Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулировка выходного напряжения на uc3842

Регулировка выходного напряжения на uc3842

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА UC3843

Принцип работы ШИМ контроллера UC3843 практически такой же как у UC3845, подробно расписанный в ЭТОЙ СТАТЬЕ. Единственное отличие — в структуре микросхемы UC3843 отсутствует D-триггер, делящий тактовую частоту на два и отсекающий каждый второй импульс внутреннего генератора. Таким образом управляющий импульс может достигать 95-98% от общего периода, а частота преобразования равна частоте задающего генератора.
Подобная схемотехника позволяет использовать данный ШИМ контроллер при проектировании обратноходовых и бустерных источников питания, а довольно мощный выходной каскад (ток до 1 А) легко справляется с сравнительно мощными полевыми транзисторами.
В данной конструкции использовалась почти вся комплектация с Али, поэтому ссылок на Али будет довольно много. Однако кое что покупалось и на Ростовском радиорынке.
При разработке данных блоков питания ставилось две задачи основных + несколько опытов для дальнейших разработок на базе UC3843, поэтому кое что выглядит не совсем так, как должно выглядеть.
Первая версия, впрочем как и третья предназначена для нагрузки 1. 1,5 Ампера долговременно и без принудительного охлаждения.
Сразу оговорка — обратноходовые блоки питания не любят холостой ход и это сказанно как в прямом, так и в переносном смысле. Дело в том, что в момент закрытия силового транзистора первичная обмотка за счет самоиндукции формирует довольно большой выброс напряжения, который без нагрузки может довольно легко убить силовой транзистор. На фото ниже осциллограмма на стоке силового транзистора при питании преобразователя от 220 вольт:

Напряжение на стоке силового транзистора

На щупе включен делитель 1/10, при развертке 10 вольт на деление не трудно посчитать, что выбросы превышают 600 вольт. Именно по этой причине важен правильный выбор элементов в цепи клампера блоков питания данного типа.
Итак, принципиальная схема импульсного блока питания №1:

Сразу скажу — резисторов на 0,5 Вт и 1 Вт у меня далеко не вся линейка номиналов, поэтому на плате блока питания предусмотрена установка либо одного резистора на 1 Вт, либо установка двух резисторов на 0,5 Вт:

Ферритовый сердечник покупался ЗДЕСЬ, в тот раз было заказано 3 типоразмера, поэтому на доставке мне 5 баксов скинули. Расчет количества витков производилось в программе Денисенко и первоначально долбанула жадность — расчет делался для выходного напряжения 15В при токе 4А.

В принципе 4 ампера с блока питания получить удалось, но грелся силовой транзистор довольно сильно, да и сам феррит нагревался. В общем данный блок питания был искусственно ограничен по мощности — R16 был установлен комби — 3 штуки по 2,2 Ома в параллель. Выходное напряжение было снижено до 12,6 вольта — посокольку это тестовый вариант и он оказался работоспособным я решил его использовать для питания светодиодов.
В принципе данный импульсник можно использовать, но силовой транзистор я поставил не совсем удачно — лично для меня проблем нет — алюминиевое ухо к радиатору я то приварить смогу, а вот остальные вряд ли.
На фото ниже показан максимальный ток до ограничения. Увеличивая нагрузку дальше напряжение уже начинает проваливаться. При коротком замыкании блок питания пытается стартовать, а поскольку обмотка самозапита не выдает нужного напряжения контроллер затыкает по минимальному напряжению и происходит циклический перезапуск.

На диоды тоже пришлось прикрутить радиатор, благо место под винты оказалось.
В общем поигравшись с данным блоком питания я решил его переработать — использовать диод для вторичного питания в корпусе ТО-220, набор диодов моста первичного питания заменить сборкой и развернуть силовой транзистор
В качестве радиаторов выступал листовой алюминий толщиной 2 мм на всю длину платы. Но этого оказалось маловато, поэтому дополнил его радиатором — крышкой и установил вентилятор:

Внешний вид нового варианта блока питания

Наверняка сразу бросится в глаза установка диода вторичного питания по минусовой шине. Для схемы это не принципиально, а вот на плате подобное решение позволило избавиться от не нужных перемычек.
Данный блок питания эксплуатируется уже более трех месяцев. Врать не буду — включается не ежедневно, но если включается, то работает по 6-12 часов подряд. Проблем пока не выявлено:

Самодельный светильник на светодиодах. В качестве радиатора для светодиодов выступает алюминиевая полка

Ну а теперь несколько слов на тему, почему задействовался усилитель ошибки и что из этого вышло.
На подавляющем большинстве схем блоков питания с использованием этого ШИМ контроллера обратная связь организовывается путем подключения транзистора оптрона на 1-й вывод контроллера, а второй вывод соединяется с минусом первичного питания. Таким образом отключается усилитель ошибки и регулировка выходного напряжения осуществляет TL431. Если же использовать усилитель ошибки возникает режим перерегулирования — условный коф усиления TL431 суммируется с коф усиления усилителя контроллера и реакция на малейшее изменение выходного напряжения слишком большая — попытка удержать на выходе заданное напряжение переходит в релейный режим, при котром вторичное напряжение формируется пачками импульсов. В результате выходное напряжение плавает с амплитудой до 1-го вольта.
Именно по этой причине коф усиления усилителя ошибки снижался до тех пор, пока не было получено устойчивое изенение длительности импульсов от минимальной нагрузки в 0,2 А до состояния ограничения тока. В результате коф усиления составил на разных экземплярах микросхемы от 5 до 10, т.е. номиналы резисторов R5 и R7 отличались в 5-10 раз.
Заморочится с усилителем ошибки заставило две вещи:
1. Двигатель с таходатчиком.
2. Два элемента Пельтье, валающиеся уже два года без дела.
Добавив в схему совсем не большое количество элементов удалось получить прототип СТАБИЛИЗАТОРА оборотов вот такой игрушки:

Двигатель на 12 вольт с тахометром

Двигатель на 12 вольт, усилие на валу развивает до 70 кг, имеет таходатчик (11 импульсов за оборот). Покупалось осенью 18 года, у этого продавца товар не доступен, поэтому РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКА. Идея заключается в том, чтобы используя только блок питания организовать регулировку и стабилизацию оборотов данного двигателя. В принципе эксперимент прошел удачно, но требуется дополнительный источник питания для контроллера — на минимальных оборотах контроллер соскальзывает на релейный режим работы + самоблокировка по минимальному напряжению питания самого контроллера. Короче говоря самозапит организовать не удалось. В остальном же все отлично отработало.
Однако реализовать идею в ее первозданном виде не получилось и в итоге данный двигатель обрел вот такую ПЛАТУ УПРАВЛЕНИЯ.
Элементы Пельтье задуманы как охладители питьевой воды. В обычном режиме производится стабилизация выходного напряжения в 12 вольт. Как только вода охлаждается до установленной температуры сигнал с терморезистора уменьшает выходное напряжение. Причем за счет плавного уменьшения выходного напряжения и потерь "холода" происходит доохлаждение куллера постоянно и данный источник способен работать даже с самозапитом.
В крайнем случае можно придать иллюзию современного дизайна установив релейный терморегулятор W1209. Но это уже по Вашему усмотрению, мне достаточно крутилки со стрелками БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ.
Поскольку вторичные цели были достигнуты, было решено вернуться к традиционному исполнению и отказаться от использования усилителя ошибки, доверив контроль выходного напряжения только TL431. Так и появился третий вариант схемы импульсного блока питания на UC3843:

Мощность данного блока питания сравнительно не велика, поскольку его основная задача питать подстветку с током потребления 0,45 А и плату управления с потреблением меньше 0,7 ампера. Так тест на нагрузку он отрабоал легко. Однако смущал нагрев феррита. Собственно этот нагрев и заставил снизить частоту преобразования и установить на феррит радиатор.

Третий вариант блока питания

Кстати, FR207 у меня на нашлось, поэтому снизить скорость диода клампера я решил использованием ферритовых бусин.
Ну и последний вариант — блок питания для реле, электроклапанов и электромагнитов. В этом преобразователе разделено выходное напряжение на 10 и 15 вольт. 15 вольт используется для включения, а 10 вольт для удержания.
На всякий случай напоминаю, что для сработки электромагнита требуется больше энергии, чем для его удержания в сработанном состоянии. Использование одного, номинального напряжения гарантирует довольно большой ресурс, но вызывает лишнее потребление и провоцируте хоть и не большой, но все же нагрев катушки соленоида. Используя два напряжения чуток усложняется управление, но снижается общее потрбелние, снижает нагрев катушек + получаем возможность уменьшения времени пролета контактов реле в момент переключения.

Казалось бы на этом можно было закончить изыскания в области контроллера UC3843, но мне на давал покоя принцип работы DK124 — ПОДРОБНО ЗДЕСЬ. Этот контроллер кроме ШИМ регулировки имеет несколько ступеней регулировки частоты и не попробовать этот же принцип я не мог.
В качестве оптрона СВЕТОДИОД-ФОТОТРАНЗИСТОР использовался самодельный оптрон методика изготовления которого показана здесь:

Регулировку частоты в зависимости от выходных параметров удалось получить не сразу — слишком разные токи свечения светодиода оптрона PC817 и используемого белого светодиода. Пришлось вводить подстроечный резистор регулирующий ток через каждый светодиод.
В итоге удалось получить полноценную регулировку и ШИМ и частотой.
Во время тестов выяснилась еще одна неприятность — используемый в блоке питания супрессор нагревается до температуры выше 100 градусов и естественно, что может стать причиной выхода из строя данного блока питания. Размышлял я не долго — принцип работы супрессора и клампера радикально отличается, но они выполняют одну и ту же задачу — подавляют выбросы обратного напряжения на силовом транзисторе. Поэтому параллельно супрессору я поставил клампер согласно расчетам программы Денисенко.
Таким образом выделяемое тепло я разделил на два элемента не влияющие друг на друга и хотя суупрессор все равно имеет температуру чуть выше, чем мне хотелось, но не выходит за пределы безопсаного режима работы.
Теперь осталось выяснить что собственно дает регулировка выходного напряжения частотой.
Спустя пару часов выяснилось, что она не дает практически ни чего — температура и силового транзистора и супрессора одинаковая и на частоте преобразования 53 кГц и на частоте 105 кГц.
В принципе я тешил слабую надежду на то, что радиакльно что то может измениться — во всех блоках питания в которых использовался принцип стабилизации изменением частоты использовался либо резонанс, либо дроссель рассеивания. Ни того, ни другого в данном блоке питания не было.
В общем разрезав дорожку я установил последовательно первичной обмотке дроссель на 4 мкГн, выпаянный из какого то БП.
В итоге температура супрессора осталось прежней, а вот температура силового транзистора снизилась на 10ºС (!) .
Замеры проводились при входном напряжении 230 вольт, при выходном напряжении 10 вольт протекающий через нагрузку ток составлял 1,5 ампера, что является СРЕДНИМ потреблением для данного источника питания.
В итоге получилась следующая схема источника питания:

Читать еще:  Сенсорный выключатель с регулировкой яркости своими руками

На схеме уже подредактированы моточные данные, феррит использовался КИТАЙСКИЙ, зазор 0,3 мм (суммарно получается 0,6 мм).
Регулировка данного инвертора осуществляется следующим образом:
Проделываются все операции описанные в следующем параграфе, при этом движок резистора R1 должен находиться в правом по схеме положении примерно на сопротивлении 400. 500 Ом.
После проверки всех режимов работы блок питания нагружается на величину СРЕДНЕЙ нагрузки и перемещением движка R1 добиваются увеличения частоты преобразования в 2 раза.
Контролируем изменние частоты в зависимости от нагрузки. При МАКСИМАЛЬНОЙ нагрузке частота должна опуститься до расчетной величины — до той, на которую расчитывали трансформатор.

Первое включение свежесобранного блока питания лучше сделать от отдельного источника питания напряжением 12-15вольт. Напряжение подается непосредственно на контроллер и проверяется его работоспособность и частота управляющих импульсов.
Если все нормально, то перемычкой это же напряжение подается и на плюсосвой вывод сетевого конденсатора — проверяется напряжение на первичной обмотке, проверяется вторичное напряжение. Да, да — блок питания будет пытаться вытянуть вторичное напряжение, ведь длительность управляющих импульснов с UC3843 будет достигать максимального значения.
Дальше уже как обычно — вместо сетевого предохранителя лампа накаливания и пробуем включить в сеть. Кстати, на выход БП необходимо повесить хоть какую ни будь нагрузку. Резистора на 150-220 Ом вполне подойдет.
Более подробно пуско-наладочные работы показанны в видео:

Тесты данных блоков питания показаны в этом видео:

Архив с принципиальными схемами блоков питания в формате СПЛАН и чертежами печатных плат в формате СПРИНТ лежат в АРХИВЕ.
Некоторые рекомендации по выбору компонентов приведены ЗДЕСЬ.
Программа для расчетов импульсных блоков питания ЗДЕСЬ.

Схема блока питания на uc3842 с оптопарой

Микросхемы для построения импульсных блоков питания серии UC384x сравнимы по популярности со знаменитыми TL494. Они выпускаются в восьмивыводных корпусах, и печатные платы для таких БП получаются весьма компактными и односторонними. Схемотехника для них давно отлажена, все особенности известны. Поэтому данные микросхемы, наряду с TOPSwitch, могут быть рекомендованы к применению.

Итак, первая схема – БП мощностью 80Вт. Источник:

Собственно, схема – практически из даташита.

нажми, чтобы увеличить
Печатная плата довольно компактная.


Файл печатной платы: uc3842_pcb.lay6

В данной схеме автор решил не использовать вход усилителя ошибки из-за его высокого входного сопротивления, дабы избежать наводок. Вместо этого сигнал обратной связи заведён на компаратор. Диод Шоттки на 6-ом выводе микросхемы предотвращает возможные выбросы напряжения отрицательной полярности, которые могут быть в виду особенностей самой микросхемы. Для уменьшения индуктивных выбросов в трансформаторе, его первичная обмотка выполнена с секционированием и состоит из двух половин, разделённых вторичной. Межобмоточной изоляции должно быть уделено самое пристальное внимание. При использовании сердечника с зазором в центральном керне, внешние помехи должны быть минимальны. Токовый шунт сопротивлением 0,5 Ом с указанным на схеме транзистором 4N60 ограничивают мощность в районе 75Вт. В снаббере применены SMD-резисторы, которые включены параллельно-последовательно, т.к. на них выделяется ощутимая мощность в виде тепла. Данный снаббер можно заменить диодом и стабилитроном на 200 вольт (супрессором), но говорят, что при этом увеличится количество импульсных помех от блока питания. На печатной плате добавлено место под светодиод, что не отражено на схеме. Также следует добавить параллельно выходу нагрузочный резистор, т.к. на холостом ходу БП может вести себя непредсказуемо. Большинство выводных элементов на плате установлены вертикально. Питание микросхемы снимается на обратном ходе, поэтому при переделке блока в регулируемый, следует поменять фазировку обмотки питания микросхемы и пересчитать количество её витков, как для прямоходовой.

Следующие схема и печатная плата – из этого источника:

Размеры платы – чуть больше, но здесь сесть место под чуть более крупный сетевой электролит.


Схема практически аналогична предыдущей:


нажми, чтобы увеличить
На плате установлен подстроечный резистор для регулировки выходного напряжения. Аналогично, микросхема запитана от обмотки питания на обратном ходу, что может привести к проблемам при широком диапазоне регулировок выходного напряжения блока питания. Чтобы этого избежать, следует так же поменять фазировку этой обмотки и питать микросхему на прямом ходу.


Файл печатной платы: uc3843_pcb.dip

Микросхемы серии UC384x взаимозаменяемы, но перед заменой нужно свериться, как расчитывается частота для конкретной микросхемы (формулы отличаются) и каков максимальный коэффициент заполнения – отличаются вдвое.

Для расчёта обмоток трансформатора можно воспользоваться программой Flyback 8.1. Количество витков обмотки питания микросхемы на прямом ходу можно определить по соотношению витков и вольт.

Если кто-то будет делать источники питания по этим схемам или платам – просьба поделиться результатами.

Хочешь почитать ещё про схемы своими руками? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Регулируемый блок питания из блока питания компьютера ATX
Зарядное устройство на UC3842/UC3843 с регулировкой напряжения и тока
Практика переделки компьютерных блоков питания в регулируемые лабораторные
Робот Вертер одобряет.

у меня такой заводской блок питания вышел из строя, я перегрузил его (убило MOSFET FQPF12N60C, резистор R1 0,15 Ом +-1%, токосъемный резистор R5 1кОм , диод на ноге 6 микросхемы 3843B вместе с ней, и сам резистор R4 33 Ом

все заменил , запустил схему , нагрузку не держит, греется MOSFET 12N60, ставил и выше 14. бестолку , 19V ? нагрузку делаю 0,7 А и все полевик вылетает

PS уже се проверил , кроме транс, нужен осциллограф , не могу понять причину

может причина в R1 ? на всех схемах он от 0,22 до 0,5 Ом
на моей же 0,15 Ом

при этом ставил другие Полевики с меньшим вн.сопротивлением 0,65, 0,55 . греется и убивается , мммда

есть у кого свежие идеи по моей проблеме ?

виктор24 янв 2018 23:45

Дальше в разделе радиотехника, электроника и схемы своими руками: Схемы и печатные платы блоков питания на TOPSwitch TOP221-TOP227, здесь собраны схемы и чертежи печатных плат импульсных обратноходовых источников питания мощностью до 150вт с применением микросхем topswitch top221-top227.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты

Девять кучек хлама:

Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета – в одном месте!


Новые видео:

Схема представляет собой классический обратноходовый БП на базе ШИМ UC3842. Поскольку схема базовая, выходные параметры БП могут быть легко пересчитаны на необходимые. В качестве примера для рассмотрения выбран БП для ноутбука с питанием 20В 3А. При необходимости можно получить несколько напряжений, независимых или связанных.

Выходная мощность на открытом воздухе 60Вт (длительно). Зависит главным образом от параметров силового трансформатора. При их изменении можно получить выходную мощность до 100Вт в данном типоразмере сердечника. Рабочая частота блока выбрана 29кГц и может быть перестроена конденсатором С1. Блок питания рассчитан на неизменяющуюся или мало меняющуюся нагрузку, отсюда отсутствие стабилизации выходного напряжения, хотя оно стабильно при колебаниях сети 190. 240вольт. БП работает без нагрузки, есть настраиваемая защита от к/з. КПД блока – 87%. Внешнего управления нет, но можно ввести с помощью оптопары или реле.

Силовой трансформатор (каркас с сердечником), выходной дроссель и дроссель по сети заимствованы с компьютерного БП. Первичная обмотка силового трансформатора содержит 60витков, обмотка на питание микросхемы – 10витков. Обе обмотки наматываются виток к витку проводом 0,5мм с одинарной межслойной изоляцией из фторопластовой ленты. Первичная и вторичная обмотки разделяются несколькими слоями изоляции. Вторичная обмотка пересчитывается из расчета 1,5вольта на виток. К примеру, 15вольтовая обмотка будет 10витков, 30вольтовая – 20 и т.д. Поскольку напряжение одного витка достаточно велико, при малых выходных напряжениях потребуется точная подстройка резистором R3 в пределах 15. 30кОм.

Настройка
При необходимости получить несколько напряжений можно воспользоваться схемами (1), (2) или (3). Числа витков считаются отдельно для каждой обмотки в (1), (3), а (2) – иначе. Поскольку вторая обмотка является продолжением первой, то число витков второй обмотки определяется как W2=(U2-U1)/1.5, где 1.5 – напряжение одного витка. Резистор R7 определяет порог ограничения выходного тока БП, а также максимальный ток стока силового транзистора. Рекомендуется выбирать максимальный ток стока не более 1/3 паспортного на данный транзистор. Ток можно высчитать по формуле I(Ампер)=1/R7(Ом).

Сборка
Силовой транзистор и выпрямительный диод во вторичной цепи устанавливаются на радиаторы. Их площадь не приводится, т.к. для каждого варианта исполнения (в корпусе, без корпуса, высокое выходное напряжение, низкое, и.т.д.) площадь будет отличаться. Необходимую площадь радиатора можно установить экспериментально, по температуре радиатора во время работы. Фланцы деталей не должны нагреваться выше 70градусов. Силовой транзистор устанавливается через изолирующую прокладку, диод – без неё.

ВНИМАНИЕ!
Соблюдайте указанные значения напряжений конденсаторов и мощностей резисторов, а также фазировку обмоток трансформатора. При неверной фазировке блок питания заведется, но мощности не отдаст.
Не касайтесь стока (фланца) силового транзистора при работающем БП! На стоке присутствует выброс напряжения до 500вольт.

Читать еще:  Блок питания с плавной регулировкой выходного напряжения

Замена элементов
Вместо 3N80 можно применить BUZ90, IRFBC40 и другие. Диод D3 – КД636, КД213, BYV28 на напряжение не менее 3Uвых и на соответствующий ток.

Запуск
Блок заводится через 2-3 секунды после подачи сетевого напряжения. Для защиты от выгорания элементов при неверном монтаже первый запуск БП производится через мощный резистор 100 Ом 50Вт, включенный перед сетевым выпрямителем. Также желательно перед первым запуском заменить сглаживающий конденсатор после моста на меньшую емкость (около 10. 22мкФ 400В). Блок включают на несколько секунд, потом выключают и оценивают нагрев силовых элементов. Далее время работы постепенно увеличивают, и в случае удачных запусков блок включается напрямую без резистора со штатным конденсатором.

Ну и последнее.
Описываемый БП собран в корпусе МастерКит BOX G-010. В нем держит нагрузку 40Вт, на большей мощности необходимо позаботиться о дополнительном охлаждении. В случае выхода БП из строя вылетает Q1, R7, 3842, R6, могут погореть C3 и R5.

ШИМ-контроллеры – достаточно популярный элемент в схемах импульсных блоков питания. Они способствуют повышению КПД конечного устройства, выступают в роли задающего генератора.

Микросхема UC 3842 реализует ШИМ-контроллер с обратной связью, построенный на базе полевых транзисторов.

Структурная схема (может пригодиться для глубокого понимания принципа работы) выглядит следующим образом.

Рис. 1. Структурная схема

Может поставляться в 16-ти или 8-пиновых корпусах. Распиновка для первого типа будет выглядеть так.

Рис. 2. Распиновка для первого типа

Производителем предполагается несколько вариантов использования данной ИМС, например, в качестве:

  • Генератора импульсов;
  • Усилителя сигнала ошибки;
  • Элемента организации обратной связи по току;
  • Выключателя по уровню напряжения;
  • И т.д.

Но самое популярное – построение преобразователей тока и блоков питания.

Простейшая схема, рекомендуемая производителем (можно найти в даташите), выглядит так.

Рис. 3. Простейшая схема, рекомендуемая производителем

Как и всегда с импульсными БП, здесь придётся повозиться с намоткой трансформатора.

Для расчёта его параметров необходимо использовать специальный софт (для непрофессионалов так будет проще и быстрее). Например – Flyback 8.1 и т.п.

В промышленных БП, собранных на той же микросхеме, часто используется типовая схема. Она ниже.

Рис. 4. Типовая схема

Ещё одна проверенная схема.

Рис. 5. Ти повая схема

Реальные БП, собранные по ней, могут длительно отдавать мощность до 60 Вт (20 В, 3 А). При перекомпоновке трансформатора можно добиться и более высокого показателя.

Трансформатор можно намотать на сердечнике, взятом из компьютерного БП, например, из сломанного. Но можно рассчитать и намотать с нуля.

Еще одна схема, но на базе аналогичной микросхемы (из той же серии) – UC3844.

Рис. 6. Схема на базе микросхемы UC3844

Работает она на частоте 100 кГц, обеспечивает выходное напряжение 12 В и силу тока 2 А (24 Вт в итоге). Допускаются колебания входного напряжения с отклонением до 20% от номинала (будет работать даже от напряжения в 175 В).

Номиналы и подробную инструкцию по намотке трансформатора можно найти в этом файле.

UC3844 можно легко заменить на UC3842, но перед этим нужно согласовать рабочую частоту. Это делается за счёт конденсатора в колебательном контуре.

Мнения читателей
  • Владимир / 09.11.2019 – 07:08
    Номиналы и подробную инструкцию по намотке трансформатора можно найти в этом файле. Эта сноска битая.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Регулировка выходного напряжения на uc3842

В этой статье попытаемся рассчитать элементы импульсного источника питания на UC3842 под необходимые параметры. Для начала определимся зачем он нам нужен.

А нужен мне импульсный источник питания в лабораторно – испытательных целях. В будущем, этот ИИП будет немного видоизменен и дополнен возможностью регулировки выходного напряжения и силы тока, а пока рассчитаем ИИП на UC3842 под максимально возможные необходимые параметры.

Первое условие – нужное напряжение – 32 В (больше использовать не приходилось, так, что буду наедятся, что этого хватит). Второе условие – сила тока – естественно, чем больше, тем лучше. Однако будем исходить из реалий: сварочный аппарат мне не нужен, а значит посмотрим, что имеется у меня из деталей. В качестве выпрямительных диодов VD1 – VD4 буду использовать диодный мост DB207S с максимальным пропускным током 2 А. В качестве ключа установится имеющийся IRF840, по датасшиту максимальный коммутируемый им ток до 8 А, но если учесть, что он китайский, то к максимуму лучше не подходить. С силой тока разберемся по ходу.

Самым важным элементом во всей схеме ИИП на UC3842 является трансформатор. Для его расчета воспользуемся программой Flyback. Сразу приведу скрин программы с уже заполненными параметрами, а после разъясню, что откуда брать.

Основные параметры, которые необходимо ввести:

Питание. Устанавливаем точку напротив AC, и вводим значения переменного тока сети. Если установить точку напротив DС, необходимо будет ввести параметры уже выпрямленного тока после диодного моста.

Частота преобразования . Выбрана 60 кГц. Чем больше частота преобразования, тем больше энергии можно передать через один и тот же трансформатор, но нужно помнить, что и ключ устанавливать нужно мощнее. А чем мощнее ключ, тем больше емкость его затвора будет, которую необходимо зарядить, что бы открылся транзистор. А чем больше емкость, тем дольше время ее заряда. Выбрав слишком большую частоту преобразования, может случится так, что транзистор еще не успеет открыться, так как емкость затвора не успеет зарядится полностью, а драйвер его начнет уже закрывать.

Максимально допустимое напряжение на ключе – 500 В, cопротивление канала Rds – 0,85 Ом. Эти значения берем из датасшита на имеющийся у вас полевой транзистор. Вот пример для транзистора IRF840:

Не забываем, что в датасшите напряжение и сила тока указаны максимальные, к которым лучше не приближаться!

Идем дальше. Пороговое напряжение датчика тока – установлено 1 В. Это такое напряжение, формируемое на 3 выводе драйвера UC3842, при превышении которого он закрывает транзистор. Поступает оно с датчика тока R13.

Теперь задаем выходные параметры. Напряжение мне нужно 32 В, однако, я указал две обмотки по 16 В, чтобы после сформировать на выходе двух полярное питание со средней точкой (может когда сгодится). Там же указываем нужный ток Iном. У меня Iном = 5 А, чуть позже объясню почему именно такое значение выбрал.

Так же здесь указываем напряжение обмотки питания драйвера как на скриншоте в начале.

Справа, в программе, задаем параметры сердечника, на котором будем мотать трансформатор. В базе программы уже есть параметры наиболее распространённых сердечников. Я использовать буду сердечник от трансформатора с компьютерного ИИП, собственно его размеры и выбрал.

После ввода всех данных жмем кнопку «Рассчитать». И смотрим, получилось.

Параметры, которые нужны для изготовления ИИП на UC3842.

Величина немагнитного зазора – зазор между частями магнитопровода трансформатора. Программа рассчитывает полный минимальный зазор. Получился 2,071 мм. Берем чуть больше. Делим его пополам, получаем прокладки толoиной чуть более 1 мм. При сборке трансформатора устанавливаем их так как показано на картинке.

Теперь смотрим параметры обмоток.

Первичная обмотка . Необходимо мотать 42 витка в два провода диаметром 0,335 мм. Здесь так же видим амплитуду тока транзистора 4,488 А – это ток который должен «держать» транзистор. Именно из этого параметра выбран ток вторичных обмоток 5 А. Напомню, используемый ключ IRF840 китайского производства. Максимальный ток по датасшиту 8 А. В программе, в графе «вторичные обмотки, Iном» я проставлял различную силу тока, жал кнопку рассчитать и смотрел, что получится в графе амплитуда тока транзистора. Смотрел, чтоб он был ниже максимального тока по датасшину, на процентов 25-30. Так, методом научного тыка, и был получен ток вторичных обмоток 5 А.

Из расчетов берем значение сопротивления датчика тока 0,201 Ом – это сопротивление R13 и минимальную емкость буферной емкости 201 мкФ С3 и С4, вместо которых буду ставить один конденсатор на 220 мкФ.

Вторичные обмотки получились по 6 витков косичкой по 9 проводов диаметром 0,335 мм в каждой.

Обмотка питания драйвера 7 витков одним проводом диаметром 0,335 мм.

В расчетах вторичных обмотках обращаем внимание на параметр Ud – минимальное обратное напряжение выпрямительных диодов.

C трансформатором разобрались. Рассчитаем RCD клампер , цепочку С6 – R6 – VD4 – служит для сглаживания «выбросов» с трансформатора.

Ставим точу напротив имеющегося конденсатора (в моем случае 10 нФ) и жмем рассчитать. Получаем резистор сопротивлением 10,3 кОм мощностью не менее 2,259 Вт и диод FR307.

Рассчитаем частоту задающие элементы R9 и С10.

Выбираем «Обратный расчет. Заданы F и С». Указываем частоту работы 60 кГц и имеющийся конденсатор. Жмем рассчитать. Меняем емкость конденсатора до тех пор, пока сопротивление резистора не окажется наиболее подходящим. У меня получилось С10 = 15 нФ и R9 = 1,5 кОм.

Вроде бы все. Если что-то забыл спрашиваем в комментариях/на форуме.
В следующей статье опишу намотку трансформатора.

П.С. Отдельное спасибо автору программ некому «Старичку». Не знаю кто ты, но проделанная работа действительно заслуживает уважения!

Блок питания для двух малогабаритных низковольтных паяльников

При длительной работе связанной с пайкой млогабаритных деталей на печатные платы, особенно с использованием SMD компонент, приходится использовать малогабаритные маломощные низковольтные паяльники. При этом большое значение имеет возможность регулировки температуры нагрева жала паяльника. Описываемое устройство предназначено для работы с двумя паяльниками на напряжение 6 и 36 вольт мощностью 15-20 вт. Большая разница в питающих напряжениях не позволило найти готовое удовлетворительное решения схемы. Встречались удачные схемы либо на небольшое напряжение, либо на большое 36-42 вольта, плохо стыкуемые между собой. Хотелось иметь единый блок, да с возможностью обдува места пайки, чтобы не дышать копотью от паяльника.

Читать еще:  Регулировка хода часов спешат

Разработанное устройство предназначено для питания двух паяльников на 6 и 36 вольт с регулировкой мощности нагрева жала паяльника от 50 до 100 процентов. В основном я работаю с паяльником напряжением 6в и мощностью 18 вт.

Блок питания имеет три канала питания, причем 6-вольтовый является основным и опорным. Для установки выходных напряжений и их контроля цепи обратной связи схемы сравнения DA1 UC3842 подключены именно к этому каналу.

12-вольтовый канал используется для подключения вентиляторов обдува как самой конструкции, так и, при необходимости, места пайки.

36-вольтовый канал полностью независимый, и его напряжение можно увеличить до 42 вольт пересчитав количество витков соответствующей обмотки. Выходная мощность блока до 40 вт. Можно при необходимости, намотав еще обмотки и пересчитав витки, получить дополнительные напряжения, отличные от указанных на схеме.

Внешний вид готовой конструкции представлен на рис.1.

Рис. 1. Внешний вид готовой конструкции

Блока питания реализован на основе микросхемы UC3842, разработанной специально для построения импульсных источников для питания телевизоров, монитров, факсов и т.д. Простота схемы схемы обеспечивается за счет минимального количества элементов обвязки микросхемы. Применение UC3842 позволяет обойтись и без понижающего трансформатора и питать схему непосредственно сетевым напряжением. Но я отказался от этого варианта, поскольку меня интересовала простота, безопасность и отсутствие высоковольтных деталей, габариты же изделия для меня значения не имели. Питание блока осуществляется от понижающего трансформатора на 32 вольта при токе до 1.5 — 2А, что позволило избавиться от высоковольтных деталей и контролировать выходное напряжение непосредственно с выхода блока. В качестве понижающего трансформатора я применил готовый от неисправного ксерокса, поэтому намоточных данных его не имею. Мощность его порядка 50-60 вт.

При проектировании использовался пакет программ для проектирования РЭА PCAD 4.5., поэтому имеется электронный вариант блока питания. Для тех, кто хочет воспользоваться этим пакетом, в исходном виде схема (Bp_6_36.sch) и печатная плата (Bp_6_36.pcb) находятся в приложении.

Схема блока представлена на Рис.2, на Рис.3. Указано расположение элементов на плате. На рисунках 4 и 5 показаны проводники с верхней и нижней стороны платы соответственно.

Рис 2. Принципиальная схема блока питания

Рис.3. Расположение элементов на плате.

Рис 4. Рисунок проводников со стороны деталей.Рис 5. Рисунок проводников со стороны пайки.

Описание работы.

Входное напряжение поступает на вход X1 платы. Входной понижающий трансформатор, тумблер включения и входной предохранитель расположены вне платы.

На транзисторе VT1 собран стабилизатор питания микросхемы DA1 UC3842.

Выходное напряжение канала 6 вольт является основным для работы устройства. Регулировка выходного напряжения осуществляется резистором RP REG, расположенным на передней панели, через разъем X3. Стрелочный индикатор предназначен для визуальной оценки степени нагрева жала паяльника и подключен через разъем X5. Подстроечный резистор RP1 (типа СП5-2) позволяет установить стрелку индикатора наконечную отметку шкалы при максимальном напряжении, стабилитрон VD11 на 4.7 вольта «растягивает» рабочий участок шкалы. Выходное напряжение канала 6 вольт регулируется в пределах 4.3-6.1 вольт, а канала 36 вольт — 26-36.5 в, что соответствут регулировки мощности паяльника от 50 до 100 процентов. Стабилитрон VD12 на 6.2в предотвращает значительное увеличение выходных напряжений в случае плохого контакта с выводами регулировочного резистора RP REG (резистор «скрепит»).

При указанных номиналов элементов обвязки DA1 частота преобразования около 50 килогерц. В канале на 6 вольт в выпрямителе, из-за большого потребляемого тока паяльником и, как следствие, выделение значительного тепла на VD10, использованы диоды Шоттки. Остальные диоды импульсные.

Применение пар резисторов R3-R4 и R5-R6 в цепях гашения обратных импульсов было выбрано для облегчения их подбора при макетировании. Их можно заменить одним резистором сложив соответственно их номиналы, и увеличив мощность рассеивания до 1 вт. Мощность рассеивания всех резисторов, если это отдельно не указано на схеме, не более 0.25 вт. Рабочее напряжение конденсаторов в каналах 6, 12 и 36в должно быть соответственно на 12, 25 и 50 вольт. Конденсаторы C9 и C10 в цепях гашения обратных импульсов должны иметь рабочее напряжение не ниже 300в.

Охлаждение платы осуществляется внутренним вентилятором, подключенным к разъему X2. Для индикации работы устройства используется два светодиода, подключенных к разъему X4. Зеленый сигнализирует об исправности сетевого предохранителя на входе понижающего трансформатора и наличии питания UC3842, красный о перегорании предохранителя FU1 на 3А. Выход напряжений 6 и 12 вольт осуществляется на разъемы VS1 и XS2 соответственно, причем центральный штырь разъема XS2 в канале 12 вольт выбран более толстым для исключения ошибочного подключения 6-вольтового паяльника на выход 12 вольт.

Внешний вентилятор, при необходимости, подключается к разъему XS2. Паяльник на 36 вольт подключается к разъему XS3, в качестве которого применен пятиконтактный разъем, например, как для клавиатуры PC или магнитофонный.

На Рис.6. представлена готовая плата. По ней можно ориентироваться на размеры радиаторов охлаждения элементов.

Рис 6. Готовая плата после сборкиРис 7. Установка платы в корпусе и подключение внешних элементов
Рис 6. Готовая плата после сборкиРис 7. Установка платы в корпусе
и подключение внешних элементов

Трансформатор T1 собран на ферритовом Ш-образном магнитопроводе с размерами 32*28*10 мм (ширина*высота*толщина) и имеет зазор 1 мм на центральном стержне. Наличие зазора обязательно. При его отсутствии в качестве зазора можно использовать полоску из текстолита по всей длине толщиной 0.5мм. Все обмотки выполнены проводом 0.38 мм. Обмотка 5-7 содержит 25 витков в два провода, 1-3 — 10 витков, 12-14 — 29 витков в два провода, 8-10 — 5 витков в четыре провода.

Начала обмоток на схеме помечены, переполюсовка их не допускается. Поскольку питающее напряжение невелико, то особой изоляции при намотке между обмотками трансформатора не требуется.

При изготовлении T1 я использовал трансформатор от старого монитора. Для разборки трансформатора применяю свой хорошо зарекомендовавший себя способ.

Берем ненужную кастрюлю, кладем в нее трансформатор, заливаем водой и буквально провариваем в течении 10-12 часов, периодически доливая воду, после чего половинки легко разделяются лезвием безопасной бритвы.

Старые провода для намотки конечно уже использовать нельзя. Результат работы представлен на рисунках: Рис.8. — трансформаторы до проварки, Рис.9. — после. Данный способ меня не подводил ни разу, выход 100-процентный. После намотки и сборки трансформатора желательно установить на нем экран в виде ленточного кольца из медной фольги, например сняв полоску фольги с текстолита, поверх сердечника с обмоткой. Это резко снижает помехи от работающего блока.

Рис 8. Трансформаторы до разборки.Рис 9. Трансформаторы после разборки.
Рис 8. Трансформаторы до разборки.Рис 9. Трансформаторы после разборки.

Выпрямители собраны с использованием LC-фильтров, преставляющих из себя ферритовый стержень диаметров 5-6 мм и длиной 15-20 мм, на котором намотано 10-15 витков толстым проводом. На плате они установлены вертикально. Наличие в выпрямителях такого количества конденсаторов обусловлено желанием получить качественный блок питания.

При изготовлении платы, поскольку токи потребляемые паяльниками велики, ширину печатных проводников выполнять как можно максимальнее. Это же относится и для подводящих цепей первичной обмотки Т1. При лужении плат, в таких случаях, подводящие цепи покрывают утолщенным слоем припоя. Земляной контур должен быть выполнен по всему периметру платы тоже максимально возможной шириной проводника.

Для желающих «облегчить» схему укажу обязательные элементы в выпрямителях: C13, C22, L2, C15, C24, C18, C27, C20 и C11. Отсутствие L2 приводит к нестабильности работы преобразователя, вследствие пролезания помех в схему сравнения DA1 UC3842. Емкость блокировочных конденсаторов можно уменьшить до 0.1 мкф, но наличие их обязательно. Их отсутствие, как правило, приводит к «вздутию» электролитов, поскольку обычные не предназначены для работы в высокочастотных цепях. Для этого применяют специальные типы конденсаторов, но как правило они реже встречаются, да и стоят дороже.

Силовые элементы установлены на радиаторах. Их размеры можно ориентировочно прикинуть по Рис.6. Диод VD8 в канале 12 вольт радиатора не имеет. Диодный мост VD1 в выпрямителе питания имеет небольшой пластинчатый радиатор. В качестве моста можно применить любой подходящий на ток не менее 3 А, например RBV-402, которые имеют в корпусе отверстие для крепления радиатора охлаждения. Конденсатор C1 должен быть на напряжение не ниже 50 вольт, емкость может быть уменьшена до 2200 мкф.

Каждый канал должен для нормальной работы иметь небольшую нагрузку (на случай работы на холостом ходу) — резисторы R20, R21 и R7.

У меня в работе два паяльника одновременно не используется. При работе с двумя паяльниками возможно придется подобрать резистор R19 в сторону уменьшения до 0.15 ома, или увеличить входное напряжение на входе платы до 36 вольт.

При длительной работе блока нагрева элементов выше 40 градусов не наблюдалось. Для тех кого устраивает нагрев элементов до 70-80 градусов, наличие внутреннего вентилятора не обязательно.

С принципами построения и описание работы блоков питания с использованием UC3842 подробно можно ознакомиться в статье «Простой импульсный источник питания» Олега Николайчика, опубликованной в журнале «Схемотехника» N7 в июле 2001 года стр. 8-11. Статья взята мной по ссылке поисковиком в интернете и приведена в приложении — Bp_3842.pdf. В этой же статье можно подробно прочитать о типах применяемых элементах, их назначениях и допустимых заменах. Вопросы по этой статье направляте автору по приведенному там же адресу. Внимательно изучив приведенный материал, у меня не возникло вопросов что и как применять, и что на что заменять.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector