Fonte de alimentação chaveada (60W) baseada em PWM UC3842. Uma fonte de alimentação chaveada simples baseada no chip UC3842

Lasca UC3842(UC3843)- é um circuito controlador PWM com realimentação de corrente e tensão para controlar um estágio chave em um transistor MOS de canal n, garantindo a descarga de sua capacitância de entrada com uma corrente forçada de até 0,7A. Lasca SMPS o controlador consiste em uma série de microcircuitos UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) Controladores PWM. Essencial UC3842 projetado especificamente para operação de longo prazo com um número mínimo de componentes externos discretos. Controlador PWM UC3842 Possui controle preciso do ciclo de trabalho, compensação de temperatura e baixo custo. Recurso UC3842é a capacidade de operar dentro de um ciclo de trabalho de 100% (por exemplo UC3844 funciona com fator de preenchimento de até 50%.). Análogo doméstico UC3842é 1114EU7. Fontes de alimentação feitas em um microcircuito UC3842 são caracterizados por maior confiabilidade e facilidade de execução.

Diferenças na tensão de alimentação entre UC3842 e UC3843:

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

Diferenças no ciclo de trabalho de pulso:

UC3842, UC3843__| 0% / 98%

Tsokolevka UC3842(UC3843) mostrado na Fig. 1

O diagrama de conexão mais simples é mostrado na Fig. 2

Chips controladores PWM ka3842 ou UC3842 (uc2842)é o mais comum na construção de fontes de alimentação para equipamentos domésticos e de informática; é frequentemente usado para controlar um transistor chave na comutação de fontes de alimentação.

Princípio de funcionamento dos microcircuitos ka3842, UC3842, UC2842

O chip 3842 ou 2842 é um conversor PWM - modulação por largura de pulso (PWM), usado principalmente para operar no modo DC-DC (converte uma tensão constante de um valor em uma tensão constante de outro).

Consideremos o diagrama de blocos dos microcircuitos das séries 3842 e 2842:
O pino 7 do microcircuito é alimentado com uma tensão de alimentação variando de 16 Volts a 34. O microcircuito possui um gatilho Schmidt integrado (UVLO), que liga o microcircuito se a tensão de alimentação exceder 16 Volts e o desliga se o a tensão de alimentação por algum motivo cai abaixo de 10 Volts. Os microcircuitos das séries 3842 e 2842 também possuem proteção contra sobretensão: se a tensão de alimentação ultrapassar 34 Volts, o microcircuito será desligado. Para estabilizar a frequência de geração de pulsos, o microcircuito possui em seu interior seu próprio estabilizador de tensão de 5 volts, cuja saída é conectada ao pino 8 do microcircuito. Massa do pino 5 (terra). O pino 4 define a frequência do pulso. Isto é conseguido pelo resistor R T e pelo capacitor CT conectados a 4 pinos. - veja o diagrama de conexão típico abaixo.

Pino 6 – saída de pulsos PWM. 1 pino do chip 3842 é usado para feedback, se estiver em 1 pino. abaixe a tensão abaixo de 1 Volt, então na saída (6 pinos) do microcircuito a duração do pulso diminuirá, reduzindo assim a potência do conversor PWM. O pino 2 do microcircuito, assim como o primeiro, serve para reduzir a duração dos pulsos de saída, se a tensão no pino 2 for superior a +2,5 Volts, a duração do pulso diminuirá, o que por sua vez reduzirá a potência de saída.

O microcircuito com o nome UC3842, além de UNITRODE, é produzido pela ST e TEXAS INSTRUMENTS, análogos deste microcircuito são: DBL3842 da DAEWOO, SG3842 da MICROSEMI/LINFINITY, KIA3842 da KES, GL3842 da LG, bem como microcircuitos de outros empresas com letras diferentes (AS, MC, IP etc.) e índice digital 3842.

Esquema de uma fonte de alimentação chaveada baseada no controlador PWM UC3842

Diagrama esquemático de uma fonte de alimentação chaveada de 60 watts baseada em um controlador PWM UC3842 e um interruptor de alimentação baseado em um transistor de efeito de campo 3N80.

Chip controlador UC3842 PWM - ficha técnica completa com possibilidade de download gratuito em formato pdf ou consulta no livro de referência online sobre componentes eletrônicos no site

Circuitos e placas de circuito impresso de fontes de alimentação baseadas em chips UC3842 e UC3843

Os microcircuitos para a construção de fontes de alimentação chaveadas da série UC384x são comparáveis ​​​​em popularidade ao famoso TL494. Elas são produzidas em embalagens de oito pinos, e as placas de circuito impresso para essas fontes de alimentação são muito compactas e unilaterais. Os circuitos para eles foram depurados há muito tempo, todos os recursos são conhecidos. Portanto, esses microcircuitos, juntamente com o TOPSwitch, podem ser recomendados para uso.

Portanto, o primeiro esquema é uma fonte de alimentação de 80W. Fonte:

Na verdade, o diagrama é praticamente da ficha técnica.


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A placa de circuito impresso é bastante compacta.

Arquivo PCB: uc3842_pcb.lay6

Neste circuito o autor optou por não utilizar a entrada do amplificador de erro devido à sua alta impedância de entrada para evitar interferências. Em vez disso, o sinal de feedback é conectado a um comparador. O diodo Schottky no 6º pino do microcircuito evita possíveis picos de tensão de polaridade negativa, que podem ser devidos às características do próprio microcircuito. Para reduzir as emissões indutivas no transformador, seu enrolamento primário é seccionado e consiste em duas metades separadas por uma secundária. A maior atenção deve ser dada ao isolamento entre enrolamentos. Ao usar um núcleo com uma folga no núcleo central, a interferência externa deve ser mínima. Um shunt de corrente com resistência de 0,5 Ohm com o transistor 4N60 indicado no diagrama limita a potência a cerca de 75W. O snubber utiliza resistores SMD, que são conectados em paralelo e em série, pois Eles geram energia perceptível na forma de calor. Este amortecedor pode ser substituído por um diodo e um diodo zener de 200 volts (supressor), mas dizem que isso aumentará a quantidade de ruído de impulso da fonte de alimentação. Foi adicionado um espaço para um LED na placa de circuito impresso, que não está refletido no diagrama. Você também deve adicionar um resistor de carga paralelo à saída, porque Em modo inativo, a fonte de alimentação pode se comportar de maneira imprevisível. A maioria dos elementos de saída da placa são instalados verticalmente. A alimentação do microcircuito é retirada durante o curso reverso, portanto, ao converter a unidade em ajustável, deve-se alterar o faseamento do enrolamento de potência do microcircuito e recalcular o número de suas voltas, como para o direto.

O seguinte esquema e PCB são desta fonte:

As dimensões da placa são um pouco maiores, mas há espaço para um eletrólito de rede um pouco maior.

O esquema é quase semelhante ao anterior:

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Um resistor de ajuste é instalado na placa para ajustar a tensão de saída. Da mesma forma, o chip é alimentado pelo enrolamento de potência ao contrário, o que pode levar a problemas com uma ampla gama de ajustes de tensão de saída da fonte de alimentação. Para evitar isso, você também deve alterar a fase deste enrolamento e alimentar o microcircuito em movimento direto.

Arquivo PCB: uc3843_pcb.dip

Os microcircuitos da série UC384x são intercambiáveis, mas antes de substituí-los é necessário verificar como a frequência é calculada para um microcircuito específico (as fórmulas são diferentes) e qual é o ciclo de trabalho máximo - eles diferem pela metade.

Para calcular os enrolamentos do transformador, você pode usar o programa Flyback 8.1. O número de voltas do enrolamento de potência do microcircuito em movimento direto pode ser determinado pela relação entre voltas e volts.

O artigo fornecerá uma descrição, princípio de funcionamento e diagrama de conexão do UC3842. Este é um microcircuito que é um controlador de largura de pulso. Escopo de aplicação - em conversores DC-DC. Usando um microcircuito, você pode criar um conversor de tensão de alta qualidade que pode ser usado em fontes de alimentação para diversos equipamentos.

Atribuição dos pinos do microcircuito (breve visão geral)

Primeiro você precisa considerar a finalidade de todos os pinos do microcircuito. A descrição do UC3842 é assim:

1. A tensão necessária para feedback é aplicada ao primeiro pino do microcircuito. Por exemplo, se você diminuir a tensão para 1 V ou menos, o tempo de pulso no pino 6 começará a diminuir significativamente.
2. A segunda saída também é necessária para criar feedback. Porém, ao contrário do primeiro, deve ser aplicada uma tensão superior a 2,5 V para reduzir a duração do pulso. Isso também reduz a potência.
3. Se uma tensão superior a 1 V for aplicada ao terceiro pino, os pulsos deixarão de aparecer na saída do microcircuito.
4. Um resistor variável é conectado ao quarto pino - com ele você pode definir a frequência do pulso. Um capacitor eletrolítico é conectado entre este terminal e o terra.
5. A quinta conclusão é geral.
6. Os pulsos PWM são removidos do sexto pino.
7. O sétimo pino destina-se à conexão de energia na faixa de 16 a 34 V. Proteção integrada contra sobretensão. Observe que o microcircuito não funcionará em tensões abaixo de 16 V.
8. Para estabilizar a frequência do pulso, é usado um dispositivo especial que fornece +5 V ao oitavo pino.

Antes de considerar projetos práticos, você precisa estudar cuidadosamente a descrição, o princípio de operação e os diagramas de conexão do UC3842.

Como funciona o microcircuito?

Agora precisamos considerar brevemente a operação do elemento. Quando uma tensão CC de +5 V aparece na oitava perna, o gerador OSC é iniciado. Um pulso positivo de curta duração é fornecido às entradas de disparo RS e S. Então, após um pulso ser dado, o gatilho muda e zero aparece na saída. Assim que o pulso OSC começar a cair, a tensão nas entradas diretas do elemento será zero. Mas um lógico aparecerá na saída inversora.

Esta unidade lógica permite que o transistor seja ligado, de modo que a corrente elétrica comece a fluir da fonte de energia através do circuito coletor-emissor até o sexto pino do microcircuito. Isso mostra que haverá um pulso aberto na saída. E irá parar somente quando uma tensão de 1 V ou superior for aplicada ao terceiro pino.

Por que você precisa verificar o microcircuito?

Muitos rádios amadores que projetam e instalam circuitos elétricos compram peças a granel. E não é segredo que os locais de compras mais populares são as lojas online chinesas. O custo dos produtos lá é várias vezes menor do que nos mercados de rádio. Mas também existem muitos produtos defeituosos. Portanto, você precisa saber como testar o UC3842 antes de começar a construir o circuito. Isso evitará a dessolda frequente da placa.

Onde o chip é usado?

O chip é frequentemente usado para montar fontes de alimentação para monitores modernos. Eles são usados ​​em TVs e monitores de varredura de linha. É usado para controlar transistores operando em modo chaveado. Mas os elementos falham com frequência. E o motivo mais comum é uma falha na chave de campo controlada pelo microcircuito. Portanto, ao projetar ou reparar uma fonte de alimentação de forma independente, é necessário diagnosticar o elemento.

O que você precisa para diagnosticar falhas

Ressalta-se que o UC3842 foi utilizado exclusivamente na tecnologia de conversores. E para o funcionamento normal da fonte de alimentação, você precisa ter certeza de que o elemento está funcionando. Você precisará dos seguintes dispositivos para diagnóstico:

1. Ohmímetro e voltímetro (o multímetro digital mais simples serve).
2. Osciloscópio.
3. Fonte de alimentação estabilizada de corrente e tensão. Recomenda-se a utilização de ajustáveis ​​​​com tensão máxima de saída de 20 a 30 V.

Se você não possui nenhum equipamento de medição, a maneira mais fácil de diagnosticar é verificar a resistência de saída e simular o funcionamento do microcircuito ao operar a partir de uma fonte de alimentação externa.

Verificando a resistência de saída

Um dos principais métodos de diagnóstico é medir o valor da resistência na saída. Podemos dizer que esta é a forma mais precisa de determinar avarias. Observe que em caso de quebra do transistor de potência, um pulso de alta tensão será aplicado ao estágio de saída do elemento. Por esse motivo, o microcircuito falha. Na saída, a resistência será infinitamente grande se o elemento estiver funcionando corretamente.

A resistência é medida entre os terminais 5 (terra) e 6 (saída). O dispositivo de medição (ohmímetro) é conectado sem requisitos especiais - a polaridade não importa. Recomenda-se dessoldar o microcircuito antes de iniciar o diagnóstico. Durante a quebra, a resistência será igual a vários ohms. Se você medir a resistência sem soldar o microcircuito, o circuito porta-fonte poderá soar. E não se esqueça que no circuito de alimentação do UC3842 existe um resistor constante, que é conectado entre o terra e a saída. Se estiver presente, o elemento terá uma resistência de saída. Portanto, se a resistência de saída for muito baixa ou igual a 0, o microcircuito está com defeito.

Como simular o funcionamento de um microcircuito

Ao simular operação, não há necessidade de soldar o microcircuito. Mas certifique-se de desligar o dispositivo antes de começar a trabalhar. A verificação do circuito do UC3842 consiste em aplicar tensão de uma fonte externa e avaliar o funcionamento. O procedimento de trabalho é assim:

1. A fonte de alimentação está desconectada da rede elétrica CA.
2. Uma tensão superior a 16 V é fornecida de uma fonte externa ao sétimo pino do microcircuito, neste momento o microcircuito deve iniciar. Observe que o chip não começará a funcionar até que a tensão esteja acima de 16 V.
3. Usando um osciloscópio ou voltímetro, você precisa medir a tensão no oitavo pino. Deve ser +5 V.
4. Certifique-se de que a tensão no pino 8 esteja estável. Se você reduzir a tensão da fonte de alimentação abaixo de 16 V, a corrente desaparecerá no oitavo pino.
5. Usando um osciloscópio, meça a tensão no quarto pino. Se o elemento estiver funcionando corretamente, o gráfico mostrará pulsos em forma de dente de serra.
6. Altere a tensão da fonte de alimentação - a frequência e a amplitude do sinal no quarto pino permanecerão inalteradas.
7. Verifique com um osciloscópio se há pulsos retangulares na sexta perna.

Somente se todos os sinais descritos acima estiverem presentes e se comportarem como deveriam, podemos falar sobre a operacionalidade do microcircuito. Mas é recomendável verificar a operacionalidade dos circuitos de saída - diodo, resistores, diodo zener. Com a ajuda desses elementos, são gerados sinais para proteção de corrente. Eles falham quando quebrados.

Trocando fontes de alimentação em um chip

Para maior clareza, você precisa considerar a descrição da operação da fonte de alimentação no UC3842. Começou a ser utilizado em eletrodomésticos na segunda metade da década de 90. Tem uma clara vantagem sobre todos os concorrentes - baixo custo. Além disso, a confiabilidade e a eficiência não são inferiores. Para construir um completo, praticamente nenhum componente adicional é necessário. Tudo é feito pelos elementos “internos” do microcircuito.

O elemento pode ser fabricado em um dos dois tipos de invólucro - SOIC-14 ou SOIC-8. Mas muitas vezes você pode encontrar modificações feitas em pacotes DIP-8. Ressalta-se que os últimos números (8 e 14) indicam a quantidade de pinos do microcircuito. É verdade que não há muitas diferenças - se o elemento tiver 14 pinos, os pinos são simplesmente adicionados para conectar o aterramento, a alimentação e o estágio de saída. Fontes de alimentação estabilizadas do tipo pulso com modulação PWM são construídas no microcircuito. Um transistor MOS é necessário para amplificar o sinal.

Ligando o chip

Agora precisamos considerar a descrição, princípio de funcionamento e circuitos de conexão do UC3842. As fontes de alimentação geralmente não indicam os parâmetros do microcircuito, portanto é necessário consultar a literatura especial - fichas técnicas. Muitas vezes você pode encontrar circuitos projetados para serem alimentados por uma rede de corrente alternada de 110-120 V. Mas com apenas algumas modificações você pode aumentar a tensão de alimentação para 220 V.

Para fazer isso, são feitas as seguintes alterações no circuito de alimentação do UC3842:

1. O conjunto de diodos, localizado na entrada da fonte de alimentação, é substituído. É necessário que a nova ponte de diodos opere com tensão reversa de 400 V ou mais.
2. É substituído o capacitor eletrolítico, que fica localizado no circuito de potência e serve como filtro. Instalado após a ponte de diodos. É necessário instalar um semelhante, mas com tensão de operação igual ou superior a 400 V.
3. O valor nominal no circuito de alimentação aumenta para 80 kOhm.
4. Verifique se o transistor de potência pode operar com uma tensão entre o dreno e a fonte de 600 V. Os transistores BUZ90 podem ser usados.

O artigo é mostrado em UC3842. possui uma série de recursos que devem ser levados em consideração ao projetar e reparar fontes de alimentação.

Características do microcircuito

Se houver um curto-circuito no circuito do enrolamento secundário, quando os diodos ou capacitores quebrarem, a perda de eletricidade no transformador de pulso começará a aumentar. Também pode acontecer que não haja tensão suficiente para o funcionamento normal do microcircuito. Durante a operação, ouve-se um som característico de “retinido”, que vem do transformador de pulso.

Considerando a descrição, princípio de funcionamento e diagrama de conexão do UC3842, é difícil ignorar os recursos de reparo. É bem possível que o motivo do comportamento do transformador não seja uma quebra de seu enrolamento, mas sim um mau funcionamento do capacitor. Isso acontece como resultado da falha de um ou mais diodos incluídos no circuito de potência. Mas se ocorrer uma quebra do transistor de efeito de campo, é necessário trocar completamente o microcircuito.

UC3845
PRINCÍPIO DA OPERAÇÃO

Falando francamente, não foi possível derrotar o UC3845 da primeira vez - a autoconfiança fez uma piada cruel. No entanto, com experiência, decidi finalmente descobrir - o chip não é tão grande - apenas 8 pernas. Gostaria de agradecer especialmente aos meus assinantes, que não se afastaram e deram algumas explicações, inclusive enviaram por email um artigo bastante detalhado e um pedaço do modelo em Microcap. MUITO OBRIGADO .
Usando os links e materiais enviados, sentei-me por uma ou duas noites e, em geral, todos os quebra-cabeças se encaixaram, embora algumas células estivessem vazias. Mas primeiro as primeiras coisas...
Não foi possível montar um análogo do UC3845 usando elementos lógicos no Microcap 8 e 9 - os elementos lógicos estão estritamente conectados a uma fonte de alimentação de cinco volts e esses simuladores apresentam dificuldades crônicas de autooscilação. Microcap 11 mostrou os mesmos resultados:

Restava apenas uma opção - Multisim. A versão 12 foi até encontrada com localização. Faz MUITO tempo que não uso o Multisim, então tive que mexer. A primeira coisa que me agradou foi que o Multisim possui uma biblioteca separada para lógica de cinco volts e uma biblioteca separada para lógica de quinze volts. Em geral, com luto pela metade, acabou sendo uma opção mais ou menos viável, dando sinais de vida, mas não queria funcionar exatamente como um microcircuito real se comporta, por mais que eu tentasse persuadi-lo . Em primeiro lugar, os modelos não medem o nível relativo ao zero real, pelo que teria de ser introduzida uma fonte adicional de tensão de polarização negativa. Mas neste caso teriam que explicar com alguns detalhes o que é e por quê, mas eu queria estar o mais próximo possível do microcircuito real.

Depois de vasculhar a internet, encontrei um esquema pronto, mas para o Multisim 13. Baixei a opção 14, abri o modelo e até funcionou, mas a alegria não durou muito. Apesar da presença nas próprias bibliotecas do décimo segundo e décimo quarto Multisim do próprio microcircuito UC3845 e seus análogos, rapidamente ficou claro que o modelo do microcircuito não permite elaborar TODAS as opções para ligar este microcircuito. Em particular, limitar a corrente e ajustar a tensão de saída funciona de forma bastante confiável (embora muitas vezes caia fora da simulação), mas o microcircuito se recusou a aceitar o uso de aplicação de um erro de aterramento à saída do amplificador.

Em geral, embora a carroça se movesse, ela não ia muito longe. Restava apenas uma opção - imprimir a folha de dados no UC3845 e uma placa com fiação. Para não me deixar levar pela simulação de carga e simulação de limitação de corrente, resolvi construir um microbooster e utilizá-lo para verificar o que realmente acontece com o microcircuito sob uma ou outra variante de inclusão e uso.
Primeiro, uma pequena explicação:
O microcircuito UC3845 realmente merece a atenção de projetistas de fontes de alimentação de diversas potências e finalidades, pois possui uma série de quase análogos. Quase porque ao substituir um chip em uma placa você não precisa alterar mais nada, mas mudanças na temperatura ambiente podem causar problemas. E algumas subopções não podem de forma alguma ser usadas como substitutas diretas.

Com base na tabela acima, fica claro que o UC3845 está longe de ser a melhor versão deste microcircuito, pois seu limite inferior de temperatura é limitado a zero graus. A razão é bastante simples - nem todo mundo armazena uma máquina de solda em uma sala aquecida, e é possível uma situação em que você precisa soldar algo fora da temporada, mas o soldador não liga ou simplesmente explode. não, não em pedaços, é improvável que mesmo pedaços de transistores de potência voem, mas não haverá soldagem em nenhum caso, e o soldador também precisa de reparos. Depois de dar uma olhada em Ali, cheguei à conclusão de que o problema pode ser totalmente resolvido. Claro, o UC3845 é mais popular e há mais à venda, mas o UC2845 também está à venda:

É claro que o UC2845 é um pouco mais caro, mas em qualquer caso é mais barato que UM transistor de potência, então encomendei pessoalmente uma dúzia de UC2845, apesar do fato de ainda haver 8 peças de UC3845 em estoque. Bem, como você deseja.
Agora podemos falar do próprio microcircuito, ou mais precisamente, do princípio de seu funcionamento. A figura abaixo mostra o diagrama de blocos do UC3845, ou seja, com disparo interno que não permite que a duração do pulso de controle seja superior a 50% do período:

Aliás, se você clicar na imagem, ela abrirá em uma nova aba. Não é totalmente conveniente pular entre as guias, mas em qualquer caso é mais conveniente do que girar a roda do mouse para frente e para trás, retornando à imagem que estava no topo.
O chip fornece controle duplo da tensão de alimentação. COMP1 monitora a tensão de alimentação como tal e se for menor que o valor ajustado, emite um comando que desliga o regulador interno de cinco volts. Se a tensão de alimentação exceder o limite de comutação, o estabilizador interno será desbloqueado e o microcircuito será iniciado. O segundo elemento que supervisiona a alimentação é o elemento DD1, que, nos casos em que a tensão de referência difere da norma, produz um zero lógico em sua saída. Este zero vai para o inversor DD3 e, transformado em lógico, vai para o OR lógico DD4. Em quase todos os diagramas de blocos, este simplesmente possui uma entrada inversa, mas tirei o inversor desse elemento lógico - é mais fácil entender o princípio de funcionamento.
O elemento lógico OR funciona segundo o princípio de determinar a presença de um elemento lógico em qualquer uma de suas entradas. É por isso que é chamado OR - se houver um lógico na entrada 1, OR na entrada 2, OR na entrada 3, OR na entrada 4, então a saída do elemento será lógica.
Quando um lógico aparecer na primeira entrada deste somador de todos os sinais de controle, um lógico aparecerá em sua saída direta e um zero lógico aparecerá em sua saída inversa. Conseqüentemente, o transistor do driver superior será fechado e o inferior será aberto, fechando assim o transistor de potência.
O microcircuito ficará neste estado até que o analisador de potência de referência dê permissão para operar e apareça uma unidade lógica em sua saída, que, após o inversor DD3, desbloqueia o elemento de saída DD4.
Digamos que nossa fonte de alimentação esteja normal e o microcircuito comece a funcionar. O oscilador mestre começa a gerar pulsos de controle. A frequência desses pulsos depende dos valores do resistor e do capacitor de ajuste de frequência. Há uma pequena discrepância aqui. A diferença não parece grande, mas mesmo assim existe e existe a possibilidade de conseguir algo que não é exactamente o que pretendia, nomeadamente um aparelho muito quente quando um microcircuito “mais rápido” de um fabricante é substituído por um mais lento. . A imagem mais bonita da dependência da frequência na resistência do resistor e na capacitância do capacitor é da Texas Instruments:

As coisas são um pouco diferentes para outros fabricantes:

Dependência da frequência nas classificações RC de um microcircuito Fairchild

Dependência da frequência nas classificações RC de um microcircuito da STMicroelectronics

Dependência da frequência nas classificações RC de um microcircuito da UNISONIC TECHNOLOGIES CO

O gerador de clock produz pulsos bastante curtos na forma de uma unidade lógica. Esses impulsos são divididos em três blocos:
1. O mesmo somador final DD4
2. Gatilho D DD2
3. Gatilho RS em DD5
O trigger DD2 está disponível apenas nos microcircuitos das subséries 44 e 45. É isso que evita que a duração do pulso de controle ultrapasse 50% do período, pois a cada borda que chega de uma unidade lógica do gerador de clock ele muda seu estado para o oposto. Ao fazer isso, divide a frequência em duas, formando zeros e uns de igual duração.
Isso acontece de uma forma bastante primitiva - com cada borda chegando à entrada do clock C, o gatilho grava para si mesmo a informação localizada na entrada de informação D, e a entrada D é conectada à saída inversa do microcircuito. Devido ao atraso interno, a informação invertida é registrada. Por exemplo, a saída inversora possui um nível lógico zero. Quando a borda do pulso chega na entrada C, o trigger consegue registrar esse zero antes que o zero apareça em sua saída direta. Bem, se a saída direta for zero, então a saída inversa será lógica. Com a chegada da próxima borda do pulso de clock, o gatilho já grava em si uma unidade lógica, que aparecerá na saída após alguns nanossegundos. Escrever um lógico leva ao aparecimento de um zero lógico na saída inversa do gatilho e o processo começará a se repetir a partir da próxima borda do pulso de clock.

É por esta razão que os microcircuitos UC3844 e UC3845 possuem uma frequência de saída 2 vezes menor que a do UC3842 e UC3843 - ela é compartilhada pelo gatilho.
Quando o primeiro pulso entra na entrada de configuração da unidade do gatilho RS DD5, ele muda o gatilho para um estado onde sua saída direta é lógica e sua saída inversa é zero. E até que apareça um na entrada R, o gatilho DD5 estará neste estado.
Suponha que não tenhamos nenhum sinal de controle externo, então na saída do amplificador de erro OP1 uma tensão aparecerá próxima à tensão de referência - não há feedback, a entrada inversora está no ar e a entrada não inversora é alimentado com uma tensão de referência de 2,5 volts.
Aqui vou fazer uma reserva imediatamente - pessoalmente fiquei um pouco confuso com esse amplificador de erro, mas depois de estudar a ficha técnica com mais atenção e graças a cutucar o nariz dos assinantes, descobri que a saída desse amplificador não é totalmente tradicional. No estágio de saída OP1 existe apenas um transistor conectando a saída ao fio comum. Uma tensão positiva é gerada por um gerador de corrente quando este transistor está ligeiramente aberto ou completamente fechado.
Da saída OP1, a tensão passa por uma espécie de limitador e divisor de tensão 2R-R. Além disso, este mesmo barramento possui limite de tensão de 1 volt, de modo que em quaisquer condições mais de um volt não chegue à entrada inversora OP2.
OP2 é essencialmente um comparador que compara as tensões em suas entradas, mas o comparador também é complicado - um amplificador operacional convencional não pode comparar tensões tão baixas - do zero real a um volt. Um amplificador operacional convencional precisa de uma tensão de entrada mais alta ou de um lado negativo da tensão de alimentação, ou seja, tensão bipolar. O mesmo comparador lida facilmente com a análise dessas tensões, é possível que existam alguns elementos de polarização no interior, mas não nos importamos muito com o diagrama do circuito.
Em geral, OP2 compara a tensão proveniente da saída do amplificador de erro, ou mais precisamente, a tensão restante que é obtida após passar pelo divisor com a tensão no terceiro pino do microcircuito (significa-se o pacote DIP-8).
Mas neste momento, não temos nada no terceiro pino e uma tensão positiva é aplicada à entrada inversora. Naturalmente, o comparador irá invertê-lo e formar um zero lógico claro em sua saída, o que não afetará de forma alguma o estado do gatilho RS DD5.
Como resultado do que está acontecendo, temos um zero lógico na primeira entrada de cima, DD4, pois nossa alimentação está normal, na segunda entrada temos pulsos curtos do gerador de clock, na terceira entrada temos pulsos do D-flip-flop DD2, que têm a mesma duração de zero e um. Na e na quarta entrada temos um zero lógico do gatilho RS DD5. Como resultado, a saída do elemento lógico repetirá completamente os pulsos gerados pelo D-trigger DD2. Portanto, assim que aparecer um lógico na saída direta do DD4, o transistor VT2 será aberto. Ao mesmo tempo, a saída inversa terá um zero lógico e o transistor VT1 será fechado. Assim que aparecer um zero lógico na saída DD4, o VT2 fecha, e a saída inversa do DD4 abre o VT1, o que será o motivo da abertura do transistor de potência.
A corrente que VT1 e VT2 podem suportar é de um ampere, portanto, este microcircuito pode controlar com sucesso transistores MOSFET relativamente poderosos sem drivers adicionais.
Para entender exatamente como são regulados os processos que ocorrem na fonte de alimentação, foi montado o booster mais simples, pois requer o menor número de peças do enrolamento. O primeiro anel VERDE que apareceu foi pego e 30 voltas foram enroladas nele. A quantidade não foi calculada, apenas uma camada de enrolamento foi enrolada e nada mais. Não me preocupei com o consumo - o microcircuito opera em uma ampla faixa de frequências e se você começar com frequências abaixo de 100 kHz, isso será suficiente para evitar que o núcleo entre na saturação.

O resultado foi o seguinte circuito booster:

Todos os elementos externos possuem o prefixo out, o que significa que eles são FORA detalhes do microcircuito.
Descreverei imediatamente o que está neste diagrama e por quê.
VT1 - a base fica essencialmente no ar, as pontas são soldadas na placa para colocação de jumpers, ou seja. a base é conectada ao terra ou a uma serra gerada pelo próprio cavaco. Não há resistor Rout 9 na placa - até perdi sua necessidade.
O optoacoplador Uout 1 usa o amplificador de erro OP1 para ajustar a tensão de saída, o grau de influência é regulado pelo resistor Rout 2. O optoacoplador Uout 2 controla a tensão de saída ignorando o amplificador de erro, o grau de influência é regulado pelo resistor Rout 4. Rout 14 é um resistor de medição de corrente, especialmente tomado em 2 Ohms para não remover o transistor de potência. Rota 13 - ajustando o limite atual. Bem, Rota 8 - ajustando a frequência do clock do próprio controlador.

O transistor de potência é algo que foi soldado de um conversor de carro que já estava sendo consertado - um braço queimou, troquei todos os transistores (por que TODAS as respostas estão AQUI), e isso é, por assim dizer, uma rendição. Então não sei o que é - a inscrição está muito desgastada, em geral é algo em torno de 40-50 amperes.
Carga do tipo Rout 15 - 2 W a 150 Ohm, mas 2 W acabou não sendo suficiente. Você precisa aumentar a resistência ou aumentar a potência do resistor - ele começa a cheirar mal se funcionar por 5 a 10 minutos.
VDout 1 - para excluir a influência da alimentação principal no funcionamento do controlador (HER104 parece ter sido um sucesso), VDout 2 - HER308, bem, para que não dispare imediatamente se algo der errado.
Percebi a necessidade do resistor R9 quando a placa já estava soldada. Em princípio, esse resistor ainda precisará ser selecionado, mas isso é puramente opcional para quem REALMENTE deseja se livrar do método de estabilização do relé em modo inativo. Falaremos mais sobre isso um pouco mais tarde, mas por enquanto coloquei esse resistor na lateral dos trilhos:

Primeira partida - motores TODOS os conectores interlineares devem ser conectados ao terra, ou seja, não afetam o circuito. O motor Rout 8 é instalado de forma que a resistência deste resistor seja de 2-3 kOhm, já que o capacitor é de 2,2 nF, a frequência deve ser em torno de 300 kHz, portanto na saída do UC3845 chegaremos em algo em torno de 150 kHz .

Verificamos a frequência na saída do próprio microcircuito - isso é mais preciso, pois o sinal não é obstruído por processos de choque do indutor. Para confirmar as diferenças entre a frequência de geração e a frequência de conversão, giramos o raio amarelo para o pino 4 e vemos que a frequência é 2 vezes maior. A frequência operacional em si acabou sendo 146 kHz:

Agora aumentamos a tensão no LED do acoplador óptico Uout 1 para controlar a mudança nos modos de estabilização. Aqui deve ser lembrado que o controle deslizante do resistor Rout 13 está na posição inferior no diagrama. Um fio comum também é fornecido à base VT1, ou seja, Absolutamente nada acontece no pino 3 e o comparador OP2 não responde à entrada não inversora.
Ao aumentar gradualmente a tensão no LED do acoplador óptico, torna-se óbvio que os pulsos de controle simplesmente começam a desaparecer. Ao alterar a varredura, isso fica mais claro. Isso acontece porque OP2 apenas monitora o que está acontecendo em sua entrada inversora e assim que a tensão de saída de OP1 cai abaixo do valor limite, OP2 forma uma tensão lógica em sua saída, que define o gatilho DD5 para zero. Naturalmente, mas um lógico aparece na saída inversa do gatilho, que bloqueia o somador final DD4. Assim o microcircuito para completamente.

Mas o booster está carregado, portanto a tensão de saída começa a diminuir, o LED Uout 1 começa a diminuir o brilho, o transistor Uout 1 fecha e OP1 começa a aumentar sua tensão de saída e assim que ultrapassa o limite de resposta OP2, o microcircuito inicia de novo.
Desta forma, a tensão de saída é estabilizada no modo relé, ou seja, o microcircuito gera pulsos de controle em lotes.
Ao aplicar tensão ao LED do optoacoplador Uout 2, o transistor deste optoacoplador abre ligeiramente, acarretando uma diminuição da tensão fornecida ao comparador OP2, ou seja, os processos de ajuste se repetem, mas o OP1 não participa mais deles, ou seja, o circuito é menos sensível a mudanças na tensão de saída. Graças a isso, os pacotes de pulsos de controle têm uma duração mais estável e a imagem parece mais agradável (até o osciloscópio está sincronizado):

Removemos a tensão do LED Uout 2 e, por precaução, verificamos a presença de uma serra no terminal superior do R15 (feixe amarelo):

A amplitude é um pouco maior que um volt e essa amplitude pode não ser suficiente, pois existem divisores de tensão no circuito. Por precaução, desparafusamos o controle deslizante do resistor de sintonia R13 para a posição superior e controlamos o que está acontecendo no terceiro pino do microcircuito. Em princípio, as esperanças foram plenamente justificadas - a amplitude não é suficiente para começar a limitar a corrente (raio amarelo):

Bem, se não houver corrente suficiente no indutor, isso significa muitas voltas ou uma alta frequência. Rebobinar é muito preguiçoso, porque a placa possui um resistor de corte Rout8 para ajustar a frequência. Giramos seu regulador até que a amplitude de tensão necessária seja obtida no pino 3 do controlador.
Em teoria, assim que o limite for atingido, ou seja, assim que a amplitude da tensão no pino 3 não passar de muito mais que um volt, a duração do pulso de controle começará a ser limitada, pois o controlador já está começando a pense que a corrente está muito alta e isso desligará o transistor de potência.
Na verdade, isso começa a acontecer a uma frequência de cerca de 47 kHz, e reduções adicionais na frequência praticamente não têm efeito na duração do pulso de controle.

Uma característica distintiva do UC3845 é que ele controla o fluxo através do transistor de potência em quase todos os ciclos de operação, e não o valor médio, como faz o TL494, por exemplo, e se a fonte de alimentação for projetada corretamente, nunca será possível danificar o transistor de potência...
Agora aumentamos a frequência até que a limitação de corrente deixe de ter efeito, porém, faremos uma reserva - configuramos para exatamente 100 kHz. O raio azul ainda mostra pulsos de controle, mas colocamos o amarelo no LED do optoacoplador Uout 1 e começamos a girar o botão do resistor trimmer. Por algum tempo, o oscilograma parece o mesmo do primeiro experimento, porém, também aparece uma diferença: após ultrapassar o limite de controle, a duração dos pulsos começa a diminuir, ou seja, a regulação real ocorre através da modulação por largura de pulso. E este é apenas um dos truques deste microcircuito - como serra de referência para comparação, ele usa uma serra que é formada no resistor limitador de corrente R14 e assim cria uma tensão estabilizada na saída:

A mesma coisa acontece quando a tensão no optoacoplador Uout 2 aumenta, embora na minha versão não tenha sido possível obter os mesmos pulsos curtos da primeira vez - o brilho do LED do optoacoplador não foi suficiente e tive preguiça de reduzir o resistor Rota 3.
Em qualquer caso, a estabilização PWM ocorre e é bastante estável, mas apenas na presença de carga, ou seja, o aparecimento de uma serra, mesmo sem grande significado, no pino 3 do controlador. Sem esta serra, a estabilização será realizada em modo relé.
Agora mudamos a base do transistor para o pino 4, alimentando assim a serra à força para o pino 3. Não há um grande tropeço aqui - para esta finta você terá que selecionar um resistor Rout 9, já que a amplitude da poeira e do o nível do componente constante acabou sendo um pouco grande demais para mim.

Porém, agora o princípio de operação em si é mais interessante, então verificamos baixando o motor do aparador Rout 13 até o solo e começamos a girar a Rout 1.
Há mudanças na duração do pulso de controle, mas não são tão significativas quanto gostaríamos - um grande componente constante tem um efeito forte. Se quiser utilizar essa opção de inclusão, é preciso pensar com mais cuidado em como organizá-la corretamente. Bem, a imagem no osciloscópio é a seguinte:

Com um aumento adicional na tensão no LED do optoacoplador, ocorre uma falha no modo de operação do relé.
Agora você pode verificar a capacidade de carga do booster. Para fazer isso, introduzimos uma limitação na tensão de saída, ou seja, Aplique uma pequena tensão ao LED Uout 1 e reduza a frequência de operação. O sociograma mostra claramente que o raio amarelo não atinge o nível de um volt, ou seja, Não há limite atual. A limitação é fornecida apenas ajustando a tensão de saída.
Paralelamente ao resistor de carga Rour 15, instalamos outro resistor de 100 Ohm e o oscilograma mostra claramente um aumento na duração do pulso de controle, o que leva a um aumento no tempo de acúmulo de energia no indutor e sua posterior liberação para o carregar:

Também não é difícil perceber que ao aumentar a carga, a amplitude da tensão no pino 3 também aumenta, pois a corrente que flui pelo transistor de potência aumenta.
Resta ver o que acontece no dreno no modo de estabilização e na sua ausência total. Colocamos um feixe azul no dreno do transistor e removemos a tensão de realimentação do LED. O oscilograma é muito instável, pois o osciloscópio não consegue determinar com qual borda ele deve sincronizar - após o pulso, há uma “vibração” bastante decente de autoindução. O resultado é a imagem a seguir.

A tensão no resistor de carga também muda, mas não vou fazer GIF - a página já está bastante “pesada” em termos de tráfego, então declaro com total responsabilidade que a tensão na carga é igual à tensão do valor máximo na imagem acima menos 0,5 volts.

VAMOS RESUMINAR

UC3845 é um driver universal de auto-relógio para conversores de tensão de terminação única, pode funcionar em conversores flyback e forward.
Pode operar no modo de relé, pode operar no modo estabilizador de tensão PWM completo com limitação de corrente. É justamente uma limitação, pois durante uma sobrecarga o microcircuito entra no modo de estabilização de corrente, cujo valor é determinado pelo projetista do circuito. Por precaução, um pequeno sinal mostrando a dependência da corrente máxima do valor do resistor limitador de corrente:

Para regulação total da tensão PWM, o IC requer uma carga porque usa uma tensão de rampa para comparar com a tensão controlada.
A estabilização de tensão pode ser organizada de três maneiras, mas uma delas requer um transistor adicional e vários resistores, e isso entra em conflito com a fórmula MENOS PEÇAS - MAIS CONFIABILIDADE, então dois métodos podem ser considerados básicos:
Usando um amplificador de erro integrado. Neste caso, o transistor optoacoplador de realimentação é conectado pelo coletor a uma tensão de referência de 5 volts (pino 8), e o emissor fornece tensão para a entrada inversora deste amplificador através do resistor OS. Este método é recomendado para projetistas mais experientes, pois se o ganho do amplificador de erro for alto, ele poderá ficar excitado.
Sem usar um amplificador de erro integrado. Neste caso, o coletor do optoacoplador regulador é conectado diretamente à saída do amplificador de erro (pino 1), e o emissor é conectado ao fio comum. A entrada do amplificador de erro também está conectada ao fio comum.
O princípio de funcionamento do PWM é baseado no monitoramento da tensão média de saída e da corrente máxima. Em outras palavras, se nossa carga diminuir, a tensão de saída aumentará, a amplitude da serra no resistor de medição de corrente cairá e a duração do pulso diminuirá até que o equilíbrio perdido entre tensão e corrente seja restaurado. À medida que a carga aumenta, a tensão controlada diminui e a corrente aumenta, o que leva a um aumento na duração dos pulsos de controle.

É muito fácil organizar um estabilizador de corrente em um microcircuito, e o controle da corrente que flui é controlado a cada ciclo, o que elimina completamente a sobrecarga do estágio de potência com a escolha correta do transistor de potência e do limitador de corrente, ou mais precisamente, medindo o resistor instalado na fonte do transistor de efeito de campo. É este fato que tornou o UC3845 o mais popular no projeto de máquinas de solda doméstica.
O UC3845 tem um “rake” bastante sério - o fabricante não recomenda o uso do microcircuito em temperaturas abaixo de zero, portanto na fabricação de máquinas de solda seria mais lógico usar UC2845 ou UC1845, mas estes últimos estão em falta. O UC2845 é um pouco mais caro que o UC3845, não tão catastroficamente quanto os vendedores nacionais indicaram (preços em rublos em 1º de março de 2017).

A frequência dos microcircuitos XX44 e XX45 é 2 vezes menor que a frequência do clock, e o coeficiente de preenchimento não pode ultrapassar 50%, então é mais favorável para conversores com transformador. Mas os microcircuitos XX42 e XX43 são mais adequados para estabilizadores PWM, pois a duração do pulso de controle pode chegar a 100%.

Agora, tendo entendido o princípio de funcionamento deste controlador PWM, podemos voltar a projetar uma máquina de solda baseada nele...