano parti in grandi quantità. E non è un segreto che i luoghi di shopping più popolari siano i negozi online cinesi. Il costo dei prodotti è molte volte inferiore rispetto ai mercati radiofonici. Ma lì ci sono anche molti prodotti difettosi. Pertanto, è necessario sapere come testare l'UC3842 prima di iniziare a costruire il circuito. Ciò eviterà frequenti dissaldature della scheda.

Dove viene utilizzato il chip?

Il chip viene spesso utilizzato per assemblare alimentatori per monitor moderni. Sono utilizzati nei televisori e nei monitor a scansione in linea. Viene utilizzato per controllare i transistor che funzionano in modalità interruttore. Ma gli elementi falliscono abbastanza spesso. E il motivo più comune è il guasto dell'interruttore di campo controllato dal microcircuito. Pertanto, quando si progetta o ripara in modo indipendente un alimentatore, è necessario diagnosticare l'elemento.

Cosa ti serve per diagnosticare i guasti

Va notato che l'UC3842 è stato utilizzato esclusivamente nella tecnologia dei convertitori. E per il normale funzionamento dell'alimentatore, è necessario assicurarsi che l'elemento funzioni. Per la diagnostica saranno necessari i seguenti dispositivi:

1. Ohmmetro e voltmetro (andrà bene il multimetro digitale più semplice).
2. Oscilloscopio.
3. Sorgente di alimentazione stabilizzata in corrente e tensione. Si consiglia di utilizzare quelli regolabili con tensione di uscita massima di 20..30 V.

Se non si dispone di apparecchiature di misurazione, il modo più semplice per diagnosticare è controllare la resistenza di uscita e simulare il funzionamento del microcircuito quando si utilizza una fonte di alimentazione esterna.

Controllo della resistenza di uscita

Uno dei principali metodi diagnostici è misurare il valore di resistenza in uscita. Possiamo dire che questo è il modo più accurato per determinare i guasti. Si noti che in caso di guasto del transistor di potenza, verrà applicato un impulso ad alta tensione allo stadio di uscita dell'elemento. Per questo motivo il microcircuito fallisce. In uscita, la resistenza sarà infinitamente grande se l'elemento funziona correttamente.

La resistenza viene misurata tra i terminali 5 (terra) e 6 (uscita). Il dispositivo di misurazione (ohmmetro) si collega senza requisiti speciali: la polarità non ha importanza. Si consiglia di dissaldare il microcircuito prima di iniziare la diagnostica. Durante il guasto, la resistenza sarà pari a diversi ohm. Se si misura la resistenza senza saldare il microcircuito, il circuito gate-source potrebbe squillare. E non dimenticare che nel circuito di alimentazione dell'UC3842 è presente un resistore costante collegato tra terra e uscita. Se è presente, l'elemento avrà una resistenza di uscita. Pertanto, se la resistenza di uscita è molto bassa o uguale a 0, il microcircuito è difettoso.

Come simulare il funzionamento di un microcircuito

Quando si simula l'operazione, non è necessario saldare il microcircuito. Assicurati però di spegnere il dispositivo prima di iniziare il lavoro. Il controllo del circuito sull'UC3842 consiste nell'applicare tensione ad esso da una fonte esterna e valutare il funzionamento. La procedura di lavoro è la seguente:

1. L'alimentatore è scollegato dalla rete CA.
2. Al settimo pin del microcircuito viene fornita una tensione maggiore di 16 V. In questo momento il microcircuito dovrebbe avviarsi. Tieni presente che il chip non inizierà a funzionare finché la tensione non sarà superiore a 16 V.
3. Utilizzando un oscilloscopio o un voltmetro, è necessario misurare la tensione sull'ottavo pin. Dovrebbe essere +5 V.
4. Assicurarsi che la tensione sul pin 8 sia stabile. Se riduci la tensione di alimentazione al di sotto di 16 V, la corrente scomparirà all'ottavo pin.
5. Utilizzando un oscilloscopio, misurare la tensione sul quarto pin. Se l'elemento funziona correttamente, il grafico mostrerà impulsi a forma di dente di sega.
6. Modificare la tensione dell'alimentatore: la frequenza e l'ampiezza del segnale sul quarto pin rimarranno invariate.
7. Controlla con un oscilloscopio se ci sono impulsi rettangolari sulla sesta gamba.

Solo se tutti i segnali sopra descritti sono presenti e si comportano come dovrebbero, possiamo parlare della funzionalità del microcircuito. Ma si consiglia di verificare la funzionalità dei circuiti di uscita: diodo, resistori, diodo zener. Con l'aiuto di questi elementi vengono generati segnali per la protezione corrente. Falliscono quando si rompono.

Commutazione degli alimentatori su un chip

Per chiarezza, è necessario considerare la descrizione del funzionamento dell'alimentatore sull'UC3842. Ha iniziato ad essere utilizzato negli elettrodomestici nella seconda metà degli anni '90. Ha un chiaro vantaggio rispetto a tutti i concorrenti: basso costo. Inoltre, l'affidabilità e l'efficienza non sono inferiori. Per costruirne uno completo, praticamente non sono necessari componenti aggiuntivi. Tutto è fatto dagli elementi “interni” del microcircuito.

L'elemento può essere realizzato in uno dei due tipi di alloggiamento: SOIC-14 o SOIC-8. Ma spesso puoi trovare modifiche apportate ai pacchetti DIP-8. Va notato che gli ultimi numeri (8 e 14) indicano il numero di pin del microcircuito. È vero, non ci sono molte differenze: se l'elemento ha 14 pin, i pin vengono semplicemente aggiunti per collegare terra, alimentazione e stadio di uscita. Sul microcircuito sono integrati alimentatori stabilizzati a impulsi con modulazione PWM. Per amplificare il segnale è necessario un transistor MOS.

Accensione del chip

Ora dobbiamo considerare la descrizione, il principio di funzionamento e i circuiti di connessione dell'UC3842. Gli alimentatori di solito non indicano i parametri del microcircuito, quindi è necessario fare riferimento alla letteratura speciale - schede tecniche. Molto spesso si possono trovare circuiti progettati per essere alimentati da una rete di corrente alternata di 110-120 V. Ma con poche modifiche è possibile aumentare la tensione di alimentazione a 220 V.

Per fare ciò, vengono apportate le seguenti modifiche al circuito di alimentazione dell'UC3842:

1. Il gruppo diodi, che si trova all'ingresso della fonte di alimentazione, viene sostituito. È necessario che il nuovo ponte a diodi funzioni con una tensione inversa di 400 V o più.
2. Viene sostituito il condensatore elettrolitico che si trova nel circuito di alimentazione e funge da filtro. Installato dopo il ponte a diodi. È necessario installarne uno simile, ma con una tensione operativa di 400 V e superiore.
3. Il valore nominale nel circuito di alimentazione aumenta a 80 kOhm.
4. Controllare se il transistor di potenza può funzionare con una tensione tra drain e source di 600 V. È possibile utilizzare transistor BUZ90.

L'articolo è mostrato su UC3842. ha una serie di caratteristiche che devono essere prese in considerazione durante la progettazione e la riparazione degli alimentatori.

Caratteristiche del microcircuito

Se c'è un cortocircuito nel circuito dell'avvolgimento secondario, quando i diodi o i condensatori si rompono, la perdita di elettricità nel trasformatore di impulsi inizia ad aumentare. Potrebbe anche risultare che non ci sia abbastanza tensione per il normale funzionamento del microcircuito. Durante il funzionamento si sente un caratteristico rumore metallico proveniente dal trasformatore di impulsi.

Considerando la descrizione, il principio di funzionamento e lo schema di collegamento dell'UC3842, è difficile ignorare le caratteristiche di riparazione. È del tutto possibile che la ragione del comportamento del trasformatore non sia un guasto del suo avvolgimento, ma un malfunzionamento del condensatore. Ciò accade a causa del guasto di uno o più diodi inclusi nel circuito di alimentazione. Ma se si verifica una rottura del transistor ad effetto di campo, è necessario cambiare completamente il microcircuito.

UC3845
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Francamente, non è stato possibile sconfiggere l'UC3845 la prima volta: la fiducia in se stessi ha giocato uno scherzo crudele. Tuttavia, forte dell'esperienza, ho deciso di capirlo finalmente: il chip non è così grande - solo 8 gambe. Vorrei esprimere una gratitudine speciale ai miei abbonati, che non si sono fatti da parte e hanno dato alcune spiegazioni; hanno anche inviato via e-mail un articolo piuttosto dettagliato e un pezzo del modello in Microcap. GRAZIE MILLE .
Utilizzando i collegamenti e i materiali inviati, mi sono seduto per una o due sere e, in generale, tutti i puzzle si sono incastrati, anche se alcune celle si sono rivelate vuote. Ma prima le cose principali...
Non è stato possibile assemblare un analogo dell'UC3845 utilizzando gli elementi logici in Microcap 8 e 9: gli elementi logici sono strettamente collegati a un'alimentazione a cinque volt e questi simulatori hanno difficoltà croniche con l'auto-oscillazione. Microcap 11 ha mostrato gli stessi risultati:

Rimaneva solo un'opzione: Multisim. È stata trovata anche la versione 12 con una localizzazione. Non uso Multisim da MOLTO tempo, quindi ho dovuto armeggiare. La prima cosa che mi ha fatto piacere è che Multisim ha una libreria separata per la logica a cinque volt e una libreria separata per la logica a quindici volt. In generale, con il dolore a metà, si è rivelata un'opzione più o meno praticabile, che mostrava segni di vita, ma non voleva funzionare esattamente come si comporta un vero microcircuito, non importa quanto cercassi di persuaderlo . In primo luogo, i modelli non misurano il livello relativo allo zero reale, quindi dovrebbe essere introdotta un’ulteriore fonte di tensione di polarizzazione negativa. Ma in questo caso avrebbero dovuto spiegare in dettaglio di cosa si tratta e perché, ma volevo essere il più vicino possibile al vero microcircuito.

Dopo aver frugato in Internet, ho trovato uno schema già pronto, ma per Multisim 13. Ho scaricato l'opzione 14, ho aperto il modello e ha anche funzionato, ma la gioia non è durata a lungo. Nonostante la presenza nelle librerie stesse sia del dodicesimo che del quattordicesimo Multisim del microcircuito UC3845 stesso e dei suoi analoghi, è diventato subito chiaro che il modello del microcircuito non consente di elaborare TUTTE le opzioni per l'accensione di questo microcircuito. In particolare, la limitazione della corrente e la regolazione della tensione di uscita funzionano in modo abbastanza affidabile (anche se spesso non rientra nella simulazione), ma il microcircuito ha rifiutato di accettare l'uso di applicare un errore di terra all'uscita dell'amplificatore.

In generale, anche se il carro si muoveva, non andava lontano. Rimaneva solo un'opzione: stampare la scheda tecnica sull'UC3845 e una scheda con il cablaggio. Per non lasciarmi trasportare dalla simulazione del carico e dalla simulazione della limitazione di corrente, ho deciso di costruire un microbooster e di utilizzarlo per verificare cosa accade effettivamente al microcircuito con l'una o l'altra variante di inclusione e utilizzo.
Innanzitutto una piccola spiegazione:
Il microcircuito UC3845 merita davvero l'attenzione dei progettisti di alimentatori di varie potenze e scopi, ha un numero di quasi analoghi. Quasi perché quando si sostituisce un chip su una scheda non è necessario modificare nient’altro, ma i cambiamenti della temperatura ambiente possono causare problemi. Inoltre, alcune opzioni secondarie non possono essere utilizzate in alcun modo come sostituzione diretta.

Sulla base della tabella sopra, è chiaro che l'UC3845 è ben lungi dall'essere la versione migliore di questo microcircuito, poiché il suo limite di temperatura inferiore è limitato a zero gradi. Il motivo è abbastanza semplice: non tutti conservano una saldatrice in una stanza riscaldata ed è possibile una situazione in cui è necessario saldare qualcosa in bassa stagione, ma il saldatore non si accende o semplicemente esplode. no, non a brandelli, è improbabile che anche pezzi di transistor di potenza volino via, ma in ogni caso non ci saranno saldature e anche il saldatore necessita di riparazioni. Dopo aver sfogliato Ali, sono giunto alla conclusione che il problema è completamente risolvibile. Naturalmente, l'UC3845 è più popolare e ce ne sono altri in vendita, ma anche l'UC2845 è in vendita:

L'UC2845 è ovviamente un po' più costoso, ma in ogni caso è più economico di UN transistor di potenza, quindi personalmente ho ordinato una dozzina di UC2845 nonostante ci siano ancora 8 pezzi di UC3845 in magazzino. Bene, come desideri.
Ora possiamo parlare del microcircuito stesso, o più precisamente del principio del suo funzionamento. La figura seguente mostra lo schema a blocchi dell'UC3845, ovvero con un trigger interno che non consente che la durata dell'impulso di controllo sia superiore al 50% del periodo:

A proposito, se fai clic sull'immagine, si aprirà in una nuova scheda. Non è del tutto comodo passare da una scheda all'altra, ma in ogni caso è più comodo che girare la rotellina del mouse avanti e indietro, tornando all'immagine che era in alto.
Il chip fornisce un doppio controllo della tensione di alimentazione. COMP1 monitora la tensione di alimentazione in quanto tale e se è inferiore al valore impostato emette un comando che spegne il regolatore interno a cinque volt. Se la tensione di alimentazione supera la soglia di commutazione, lo stabilizzatore interno viene sbloccato e il microcircuito si avvia. Il secondo elemento che supervisiona l'alimentazione è l'elemento DD1 che, nei casi in cui la tensione di riferimento differisce dalla norma, produce uno zero logico in uscita. Questo zero va all'inverter DD3 e, trasformato in logico, va all'OR logico DD4. In quasi tutti gli schemi a blocchi, questo ha semplicemente un ingresso inverso, ma ho portato l'inverter fuori da questo elemento logico: è più facile capire il principio di funzionamento.
L'elemento logico OR funziona secondo il principio di determinare la presenza di un elemento logico in uno qualsiasi dei suoi ingressi. Ecco perché si chiama OR: se ce n'è uno logico sull'input 1, OR sull'input 2, OR sull'input 3, OR sull'input 4, allora l'output dell'elemento sarà logico.
Quando uno logico appare al primo ingresso di questo sommatore di tutti i segnali di controllo, uno logico apparirà alla sua uscita diretta e uno zero logico apparirà alla sua uscita inversa. Di conseguenza, il transistor del driver superiore verrà chiuso e quello inferiore si aprirà, chiudendo così il transistor di potenza.
Il microcircuito sarà in questo stato finché l'analizzatore di potenza di riferimento non darà il permesso di funzionare e alla sua uscita apparirà un'unità logica che, dopo l'inverter DD3, sblocca l'elemento di uscita DD4.
Diciamo che il nostro alimentatore è normale e il microcircuito inizia a funzionare. L'oscillatore principale inizia a generare impulsi di controllo. La frequenza di questi impulsi dipende dai valori del resistore e del condensatore di impostazione della frequenza. Qui c'è una leggera discrepanza. La differenza non sembra essere grande, ma esiste comunque e c'è la possibilità di ottenere qualcosa che non è esattamente quello che volevi, vale a dire un dispositivo molto caldo quando un microcircuito "più veloce" di un produttore viene sostituito con uno più lento . L'immagine più bella della dipendenza della frequenza dalla resistenza del resistore e dalla capacità del condensatore proviene da Texas Instruments:

Le cose sono leggermente diverse per gli altri produttori:

Dipendenza della frequenza dalle caratteristiche RC di un microcircuito Fairchild

Dipendenza della frequenza dalle caratteristiche RC di un microcircuito della STMicroelectronics

Dipendenza della frequenza dalle caratteristiche RC di un microcircuito di UNISONIC TECHNOLOGIES CO

Il generatore di clock produce impulsi abbastanza brevi sotto forma di unità logica. Questi impulsi sono divisi in tre blocchi:
1. Lo stesso sommatore finale DD4
2. D-trigger DD2
3. Trigger RS ​​su DD5
Il trigger DD2 è disponibile solo nei microcircuiti delle sottoserie 44 e 45. È questo che impedisce alla durata dell'impulso di controllo di superare il 50% del periodo, poiché ad ogni fronte in arrivo di un'unità logica dal generatore di clock si verifica cambia il suo stato in quello opposto. In questo modo divide la frequenza in due, formando degli zeri e degli uno di uguale durata.
Ciò avviene in un modo piuttosto primitivo: con ogni fronte che arriva all'ingresso dell'orologio C, il trigger scrive su se stesso le informazioni situate nell'ingresso informazioni D e l'ingresso D è collegato all'uscita inversa del microcircuito. A causa del ritardo interno, le informazioni vengono registrate invertite. Ad esempio, l'uscita invertente ha un livello zero logico. Quando il fronte dell'impulso arriva all'ingresso C, il trigger riesce a registrare questo zero prima che lo zero appaia sulla sua uscita diretta. Bene, se l'output diretto è zero, allora l'output inverso sarà logico. Con l'arrivo del fronte successivo dell'impulso di clock, il trigger scrive già in sé un'unità logica, che apparirà in uscita dopo alcuni nanosecondi. Scriverne uno logico porta alla comparsa di uno zero logico sull'uscita inversa del trigger e il processo inizierà a ripetersi dal fronte successivo dell'impulso di clock.

È per questo motivo che i microcircuiti UC3844 e UC3845 hanno una frequenza di uscita 2 volte inferiore a quella di UC3842 e UC3843: è condivisa dal trigger.
Quando il primo impulso entra nell'ingresso di impostazione dell'unità del trigger RS ​​DD5, commuta il trigger in uno stato in cui la sua uscita diretta è uno logico e la sua uscita inversa è zero. E finché non ne appare uno sull'ingresso R, il trigger DD5 sarà in questo stato.
Supponiamo di non avere segnali di controllo dall'esterno, quindi all'uscita dell'amplificatore di errore OP1 apparirà una tensione vicina alla tensione di riferimento - non c'è feedback, l'ingresso invertente è nell'aria e l'ingresso non invertente viene alimentato con una tensione di riferimento di 2,5 volt.
Qui effettuerò subito una prenotazione: personalmente sono rimasto un po 'confuso da questo errore dell'amplificatore, ma dopo aver studiato più attentamente la scheda tecnica e grazie al ficcare il naso agli abbonati, si è scoperto che l'uscita di questo amplificatore non è del tutto tradizionale. Nello stadio di uscita OP1 è presente un solo transistor che collega l'uscita al filo comune. Una tensione positiva viene generata da un generatore di corrente quando questo transistor è leggermente aperto o completamente chiuso.
Dall'uscita di OP1, la tensione passa attraverso una sorta di limitatore e partitore di tensione 2R-R. Inoltre, questo stesso bus ha un limite di tensione di 1 volt, in modo che in qualsiasi condizione non arrivi più di un volt all'ingresso invertente OP2.
OP2 è essenzialmente un comparatore che confronta le tensioni ai suoi ingressi, ma il comparatore è anche complicato (un amplificatore operazionale convenzionale non può confrontare tensioni così basse) da zero effettivo a un volt. Un amplificatore operazionale convenzionale necessita di una tensione di ingresso più elevata o di un lato negativo della tensione di alimentazione, ad es. tensione bipolare. Lo stesso comparatore affronta abbastanza facilmente l'analisi di queste tensioni, è possibile che all'interno siano presenti alcuni elementi di polarizzazione, ma a noi non interessa lo schema elettrico.
In generale, OP2 confronta la tensione proveniente dall'uscita dell'amplificatore di errore, o più precisamente, la tensione rimanente che si ottiene dopo aver attraversato il partitore con la tensione sul terzo pin del microcircuito (si intende il pacchetto DIP-8).
Ma in questo momento non abbiamo nulla sul terzo pin e all'ingresso invertente viene applicata una tensione positiva. Naturalmente, il comparatore lo invertirà e formerà un chiaro zero logico sulla sua uscita, che non influenzerà in alcun modo lo stato del trigger RS ​​DD5.
Come risultato di ciò che sta accadendo, abbiamo uno zero logico al primo ingresso dall'alto, DD4, poiché la nostra alimentazione è normale, al secondo ingresso abbiamo brevi impulsi dal generatore di clock, al terzo ingresso abbiamo impulsi dal D-flip-flop DD2, che hanno la stessa durata pari a zero e uno. Al quarto ingresso abbiamo uno zero logico dal trigger RS ​​DD5. Di conseguenza, l'uscita dell'elemento logico ripeterà completamente gli impulsi generati dal D-trigger DD2. Pertanto, non appena ne appare uno logico sull'uscita diretta di DD4, il transistor VT2 si aprirà. Allo stesso tempo, l'uscita inversa avrà uno zero logico e il transistor VT1 sarà chiuso. Non appena appare uno zero logico sull'uscita DD4, VT2 si chiude e l'uscita inversa di DD4 apre VT1, che sarà la ragione dell'apertura del transistor di potenza.
La corrente che possono sopportare VT1 e VT2 è di un ampere, quindi questo microcircuito può controllare con successo transistor MOSFET relativamente potenti senza driver aggiuntivi.
Per capire esattamente come sono regolati i processi che si verificano nell'alimentatore, è stato assemblato il booster più semplice, poiché richiede il minor numero di parti di avvolgimento. Il primo anello VERDE che gli è capitato è stato preso e su di esso sono stati avvolti 30 giri. La quantità non è stata calcolata affatto, è stato avvolto solo uno strato di avvolgimento e niente di più. Non ero preoccupato per il consumo: il microcircuito funziona in un'ampia gamma di frequenze e se inizi con frequenze inferiori a 100 kHz, questo sarà sufficiente per evitare che il nucleo entri in saturazione.

Il risultato è stato il seguente circuito booster:

Tutti gli elementi esterni hanno il prefisso out, nel senso che lo sono AL DI FUORI dettagli del microcircuito.
Descriverò immediatamente cosa c’è in questo diagramma e perché.
VT1 - la base è essenzialmente in aria, le estremità sono saldate sulla scheda per indossare i ponticelli, ad es. la base è collegata a terra oppure ad una sega generata dal chip stesso. Non c'è alcun resistore Rout 9 sulla scheda: mi è persino sfuggita la sua necessità.
Il fotoaccoppiatore Uout 1 utilizza l'amplificatore di errore OP1 per regolare la tensione di uscita, il grado di influenza è regolato dal resistore Rout 2. Il fotoaccoppiatore Uout 2 controlla la tensione di uscita bypassando l'amplificatore di errore, il grado di influenza è regolato dal resistore Rout 4. Rout 14 è un resistore di misura della corrente, appositamente portato a 2 Ohm per non rimuovere il transistor di potenza. Percorso 13 - regolazione della soglia del limite di corrente. Bene, Rout 8: regola la frequenza dell'orologio del controller stesso.

Il transistor di potenza è qualcosa che è stato saldato da un convertitore di un'auto che una volta era in riparazione: un braccio si è infiammato, ho cambiato tutti i transistor (perché TUTTA la risposta è QUI), e questa è, per così dire, una resa. Quindi non so cosa sia: l'iscrizione è molto usurata, in generale è qualcosa come 40-50 ampere.
Carico di tipo Rout 15: 2 W a 150 Ohm, ma 2 W si sono rivelati insufficienti. È necessario aumentare la resistenza o aumentare la potenza del resistore: inizia a puzzare se funziona per 5-10 minuti.
VDout 1 - per escludere l'influenza dell'alimentazione principale sul funzionamento del controller (HER104 sembra essere stato un successo), VDout 2 - HER308, beh, in modo che non si spenga immediatamente se qualcosa va storto.
Mi sono reso conto della necessità del resistore R9 quando la scheda era già saldata. In linea di principio, questo resistore dovrà comunque essere selezionato, ma questo è puramente facoltativo per coloro che vogliono VERAMENTE sbarazzarsi del metodo di stabilizzazione del relè al minimo. Ne parleremo più avanti, ma per ora ho bloccato questo resistore sul lato dei binari:

Primo avvio: motori TUTTO i connettori interlineari devono essere collegati a terra, cioè non influenzano il circuito. Il motore Rout 8 è installato in modo tale che la resistenza di questo resistore sia 2-3 kOhm, poiché il condensatore è 2,2 nF, la frequenza dovrebbe essere di circa 300 kHz, quindi all'uscita dell'UC3845 otterremo circa 150 kHz .

Controlliamo la frequenza all'uscita del microcircuito stesso: questo è più accurato, poiché il segnale non è disturbato dai processi di shock dell'induttore. Per confermare le differenze tra la frequenza di generazione e la frequenza di conversione, rivolgiamo il raggio giallo al pin 4 e vediamo che la frequenza è 2 volte superiore. La frequenza operativa stessa si è rivelata 146 kHz:

Ora aumentiamo la tensione sul LED fotoaccoppiatore Uout 1 per controllare il cambiamento nelle modalità di stabilizzazione. Qui va ricordato che lo slider del resistore Rout 13 si trova nella posizione inferiore nel diagramma. Alla base VT1 viene fornito anche un filo comune, cioè Non succede assolutamente nulla al pin 3 e il comparatore OP2 non risponde all'ingresso non invertente.
Aumentando gradualmente la tensione sul LED fotoaccoppiatore, diventa ovvio che gli impulsi di controllo iniziano semplicemente a scomparire. Cambiando la scansione questo diventa più chiaro. Ciò accade perché OP2 monitora solo ciò che accade sul suo ingresso invertente e non appena la tensione di uscita di OP1 scende al di sotto del valore di soglia, OP2 forma un segnale logico sulla sua uscita, che imposta il trigger DD5 a zero. Naturalmente, ma all'uscita inversa del trigger ne appare uno logico, che blocca il sommatore finale DD4. Quindi il microcircuito si ferma completamente.

Ma il booster è carico, quindi la tensione di uscita inizia a diminuire, il LED Uout 1 inizia a diminuire la luminosità, il transistor Uout 1 si chiude e OP1 inizia ad aumentare la sua tensione di uscita e non appena supera la soglia di risposta OP2, il microcircuito si avvia Ancora.
In questo modo, la tensione di uscita viene stabilizzata in modalità relè, ovvero il microcircuito genera impulsi di controllo in lotti.
Applicando tensione al LED dell'accoppiatore ottico Uout 2, il transistor di questo accoppiatore ottico si apre leggermente, comportando una diminuzione della tensione fornita al comparatore OP2, ad es. i processi di aggiustamento si ripetono, ma OP1 non vi prende più parte, cioè il circuito è meno sensibile alle variazioni della tensione di uscita. Grazie a ciò i pacchetti di impulsi di controllo hanno una durata più stabile e l'immagine appare più gradevole (anche l'oscilloscopio è sincronizzato):

Togliamo la tensione dal LED Uout 2 e, per ogni evenienza, controlliamo la presenza di una sega sul terminale superiore di R15 (raggio giallo):

L'ampiezza è leggermente superiore a un volt e questa ampiezza potrebbe non essere sufficiente, perché sul circuito sono presenti dei divisori di tensione. Per ogni evenienza, svitiamo il cursore del resistore di sintonizzazione R13 nella posizione superiore e controlliamo cosa sta succedendo sul terzo pin del microcircuito. In linea di principio, le speranze erano pienamente giustificate: l'ampiezza non è sufficiente per iniziare a limitare la corrente (raggio giallo):

Bene, se non c'è abbastanza corrente attraverso l'induttore, significa molti giri o un'alta frequenza. Il riavvolgimento è troppo lento, perché la scheda ha un resistore di trimming Rout8 per regolare la frequenza. Ruotiamo il suo regolatore fino a ottenere l'ampiezza di tensione richiesta sul pin 3 del controller.
In teoria, non appena viene raggiunta la soglia, cioè non appena l'ampiezza della tensione sul pin 3 non supera molto un volt, la durata dell'impulso di controllo inizierà ad essere limitata, poiché il controller sta già iniziando a pensare che la corrente sia troppo alta e spegnerà il transistor di potenza.
In realtà, ciò inizia a verificarsi a una frequenza di circa 47 kHz e ulteriori diminuzioni della frequenza non hanno praticamente alcun effetto sulla durata dell'impulso di controllo.

Una caratteristica distintiva dell'UC3845 è che controlla il flusso attraverso il transistor di potenza in quasi ogni ciclo di funzionamento, e non il valore medio, come fa ad esempio il TL494, e se l'alimentatore è progettato correttamente, non lo sarà mai possibile danneggiare il transistor di potenza...
Ora alziamo la frequenza finché la limitazione attuale non cessa di avere effetto, tuttavia creeremo una riserva: la impostiamo esattamente su 100 kHz. Il raggio blu mostra ancora gli impulsi di controllo, ma inseriamo quello giallo sul LED del fotoaccoppiatore Uout 1 e iniziamo a ruotare la manopola del trimmer del resistore. Per qualche tempo l'oscillogramma appare uguale a quello del primo esperimento, tuttavia appare anche una differenza: dopo aver superato la soglia di controllo, la durata degli impulsi inizia a diminuire, cioè la vera regolazione avviene attraverso la modulazione dell'ampiezza dell'impulso. E questo è solo uno dei trucchi di questo microcircuito: come sega di riferimento per il confronto, utilizza una sega formata sul resistore limitatore di corrente R14 e crea così una tensione stabilizzata in uscita:

La stessa cosa accade quando la tensione sul fotoaccoppiatore Uout 2 aumenta, anche se nella mia versione non è stato possibile ottenere gli stessi brevi impulsi della prima volta: la luminosità del LED del fotoaccoppiatore non era sufficiente ed ero troppo pigro per ridurla il resistore Route 3.
In ogni caso la stabilizzazione PWM avviene ed è abbastanza stabile, ma solo in presenza di carico, cioè la comparsa di una sega, anche di scarsa importanza, sul pin 3 del controller. Senza questa sega, la stabilizzazione verrà effettuata in modalità relè.
Ora spostiamo la base del transistor sul pin 4, alimentando così forzatamente la sega al pin 3. Non c'è un grosso inciampo qui - per questa finta dovrai selezionare un resistore Rout 9, poiché l'ampiezza della polvere e del il livello della componente costante si è rivelato un po’ troppo elevato per me.

Tuttavia, ora il principio di funzionamento stesso è più interessante, quindi lo controlliamo abbassando il motore del trimmer Rout 13 a terra e iniziamo a ruotare il Rout 1.
Ci sono cambiamenti nella durata dell'impulso di controllo, ma non sono così significativi come vorremmo: la grande componente costante ha un forte effetto. Se desideri utilizzare questa opzione di inclusione, devi pensare più attentamente a come organizzarla correttamente. Bene, l'immagine sull'oscilloscopio è la seguente:

Con un ulteriore aumento della tensione sul LED dell'accoppiatore ottico, si verifica un guasto nella modalità di funzionamento del relè.
Ora puoi controllare la capacità di carico del booster. Per fare ciò, introduciamo una limitazione sulla tensione di uscita, ad es. Applicare una piccola tensione al LED Uout 1 e ridurre la frequenza operativa. Il sociogramma mostra chiaramente che il raggio giallo non raggiunge il livello di un volt, cioè Non esiste alcun limite di corrente. La limitazione viene fornita solo regolando la tensione di uscita.
Parallelamente al resistore di carico Rour 15, installiamo un altro resistore da 100 Ohm e l'oscillogramma mostra chiaramente un aumento della durata dell'impulso di controllo, che porta ad un aumento del tempo di accumulo di energia nell'induttore e al suo successivo rilascio al carico:

Inoltre non è difficile notare che aumentando il carico aumenta anche l'ampiezza della tensione sul pin 3, poiché aumenta la corrente che scorre attraverso il transistor di potenza.
Resta da vedere cosa succede allo scarico in modalità stabilizzazione e in sua completa assenza. Trasformiamo un raggio blu sullo scarico del transistor e rimuoviamo la tensione di feedback dal LED. L'oscillogramma è molto instabile, poiché l'oscilloscopio non può determinare con quale bordo dovrebbe sincronizzarsi - dopo l'impulso c'è un "chiacchiericcio" di autoinduzione abbastanza decente. Il risultato è la seguente immagine.

Cambia anche la tensione sul resistore di carico, ma non farò una GIF - la pagina è già abbastanza “pesante” in termini di traffico, quindi dichiaro con piena responsabilità che la tensione sul carico è uguale alla tensione del valore massimo nell'immagine sopra meno 0,5 volt.

RIASSUMIAMO

UC3845 è un driver autoclockante universale per convertitori di tensione single-ended, può funzionare sia con convertitori flyback che forward.
Può funzionare in modalità relè, può funzionare in modalità stabilizzatore di tensione PWM a tutti gli effetti con limitazione di corrente. È proprio una limitazione, poiché durante un sovraccarico il microcircuito entra in modalità di stabilizzazione della corrente, il cui valore è determinato dal progettista del circuito. Per ogni evenienza, un piccolo segno che mostra la dipendenza della corrente massima dal valore del resistore limitatore di corrente:

Per la regolazione completa della tensione PWM, il circuito integrato richiede un carico perché utilizza una tensione a rampa da confrontare con la tensione controllata.
La stabilizzazione della tensione può essere organizzata in tre modi, ma uno di questi richiede un transistor aggiuntivo e diversi resistori e questo è in conflitto con la formula MENO PARTI - PIÙ AFFIDABILITÀ, quindi due metodi possono essere considerati fondamentali:
Utilizzando un amplificatore di errore integrato. In questo caso, il transistor dell'accoppiatore ottico di retroazione è collegato dal collettore a una tensione di riferimento di 5 volt (pin 8) e l'emettitore fornisce tensione all'ingresso invertente di questo amplificatore attraverso il resistore OS. Questo metodo è consigliato ai progettisti più esperti, poiché se il guadagno dell'amplificatore di errore è elevato, potrebbe eccitarsi.
Senza utilizzare un amplificatore di errore integrato. In questo caso, il collettore dell'accoppiatore ottico di regolazione è collegato direttamente all'uscita dell'amplificatore di errore (pin 1) e l'emettitore è collegato al filo comune. Anche l'ingresso dell'amplificatore di errore è collegato al filo comune.
Il principio di funzionamento del PWM si basa sul monitoraggio della tensione di uscita media e della corrente massima. In altre parole, se il nostro carico diminuisce, la tensione di uscita aumenta e l'ampiezza della sega sul resistore di misurazione della corrente diminuisce e la durata dell'impulso diminuisce fino a ripristinare l'equilibrio perduto tra tensione e corrente. All'aumentare del carico, la tensione controllata diminuisce e la corrente aumenta, il che porta ad un aumento della durata degli impulsi di controllo.

È abbastanza semplice organizzare uno stabilizzatore di corrente su un microcircuito e il controllo della corrente che scorre viene controllato ad ogni ciclo, il che elimina completamente il sovraccarico dello stadio di potenza con la scelta corretta del transistor di potenza e del limitatore di corrente, o altro precisamente, il resistore di misura installato alla sorgente del transistor ad effetto di campo. È questo fatto che ha reso l'UC3845 il più popolare nella progettazione di saldatrici domestiche.
UC3845 ha un "rastrello" piuttosto serio: il produttore sconsiglia l'uso del microcircuito a temperature inferiori allo zero, quindi nella produzione di saldatrici sarebbe più logico utilizzare UC2845 o UC1845, ma questi ultimi presentano una certa carenza. UC2845 è leggermente più costoso di UC3845, non in modo così catastrofico come indicato dai venditori nazionali (prezzi in rubli al 1 marzo 2017).

La frequenza dei microcircuiti XX44 e XX45 è 2 volte inferiore alla frequenza dell'orologio e il coefficiente di riempimento non può superare il 50%, quindi è più favorevole per i convertitori con trasformatore. Ma i microcircuiti XX42 e XX43 sono più adatti per gli stabilizzatori PWM, poiché la durata dell'impulso di controllo può raggiungere il 100%.

Ora, dopo aver compreso il principio di funzionamento di questo controller PWM, possiamo tornare a progettare una saldatrice basata su di esso...