Uc3842 описание принцип работы схема включения: описание, принцип работы, схема включения, применение

Содержание

описание, принцип работы, схема включения, применение

В статье будет приведено описание, принцип работы и схема включения UC3842. Это микросхема, которая является широтно-импульсным контроллером. Сфера применения – в преобразователях постоянного напряжения. При помощи одной микросхемы можно создать качественный преобразователь напряжения, который можно использовать в блоках питания для различной аппаратуры.

Назначение выводов микросхемы (краткий обзор)

Для начала нужно рассмотреть назначение всех выводов микросхемы. Описание UC3842 выглядит таким образом:

  1. На первый вывод микросхемы подается напряжение, необходимое для осуществления обратной связи. Например, если понизить на нем напряжение до 1 В или ниже, на выводе 6 начнет существенно уменьшаться время импульса.
  2. Второй вывод тоже необходим для создания обратной связи. Однако, в отличие от первого, на него нужно подавать напряжение более 2,5 В, чтобы сократилась длительность импульса. Мощность при этом также снижается.
  3. Если на третий вывод подать напряжение более 1 В, то импульсы прекратят появляться на выходе микросхемы.
  4. К четвертому выводу подключается переменный резистор – с его помощью можно задать частоту импульсов. Между этим выводом и массой включается электролитический конденсатор.
  5. Пятый вывод – общий.
  6. С шестого вывода снимаются ШИМ-импульсы.
  7. Седьмой вывод предназначен для подключения питания в диапазоне 16..34 В. Встроена защита от перенапряжения. Обратите внимание на то, что при напряжении ниже 16 В микросхема работать не будет.
  8. Чтобы осуществить стабилизацию частоты импульсов, используется специальное устройство, которое подает на восьмой вывод +5 В.

Прежде чем рассматривать практические конструкции, нужно внимательно изучить описание, принцип работы и схемы включения UC3842.

Как работает микросхема

А теперь нужно рассмотреть кратко работу элемента. При появлении на восьмой ножке постоянного напряжения +5 В происходит запуск генератора OSC. На входы триггера RS и S поступает положительный импульс небольшой длины. Далее, после подачи импульса, происходит переключение триггера и на выходе появляется ноль. Как только импульс OSC начнет спадать, на прямых входах элемента напряжение окажется равным нулю. А вот на инвертирующем выходе появится логическая единица.

Эта логическая единица позволяет открыть транзистор, поэтому электрический ток начнет протекать от источника питания через цепочку коллектор-эмиттер к шестому выводу микросхемы. Отсюда видно, что на выходе будет находиться открытый импульс. И он прекратится только тогда, когда на третий вывод будет подано напряжение 1 В или выше.

Зачем нужно проверять микросхему

Многие радиолюбители, которые занимаются проектированием и монтажом электрических схем, закупают детали оптом. И не секрет, что самые популярные места покупок – это китайские интернет-магазины. Стоимость изделий там в разы меньше, нежели на радиорынках. Но бракованных изделий там тоже немало. Поэтому нужно знать, как проверить UC3842 перед началом построения схемы. Это позволит избежать частых распаек платы.

Где используется микросхема?

Часто микросхема используется для сборки блоков питания современных мониторов. Они применяются в импульсных регуляторах напряжения, в строчной развертке телевизоров и мониторов. С ее помощью производят управление транзисторами, работающими в режиме ключа. Но выходят из строя элементы довольно часто. И самая распространенная причина – пробой полевика, которым управляет микросхема. Поэтому при самостоятельном проектировании блока питания или ремонте необходимо осуществлять диагностику элемента.

Что потребуется для диагностики неисправностей

Нужно отметить, что применение UC3842 нашла исключительно в преобразовательной технике. И для нормальной работы блока питания необходимо убедиться в том, что элемент исправен. Вам потребуются такие приборы для проведения диагностики:

  1. Омметр и вольтметр (подойдет самый простой цифровой мультиметр).
  2. Осциллограф.
  3. Источник стабилизированного по току и напряжению питания. Рекомендуется использовать регулируемые с максимальным выходным напряжением 20..30 В.

Если у вас нет какой-либо измерительной техники, то проще всего при диагностике проверить сопротивление на выходе и смоделировать работу микросхемы при работе от внешнего источника питания.

Проверка выходного сопротивления

Один из основных способов диагностики – замер величины сопротивления на выходе. Можно сказать, что это самый точный способ определения поломок. Обратите внимание на то, что в случае пробоя силового транзистора к выходному каскаду элемента будет приложен высоковольтный импульс. По этой причине происходит выход из строя микросхемы. На выходе сопротивление окажется бесконечно большим в случае, если элемент исправен.

Замер сопротивления производится между выводами 5 (масса) и 6 (выход). Измерительный прибор (омметр) подключается без особых требований – полярность значения не имеет. Рекомендуется перед началом проведения диагностики выпаять микросхему. При пробое сопротивление будет равно нескольким Ом. В том случае, если осуществлять измерение сопротивления без выпаивания микросхемы, то цепочка затвор-исток может звониться. И не стоит забывать о том, что в схеме блоков питания на UC3842 присутствует постоянный резистор, который включается между массой и выходом. При его наличии у элемента будет иметься выходное сопротивление. Следовательно, если на выходе сопротивление очень низкое или равно 0, то микросхема неисправна.

Как смоделировать работу микросхемы

При моделировании работы нет необходимости в выпаивании микросхемы. Но обязательно нужно выключать устройство перед началом проведения работ. Проверка схемы на UC3842 заключается в том, чтобы на нее подать напряжение от внешнего источника и оценить работу. Процедура проведения работы выглядит так:

  1. Отключается блок питания от сети переменного тока.
  2. От внешнего источника стабилизированного напряжения и тока подается на седьмой контакт микросхемы напряжение больше 16 В. В этот момент должен произойти запуск микросхемы. Обратите внимание на то, что микросхема не начнет работать до тех пор, пока напряжение не окажется выше 16 В.
  3. Используя осциллограф или вольтметр, нужно произвести замер напряжения на восьмом выводе. На нем должно быть +5 В.
  4. Убедитесь в том, что напряжение на восьмом выводе стабильно. Если снизить напряжение источника питания ниже 16 В, то на восьмом выводе пропадет ток.
  5. Используя осциллограф, проведите замер напряжения на четвертом выводе. В том случае, если элемент исправен, на графике будут импульсы пилообразной формы.
  6. Измените напряжение источника питания – при этом частота и амплитуда сигнала на четвертом выводе останутся неизменными.
  7. Проверьте осциллографом, есть ли на шестой ножке прямоугольные импульсы.

Только в том случае, если все вышеописанные сигналы имеются и ведут себя так, как и нужно, можно говорить об исправности микросхемы. Но рекомендуется проверять исправность и выходных цепей – диод, резисторы, стабилитрон. При помощи этих элементов происходит формирование сигналов для осуществления токовой защиты. Они выходят из строя при пробое.

Импульсные БП на микросхеме

Для наглядности нужно рассмотреть описание работы источника питания на UC3842. Впервые она начала применяться в бытовой технике во второй половине 90-х годов. У нее явное преимущество перед всеми конкурентами – малая стоимость. Причем надежность и эффективность не уступают. Для построения полноценной схемы стабилизатора напряжения практически не требуются дополнительные компоненты. Все делается «внутренними» элементами микросхемы.

Элемент может быть выполнен в одном из двух типов корпуса – SOIC-14 или SOIC-8. Но нередко можно встретить модификации, выполненные в корпусах DIP-8. Нужно заметить, что последние цифры (8 и 14) означают количество выводов микросхемы. Правда, различий не очень много – в случае если элемент с 14-ю выводами, просто добавляются выводы для подключения массы, питания и выходного каскада. На микросхеме строятся стабилизированные источники питания импульсного типа с ШИМ-модуляцией. Обязательно для усиления сигнала используется МОП-транзистор.

Включение микросхемы

А теперь необходимо рассмотреть описание, принцип работы и схемы включения UC3842. На блоках питания обычно не указываются параметры микросхемы, поэтому нужно обращаться к специальной литературе – даташитам. Очень часто можно встретить схемы, которые рассчитаны на питание от сети переменного тока 110-120 В. Но благодаря всего нескольким доработкам можно увеличить напряжение питания до 220 В.

Для этого выполняются такие изменения в схеме блока питания на UC3842:

  1. Заменяется диодная сборка, которая находится на входе источника питания. Необходимо, чтобы новый диодный мост работал при обратном напряжении 400 В и больше.
  2. Заменяется электролитический конденсатор, который находится в цепи питания и служит фильтром. Устанавливается после диодного моста. Необходимо поставить аналогичный, но с рабочим напряжением 400 В и выше.
  3. Увеличивается номинальное сопротивление резисторов в цепи питания до 80 кОм.
  4. Проверить, может ли силовой транзистор работать при напряжении между стоком и истоком 600 В. Можно использовать транзисторы BUZ90.

В статье приведена схема блока питания на UC3842. Интегральная схема имеет ряд особенностей, которые обязательно нужно учитывать при проектировании и ремонте блоков питания.

Особенности работы микросхемы

Если имеется короткое замыкание в цепи вторичной обмотки, то при пробое диодов или конденсаторов начинает возрастать потеря электроэнергии в импульсном трансформаторе. Может получиться и так, что для нормального функционирования микросхемы не хватает напряжения. При работе слышно характерное «цыканье», которое исходит от импульсного трансформатора.

Рассматривая описание, принцип работы и схему включения UC3842, сложно обойти стороной особенности ремонта. Вполне возможно, что причиной поведения трансформатора является не пробой в его обмотке, а неисправность конденсатора. Происходит это в результате выхода из строя одного или нескольких диодов, которые включаются в цепь питания. Но если произошел пробой полевого транзистора, необходимо полностью менять микросхему.

Микросхемы ШИМ-контроллера KA3842, UC3842, UC2842

Микросхемы ШИМ-контроллера ka3842 или UC3842 (uc2842) является самой распространенной при построении блоков питания для бытовой и компьютерной техники, часто используется для управления ключевым транзистором в импульсных блоках питания.

Принцип работы микросхем ka3842, UC3842, UC2842

Микросхема 3842 или 2842 представляет собой ШИМ — Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) преобразователь, в основном применяется для работы в режиме DC-DC(преобразовывает постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой) преобразователя.

Рассмотрим структурную схему микросхем 3842 и 2842 серий:
На 7 вывод микросхемы подается напряжение питания в диапазоне от 16 Вольт до 34. Микросхема имеет встроенный триггер Шмидта (UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16 Вольт, и выключает если напряжение питания по каким-либо причинам станет ниже 10 Вольт. Микросхемы 3842 и 2842 серий также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания превысит 34 Вольта, микросхема отключится. Для стабилизации частоты генерации импульсов микросхема имеет внутри свой собственный 5 вольтовый стабилизатор напряжения выход которого подключен к выводу 8 микросхемы. Вывод 5 масса (земля). На 4 выводе задается частота импульсов. Достигается это резистором R

T и конденсатором CT подключенных к 4 выв. — смотрите типовую схему включения ниже.

6 вывод – выход ШИМ импульсов. 1 вывод микросхемы 3842 служит для обратной связи, если на 1 выв. напряжение занизить ниже 1 Вольта, то на выходе (6 выв.) микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность шим преобразователя. 2 вывод микросхемы, как и первый, служит для уменьшения длительности импульсов на выходе, если напряжение на выводе 2 выше +2,5 Вольт, то длительность импульсов уменьшится, что в свою очередь снизит выдаваемую мощность.

Микросхему с наименованием UC3842 кроме UNITRODE выпускают фирмы ST и TEXAS INSTRUMENTS, аналогами этой микросхемы являются: DBL3842 фирмы DAEWOO, SG3842 фирмы MICROSEMI/LINFINITY, KIA3842 фирмы КЕС, GL3842 фирмы LG, а также микросхемы других фирм с различными литерами (AS, МС, IP и др.) и цифровым индексом 3842.

Схема импульсного блок питания на базе ШИМ-контроллера UC3842

Принципиальная схема 60 Ваттного импулсного блока питания на базе ШИМ-контролера UC3842 и силовом ключе на полевом транзисторе 3N80.

Микросхема ШИМ-контроллера UC3842 — полный datasheet с возможностью скачать бесплатно в pdf формате или смотреть в онлайн справочнике по электронным компонентам на Времонт.su

Микросхемы ШИМ-контроллера UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

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

Принцип работы микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

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

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

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

Типовые схемы включения микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

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

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

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

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

Блок питания на UC 3842 схеме

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

 

Немного об ИМС

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.

 

БП на UC3842

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. Типовая 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.

Автор: RadioRadar

Обратноходовой блок питания на UC3842

Приветствую, Самоделкины!
Из этой статьи вы узнаете, как Роман, автор YouTube канала «Open Frime TV», своими руками собрал обратноходовой блок питания на микросхеме UC3842, а также вместе разберемся во всех тонкостях схемы.

Свой путь в освоении блоков питания автор начал с двухтактных схем, так как они более просты в понимании, а в однотактных всегда пугал зазор и прочая ерунда. Ну вот автор достиг момента понимания и теперь готов поделиться им с нами. Итак, давайте начинать.
А начнем мы с самого начала, т.е. непосредственно с принципа работы обратно ходового преобразователя. На первый взгляд тут нет ничего сложного, всего 1 транзистор, схема управления и трансформатор.

Но если присмотреться повнимательнее, то можно заметить, что направление обмоток у трансформатора разное и вообще это не трансформатор вовсе, а дроссель, в котором присутствует тот самый зазор, о котором было упомянуто выше, о нем поговорим позже.


Принцип работы данного блока питания состоит в следующем: когда открывается транзистор и пропускает напряжение на обмотку, дроссель накапливает энергию.

Во вторичной цепи ток не течет, так как диод включен в обратном направлении, этот момент называется прямым ходом. В следующий момент времени транзистор закрывается и ток через первичную обмотку уже не протекает, но за счет того, что дроссель накопил энергию, он начинает отдавать ее в нагрузку. Это происходит потому, что напряжение самоиндукции имеет другой знак полярности и диод оказывается включенным в прямом направлении.

Теперь настало время поговорить о том, зачем собственно тут необходим зазор. Дело в том, что у феррита очень большая индуктивность и если зазора не будет, то на обратном ходу он не передаст всю энергию в нагрузку, и когда произойдет следующее открытие транзистора, дроссель войдет в насыщение и станет просто куском металла, а транзистор в таком случае будет работать в режиме короткого замыкания.

Теперь давайте рассмотрим непосредственно схему нашего будущего устройства.

Как вы могли заметить — это достаточно популярная схема на микросхеме UC3842.

В данной схеме нет ничего нового – в ней все стандартно. Скорее всего такая схема не раз попадалась вам в интернете, так как эта схема самая устойчивая, так как мы идем в обход внутреннего усилителя ошибки (tl431) на выходе блока.

Также на схеме отсутствуют номиналы некоторых элементов, это связано с тем, что их необходимо рассчитать конкретно под ваши нужды и условия.

Но пугаться не стоит, в этом нет ничего сложного, весь расчет легкий и производится в полуавтоматическом режиме, поэтому справится даже новичок.
На рисунке ниже красным цветом выделены элементы (R2, R3 и C1), расчет которых осуществляется в программе Старичка, подробности дальше перед намоткой трансформатора.

Резистор R4 рассчитывается под определенную частоту, также специальной компьютерной программой. Она присутствует в пакете программ к данной схеме, скачать можно ЗДЕСЬ или в описании под оригинальным видеороликом автора, ссылка «ИСТОЧНИК» в конце статьи.


Для данной самоделки подойдут следующие микросхемы: UC3842, UC3843, UC3844 и UC3845. Отличие состоит в том, что у микросхем UC3844 и UC3845 частота генератора делится на 2, а у UC3842 и UC3843 нет, поэтому максимальное значение импульса у двух первых микросхем — 50%, а у двух следующих — 100%.

Также потребуется произвести расчет резистора, ограничивающего ток оптопары, таким образом, чтобы при номинальном напряжении на выходе через оптопару протекал ток равный 10мА.


Данный блок питания срывается в релейный режим работы если нагрузка на выходе отсутствует, поэтому необходимо установить нагрузочный резистор. При номинальном напряжении данный резистор должен рассеивать 1Вт.

И последнее у нас — это грубая настройка переменного резистора.

Данный переменный резистор вместе с постоянным создают делитель напряжения, и при номинальном напряжении в точки деления должно быть напряжение равное 2,5В.


Непосредственно перед установкой в плату переменный резистор необходимо выкрутить на примерно нужное сопротивление, делая это с помощью мультиметра.

Ну вот, собственно, и весь расчет. Теперь переходим к печатной плате.

Как видим, здесь автор постарался минимизировать все, как только можно, и в итоге остался доволен результатом, хоть и разводка получилась не идеальная.

В данном примере применен трансформатор ETD29, но если у вас в наличии имеется другой трансформатор, то просто измените размер трансформатора, а дальше скопируйте трассировку платы автора.

После того, как плата была нарисована, автор сделал сначала, так сказать, макет широко известным методом ЛУТ.


На этом макете он все протестировал, а потом уже заказал плату в китайской компании. И вот спустя месяц такие платки в итоге имеем:

Теперь приступаем непосредственно к запаиванию всех деталей и компонентов на свои места. Начнем, пожалуй, с рассыпухи.

Теперь у нас впереди намоточные работы. Сперва начнем с малого — входной дроссель. Для него подойдет ферритовое кольцо проницаемость 2000-2200. На этом кольце мотаем 2 по 10 витков проводом 0,5мм.


Далее выходной дроссель. Его индуктивность должна быть не очень большой, чтобы не создавать лишних резонансных колебаний. Мотать выходной дроссель можно как на кольце из порошкового железа, так и на ферритовом стержне. Автор решил мотать на вот таком колечке с проницаемостью 52.

Вся намотка состоит из 10 витков проводом 0,8 мм. Ну а теперь нам предстоит самая сложная часть сегодняшней самоделки — это намотка силового трансформатора-дросселя.

Тут в первую очередь необходимо определиться с напряжением и током, тут есть некоторые ограничения, такие как, максимальный ток не должен превышать 3А без охлаждения и 4А с охлаждением, так как для большего тока диодам Шоттки необходим радиатор большей площади.


Отсюда вытекает и ограничение выходной мощности, к примеру, при напряжении в 12В максимальная мощность не может превышать 48Вт, а при напряжении в 24В мощность уже может достигать 100Вт.

Для расчета трансформаторов автор рекомендует воспользоваться программой Старичка. Ниже представлен интерфейс данной программы.

В нужные поля водим все необходимые параметры и получаем на выходе данные для намотки, а также необходимый зазор сердечника.

Также помимо этого, программа посчитала нам сопротивление резистора R2 и минимальное значение ёмкости входного конденсатора C1.
Как видим, напряжение для самозапита автор выбрал 20В, так это самое подходящее значение.

Также автор замечает, что еще одним плюсом данной программы является то, что она может посчитать нам параметры снаббера, что, согласитесь, очень удобно.

Итак, приступаем к намотке трансформатора. Для того чтобы облегчить себе задачу и в процессе намотки не сбиться, все обмотки мотаем в одну сторону. Начало и конец изображены на печатной плате.
Первичную обмотку делим на 2 части, сначала половина первички, затем вторичка и еще слой первички. Таким образом уменьшается индуктивность рассеивания и увеличивается потокосцепление.

В последнюю очередь приступаем к намотке обмотки самозапита, так как она не столь важна. Пример намотки трансформатора сейчас перед вами:

И вот практически все готово, осталось только подобрать зазор или же купить трансформатор с готовым зазором, собственно так и сделал автор.

Если все же пришлось подбирать зазор, то под рукой должен быть хоть какой-нибудь прибор измеряющий индуктивность, например, мультиметр с функцией измерения индуктивности.
Если получившаяся индуктивность совпадает с расчетной (примерно), то наш трансформатор намотан правильно и можно устанавливать его на плату.


А в конце как всегда произведем парочку тестов.


Загорелся светодиод, блок питания запустился. Напряжение на выходе составляет чуть больше 12В, но с помощью подстроечного резистора можно выставить более точное значение.

С тестом нагрузки в виде лампы накаливания наш самодельный блок питания справляется на ура, а это значит, что у нас получилось отличное устройство.

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Делаем импульсный блок питания на UC3842 своими руками

При создании какого-либо устройства может возникнуть проблема создания простого и надежного источника питания. Один из вариантов — импульсный источник питания.

Сегодня много простых схем импульсных блоков питания на минимальном количестве не дефицитных элементов.

В статье, ниже предлагаем описание одного из вариантов простого импульсного блока питания на недорогой микросхеме UC3842.

Схема реализована на основе микросхемы UC3842. Эта микросхема получила широкое распространение, начиная со второй половины 90-х годов. На ней реализовано множество различных источников питания для телевизоров, факсов, видеомагнитофонов и другой техники. Такую популярность UC3842 получила благодаря своей малой стоимости, высокой надежности, простоте схемотехники и минимальной требуемой обвязке.

Принципиальная схема импульсного источника питания на мс UC3842 (КА3842)

На входе блока питания, расположен сетевой выпрямитель напряжения, включающий плавкий предохранитель FU1 на ток 5 А, варистор Р1 на 275 В для защиты блока питания от превышения напряжения в сети, конденсатор С1, терморезистор R1 на 4,7 Ом, диодный мост VD1…VD4 на диодах FR157 (2 А, 600 В) и конденсатор фильтра С2 (220 мкФ на 400 В). Терморезистор R1 в холодном состоянии имеет сопротивление 4,7 Ом, и при включении питания ток заряда конденсатора С2 ограничивается этим сопротивлением. Далее резистор разогревается за счет проходящего через него тока, и его сопротивление падает до десятых долей ома. При этом он практически не влияет на дальнейшую работу схемы.

Резистор R7 обеспечивает питание ИМС в период запуска блока питания. Обмотка II трансформатора Т1, диод VD6, конденсатор С8, резистор R6 и диод VD5 образуют так называемую петлю обратной связи (Loop Feedback), которая обеспечивает питание ИМС в рабочем режиме, и за счет которой осуществляется стабилизация выходных напряжений. Конденсатор С7 является фильтром питания ИМС. Элементы R4, С5 составляют времязадающую цепочку для внутреннего генератора импульсов ИМС.

Резистивный делитель R2, R3 задает напряжение, вырабатываемое петлей обратной связи, на входе усилителя ошибки, другими словами, определяет напряжение стабилизации. Элементы R5, С6 необходимы для компенсации. АЧХ усилителя ошибки. Резистор R9 — токоограничивающий, резистор R13 защищает полевой транзистор VT1 в случае обрыва резистора R9. Резистор R11 является измерительным для определения тока через транзистор VT1. Элементы R10, C10 образуют интегрирующую цепочку, через которую напряжение с резистора R11, являющееся эквивалентом тока через транзистор VT1, поступает на второй компаратор ИМС. Элементы VD7, R8, С9, VD8, С11 и R12 формируют требуемую форму импульсов, устраняют паразитную генерацию фронтов и защищают транзистор от мощных импульсов напряжения.

Трансформатор преобразователя намотан на ферритовом сердечнике с каркасом ETD39 фирмы Siemens+Matsushita. Этот набор отличается круглым центральным керном феррита и большим пространством для толстых проводов. Пластмассовый каркас имеет выводы для восьми обмоток. Намоточные данные трансформатора приведены в таблице, ниже:

Сборка трансформатора осуществляется с помощью специальных крепежных пружин. Следует обратить особое внимание на тщательность изоляции каждого слоя обмоток с помощью лакоткани, а между обмотками I, II и остальными обмотками следует проложить несколько слоев лакоткани, обеспечив надежную изоляцию выходной части схемы от сетевой. Обмотки следует наматывать способом «виток к витку», не перекручивая провода. Естественно, не следует допускать перехлеста проводов соседних витков и петель.

Выходная часть блока питания представлена на рисунке, ниже. Она гальванически развязана от входной части и включает в себя три функционально идентичных блока, состоящих из выпрямителя, LC-фильтра и линейного стабилизатора. Первый блок — стабилизатор на 5 В (5 А) — выполнен на ИМС линейного стабилизатора А2 SD1083/84 (DV, LT). Эта микросхема имеет схему включения, корпус и параметры, аналогичные МС КР142ЕН12, однако рабочий ток составляет 7,5 А для SD1083 и 5 А для SD1084.

Второй блок — стабилизатор +12/15 В (1 А) — выполнен на ИМС линейного стабилизатора A3 7812 (12 В) или 7815 (15 В). Отечественные аналоги этих ИМС — КР142ЕН8 с соответствующими буквами (Б, В), а также К1157ЕН12/15. Третий блок — стабилизатор -12/15 В (1 А) — выполнен на ИМС линейного стабилизатора. А4 7912 (12 В) или 7915 (15 В). Отечественные аналоги этих ИМС- К1162ЕН12Д5.

Резисторы R14, R17, R18 необходимы для гашения излишнего напряжения на холостом ходу. Конденсаторы С12, С20, С25 выбраны с запасом по напряжению ввиду возможного возрастания напряжения на холостом ходу. Рекомендуется использовать конденсаторы С17, С18, С23, С28 типа К53-1А или К53-4А. Все ИМС устанавливаются на индивидуальные пластинчатые радиаторы с площадью не менее 5 см2.

Конструктивно блок питания выполнен в виде одной односторонней печатной платы, установленной в корпус от блока питания персонального компьютера. Вентилятор и входные сетевые разъемы используются по назначению. Вентилятор подключен к стабилизатору + 12/15 В, хотя возможно сделать дополнительный выпрямитель или стабилизатор на +12 В без особой фильтрации.

Все радиаторы установлены вертикально, перпендикулярно выходящему через вентилятор воздушному потоку.

К выходам стабилизаторов подключены по четыре провода длиной 30…45 мм, каждый комплект выходных проводов обжат специальными пластиковыми зажимами-ремешками в отдельный жгут и оснащен разъемом того же типа, который используется в персональном компьютере для подключения различных периферийных устройств.

Параметры стабилизации определяются параметрами ИМС стабилизаторов. Напряжения пульсаций определяются параметрами самого преобразователя и составляют примерно 0,05% для каждого стабилизатора.

Автор: Семьян А.П.



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Ремонт фена своими руками
  • Так как устройство фенов примерно у всех одинаковое. Мы на примере фена DELONI рассмотрим его устройство и ремонт.

    Как-то включаю фен, а он как зажужжит — как бешеный 🙂
    Придётся разобрать и посмотреть, что случилось. В противном случае он так долго не протянет.

    Подробнее…

  • РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ
  • При хранении ульев с пчелами зимой нужно поддерживать определённую постоянную температуру и влажность. Чтобы автоматизировать режим обогрева и вентиляции помещения, чтобы пчелам было комфортно 🙂 необходимо иметь терморегулятор.

    Об одном из вариантов самодельного цифрового терморегулятора и пойдет речь в статье ниже. Подробнее…

  • Простые радиоприёмники АМ
  • Что такое радиоприёмник? Радиоприёмник — это устройство для приёма электромагнитных волн с последующим преобразованием (демодуляции) содержащейся в них информации, которую потом можно будет использовать.

    Более привлекательнее смотрятся схемы на радиоприёмников на микросхемах — они проще в изготовлении, по сравнению со схемами на транзисторах и обладают лучшими техническими характеристиками.

    Ниже рассмотрены схемы простых АМ-радиоприёмников на микросхемах: TDA1072, TL071, Т081, LM1863, AN7002K.

    Подробнее…


Популярность: 6 261 просм.

u # [6hb * B /.#]> uKK-s; T + H * Bli: * 6fN.XE # 1V9J6A0rW% & 2kV! CLjWR = mj) 5_gII’iBPr; 8 \ кДж 81m% rTM`VtkVP \ ZoYO99a! Е> Х) sdOO @ Hm \ .2YZc = L2R3Fb & гв & V && A0d4 && Yp8fh45M. && аУ & snUqF &&& Х && е & s && s && T40_WJYn & A4 &&&& u2cGl & Hq & tZnXrd1Crjsj & O & ЭКД & gXLBQO &

&&&&& VNGQ && dXLD1NQJh & iO.A3Ur && Q1V6UY328 & K & L &&& Материализованные & S_c76R & е && к & l3TOY7 &&&& л.D38C4JO & HtIX — &&&&& KhLe9KH && SF2 & U & Y && л &&&&& Р & S9 && нФ && R0tS.o9rs & J — & _ & BYUmU & дп & c7j &&& rO.PY1 & M && Dr && C — && YK & jeQE & P0S && м.т. & qckjC0_ZNCMr1 — && JSL8 &&&&& Yp8fh47 & M99 & Cy && с7 && K &&& B6BZ && I & P && oeiH & BZ &&&&& рН & & & NQ && гс & _ && S &&&&&& ZB && GY9Z6OD_e15 & sV663 & г & гК & F & K4 & B & GIAD &&& Xn &&&& БМ && т &&& OdO &&& Y & s4hrk5 & GEQAS5K && G & Fr & Q: && jgiI & Gi & сВ.EJL & Ар & rPQbDoN

& DeHGG.ljs & CL4 &&& J: DM2E & O & prTXpRC6 & PSC & qHTH &&&& && ч & GEj &&&&& TKL & ч & P && R & H9eW & Если: LQ & E0X & НХ & т &&& л && Х & LM && K & FJ &&&&& Р &&& Я & O4 &&& MOF &&&&& & Z & Q & LH & W8p & IT9 && ч && FH &&& R & мкА & р & l8IQ & O && h8D..5 && С8 & U & J & aJdQR && ЕВ & д & б & S & VW1W & RJ & GWFTRh & MhWHbLu & hI.j & bOCZ && ТИМ &&&& г .._ Т && К && FUP-O & Aq2: LG &: J6GHo & ч & J2 && G5 & H & Y && I_G_h8T &&&&&& _ && Е && R &&&&& RG3 & BIkf & гв &&: Kl: YLp4 & qOks &&

&& & XlWM & Х &&& Р & д &&& I87S1f6JT & FRP & B && _ && М.Ф..&&& AWj6q4 && & г &&&&& Lf && Ouh & jrKSuAZ: h3Ns0eLJ3C4N &&&& HZ && О && Rjh6sRaZo0Z && SE.6M6 & Dgc: g8 & Ez && TL & I.Q & ПНМ & A4 && XLLS & L_ & LY & Oi &&& Е & л &&& ч & CN & TXD &&

ПРИМЕНЕНИЕ Примечание UC3842 / 3/4/5 ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ДЕШЁВЫЙ ТОК-РЕЖИМ УПРАВЛЕНИЯ

1 ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ UC3842 / 3/4/5 ОБЕСПЕЧИВАЕТ НИЗКИМ РЕЖИМ УПРАВЛЕНИЯ ТОКОМ ВВЕДЕНИЕ Основная задача проектирования источника питания состоит в одновременной реализации двух противоречащих друг другу целей: хорошие электрические характеристики и низкая стоимость.UC3842 / 3/4/5 — это интегрированный широтно-импульсный модулятор (ШИМ), разработанный с учетом обеих этих целей. Эта ИС предоставляет разработчикам недорогой контроллер, с помощью которого они могут получить все преимущества работы в текущем режиме. Кроме того, серия UC3842 оптимизирована для эффективного упорядочивания питания автономных преобразователей, регуляторов постоянного тока в постоянный и для управления силовыми полевыми МОП-транзисторами или транзисторами. В этом примечании к применению приводится функциональное описание семейства UC3842 и выделяются особенности каждого отдельного элемента, UC3842, UC3843, UC3844 и UC3845 По всему тексту будет упоминаться номер детали UC3842, однако общие схемы и характеристики производительности применимы к каждому. член серии UC3842, если не указано иное.Включен обзор текущего управления режимом и его преимуществ, а также упомянуты методы предотвращения распространенных ошибок. В последнем разделе представлены конструкции блоков питания, использующих управление UC3842. УПРАВЛЕНИЕ В РЕЖИМЕ ТОКА На рис. 1 показана двухконтурная система управления в режиме регулирования тока в типичном понижающем стабилизаторе. Тактовый сигнал инициирует импульсы мощности с фиксированной частотой. Завершение каждого импульса происходит, когда аналог тока индуктора достигает порога, установленного сигналом ошибки.Таким образом, сигнал ошибки фактически контролирует пиковый ток индуктора. Это контрастирует с традиционными схемами, в которых сигнал ошибки напрямую управляет шириной импульса без учета тока катушки индуктивности. Некоторые преимущества производительности являются результатом использования управления в режиме тока. Во-первых, достигается характеристика с прямой связью входного напряжения; то есть схема управления мгновенно корректирует изменения входного напряжения без использования какого-либо динамического диапазона усилителя ошибки. Таким образом, линейная стабилизация превосходна, и усилитель ошибки может быть предназначен исключительно для коррекции колебаний нагрузки.Для преобразователей, в которых ток в катушке индуктивности является непрерывным, управление пиковым током почти эквивалентно управлению средним током. Следовательно, когда в таких преобразователях используется управление в токовом режиме, катушка индуктивности может рассматриваться как выход тактовой частоты с защелкой. Рисунок 1. Двухконтурная система управления в токовом режиме 3-53

2 источник тока, управляемый ошибкой-напряжением, для анализа слабых сигналов.Это проиллюстрировано на рисунке 2. Двухполюсная АЧХ этих преобразователей, управляющих выходом, уменьшена до однополюсной (конденсатор фильтра подключен параллельно нагрузке). Одним из результатов является то, что компенсация усилителя ошибки может быть спроектирована так, чтобы обеспечить стабильный отклик преобразователя с обратной связью с большей шириной полосы усиления, чем это было бы возможно при широтно-импульсном управлении, обеспечивая улучшенный динамический отклик источника слабого сигнала на изменение нагрузки. Второй результат состоит в том, что схема компенсации усилителя ошибки становится более простой, как показано на рисунке 3.Конденсатор Ci и резистор Ri на рисунке 3a добавляют ноль низкой частоты, который отменяет одно из двух переключений управления на-. выходные полюса нетоковых преобразователей. При значительных изменениях нагрузки, когда отклик преобразователя ограничивается скоростью нарастания индуктивности, усилитель ошибки будет насыщаться, пока индуктор догоняет нагрузку. За это время Ci зарядится до ненормального уровня. Когда ток индуктора достигает необходимого уровня, напряжение на Ci вызывает соответствующую ошибку в выходном напряжении источника питания.Время восстановления — R&I, что может быть довольно большим. Однако компенсационная схема, показанная на Рисунке 3b, может использоваться там, где при токовом режиме управления полюс индуктора не используется. Тогда динамический отклик на большой сигнал значительно улучшается из-за отсутствия Ci. Ограничение тока значительно упрощается с управлением в режиме тока. Пошаговое ограничение, конечно, заложено в схеме управления. Кроме того, верхний предел пикового тока может быть установлен путем простого ограничения напряжения ошибки. Точное ограничение тока позволяет оптимизировать магнитные и силовые полупроводниковые элементы, обеспечивая при этом надежную работу источника питания.Наконец, управляемые по току силовые каскады могут работать параллельно с равным разделением тока. Это открывает возможность модульного подхода к проектированию источников питания. Рисунок 2. Катушка индуктивности выглядит как источник тока для слабых сигналов Vref A) Прямое управление рабочим циклом B) Управление текущим режимом Рисунок 3. Требуемая компенсация погрешности усилителя для конструкций с непрерывным индуктивным током 3-54

3 ОПИСАНИЕ СЕРИЯ UC3842 / 3/4/5 ИС ШИМ-РЕЖИМА ТОКА S Семейство управляющих ИС UC1842 / 3/4/5 обеспечивает необходимые функции для реализации схем управления в автономном режиме или в режиме постоянного тока с фиксированной частотой постоянного тока. с минимальным количеством внешних деталей.Встроенные схемы включают блокировку пониженного напряжения с пусковым током менее 1 мА, прецизионный эталон, настроенный для точности на входе усилителя ошибки, логику для обеспечения работы с фиксацией, компаратор PWM, который также обеспечивает контроль ограничения тока, и выход на тотемный полюс каскад, предназначенный для источника или приема высокого пикового тока. Выходной каскад, подходящий для управления полевыми МОП-транзисторами с N каналом или переключателями на биполярных транзисторах, имеет низкий уровень в выключенном состоянии. Различия между членами этого семейства заключаются в порогах отключения при пониженном напряжении и максимальных диапазонах рабочего цикла.UC1842 и UC1844 имеют пороги UVLO 16 В (вкл.) И 10 В (выкл.), Что идеально подходит для автономных приложений. Соответствующие пороговые значения для UC1843 и UC1845 составляют 8,5 В и 7,9 В. UC1842 и UC1843 могут работать с рабочими циклами, приближающимися к 100%. Диапазон от нуля до <50% достигается UC1844 и UC1845 за счет добавления внутреннего тумблера-флип-флип, который блокирует выходной сигнал через каждый второй тактовый цикл. ОСОБЕННОСТИ РУКОВОДСТВА ПО ВЫБОРУ ИС l Оптимизирован для автономных преобразователей и преобразователей постоянного тока в постоянный Подавление l Сильноточный выход на тотемный полюс l Внутренняя подрезка эталонной ширины запрещенной зоны l Работа 500 кГц l Усилитель ошибки низкого напряжения РЕКОМЕНДУЕМОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Примечание: 1.(A / B / A = номер контакта DIL-8. B = номер контакта SO-16. 2. Перекидной триггер, используемый только в 1844A и 1845A. Рисунок

4 БЛОКИРОВКА ПОНИЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Схема UVLO гарантирует, что VCC достаточен для обеспечения полной работоспособности UC3842 / 3/4/5 перед включением выходного каскада. На рисунке 5 показано, что пороги включения и выключения UVLO имеют внутреннее фиксированное значение 16 В и 10 В соответственно.Гистерезис 6V предотвращает колебания Vcc во время последовательности мощности. На рисунке 6 показаны требования к току питания. Пусковой ток составляет менее 1 мА для эффективного самонастройки с выпрямленного входа автономного преобразователя, как показано на рисунке 6. Во время нормальной работы схемы VCC создается вспомогательной обмоткой WAux с D1 и GIN. Однако при запуске GIN должен быть заряжен до 16 В через RtN. При пусковом токе 1 ма RtN может достигать 100 крон и по-прежнему заряжать GIN, когда VAc = 90 В RMS (нижняя линия).В этом случае рассеиваемая мощность в RIN будет менее 350 мВт даже в условиях высокой линии (VAc = 130 В RMS). Во время УВЛО; выходной драйвер находится в низком состоянии. Несмотря на то, что он не демонстрирует такие же характеристики насыщения, как при нормальной работе, он может легко потреблять 1 миллиампер, что достаточно для того, чтобы обеспечить отключение полевого МОП-транзистора. Рисунок 5 Рисунок 6. Во время блокировки при пониженном напряжении выходной драйвер смещается, чтобы потреблять незначительные количества тока. ОСЦИЛЛЯТОР Генератор UC3842 запрограммирован, как показано на рисунке 8. Временной конденсатор CT заряжается от VREF (5 В) через временный резистор RT и разряжается внутренним источником тока.Первым шагом при выборе компонентов генератора является определение требуемого времени нечувствительности цепи. После получения рисунок 9 используется для точного определения ближайшего стандартного значения CT для заданного мертвого времени. Затем соответствующее значение RT интерполируется с использованием параметров CT и частоты генератора. На рисунке 10 показаны комбинации RT / CT в зависимости от частоты генератора. Временной резистор можно рассчитать по следующей формуле. Fosc (khz) = 1,72 / (RT (k) CT (pf)) UC3844 и UC3845 имеют внутренний триггер деления на два, управляемый генератором для максимального рабочего цикла 50%.Следовательно, их генераторы должны быть настроены на работу с удвоенной частотой переключения источника питания. Генераторы UC3842 и UC3843 работают на частоте переключения. Каждый генератор семейства UC3842 / 3/4/5 может использоваться до 500 кГц. Рисунок 7. Подача питания на UC3842 / 3/4/

5 МАКСИМАЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ UC3842 и UC3843 имеют максимальный рабочий цикл приблизительно 100%, тогда как UC3844 и UC3845 ограничены до 50% с помощью внутреннего триггера.Этот фиксатор рабочего цикла является преимуществом в большинстве преобразователей прямого и обратного хода. Для оптимальной работы ИС мертвое время не должно превышать 15% периода тактовой частоты генератора. Во время разряда или мертвого времени внутренний тактовый сигнал переводит выход в низкое состояние. Это ограничивает максимальный рабочий цикл DMAX до: DhnAx = 1 — ODEAD / ~ PERI ~ D) UC3842 / 3 DMAX = 1 — (tdead / 2 X tper & UC3844 / 5, где TPERIOD = 1 / F ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКА генератора. сенсорный вход настроен, как показано на рисунке 12.Преобразование тока в напряжение выполняется извне с помощью заземленного резистора Rs. При нормальной работе пиковое напряжение на Rs регулируется E / A в соответствии со следующим соотношением: где VC = управляющее напряжение = выходное напряжение E / A. Rs можно подключать к силовой цепи напрямую или через трансформатор тока, как показано на Рисунке 11. Хотя прямое подключение проще, трансформатор может уменьшить рассеиваемую мощность в Rs, уменьшить ошибки, вызванные базовым током, и обеспечить сдвиг уровня, чтобы устранить ограничение измерения по заземлению.Связь между VC и пиковым током в силовом каскаде определяется следующим образом: где: N = коэффициент трансформации токового трансформатора = 1, когда трансформатор не используется. Для целей анализа слабых сигналов коэффициент усиления по управляющему току равен: Рисунок 8 Мертвое время в зависимости от CT (RT> 5k) Рисунок 9 Временное сопротивление в зависимости от частоты При измерении тока последовательно с силовым транзистором, как показано на рисунке 11, Форма волны тока часто имеет большой всплеск на переднем фронте. Это происходит из-за восстановления выпрямителя и / или межобмоточной емкости силового трансформатора.При отсутствии ослабления этот переходный процесс может преждевременно прервать выходной импульс. Как показано, для подавления этого выброса обычно достаточно простого RC-фильтра. Постоянная времени RC должна быть приблизительно равна длительности всплеска тока (обычно несколько сотен наносекунд). Инвертирующий вход токового компаратора UC3842 имеет внутреннее ограничение на 1 В (рисунок 12). Ограничение тока происходит, если напряжение на выводе 3 достигает этого порогового значения, т. Е. Ограничение тока определяется следующим образом: FREOUENCY — (Гц) Рисунок Рисунок 11.Измерение тока с трансформаторной связью 3-57

6 УСИЛИТЕЛЬ ОШИБКИ Конфигурация усилителя ошибки (E / A) показана на рисунке 13. Неинвертирующий вход не выводится на контакт, а имеет внутреннее смещение до 2,5 В ± 2%. Выход E / A доступен на контакте 1 для внешней компенсации, что позволяет пользователю управлять частотной характеристикой преобразователя в замкнутом контуре. На рисунке 14 показана схема компенсации E / A, подходящая для стабилизации любой топологии с управляемым режимом тока, за исключением обратных и повышающих преобразователей, работающих с током катушки индуктивности.Компоненты обратной связи добавляют полюс к передаточной функции контура при fp = 4 / * 7r RF, + RF и CF выбираются так, чтобы этот полюс подавлял нуль ESR конденсатора выходного фильтра в силовой цепи. RI и RF фиксируют усиление низкой частоты. Они выбраны для обеспечения максимального усиления, при этом позволяя полюсу, образованному конденсатором выходного фильтра и нагрузкой, снизить коэффициент усиления контура до единицы (0 дБ) при f =: fswttchtng / 4. Этот метод обеспечивает стабильность преобразователя и хороший динамический отклик.Рисунок 12. Измерение тока Рисунок 14. Компенсация Выход E / A будет источником 0,5 мА и потребителем 2 мА. Нижний предел для RF определяется следующим образом: Рисунок 13. Конфигурация E / A

.

7 Входной ток смещения E / A (2 PA max) протекает через RI, что приводит к ошибке постоянного тока в выходном напряжении (VO), определяемой следующим образом: Поэтому желательно поддерживать значение RI как можно более низким. На рисунке 15 показана частотная характеристика без обратной связи UC3842 E / A.Коэффициент усиления представляет собой верхний предел усиления скомпенсированного E / A. Фазовая задержка быстро увеличивается, когда частота превышает 1 МГц из-за полюсов второго порядка на ~ 10 МГц и выше. Каждый из преобразователей постоянного и обратного тока с повышающим и обратным током имеет нуль в правой полуплоскости в их передаточной функции. Дополнительный полюс компенсации необходим, чтобы уменьшить усиление контура на частоте меньше, чем у нуля RHP. Rp и Cp в схеме на рисунке 16 обеспечивают этот полюс. ТОТЕМНО-ПОЛЮСНЫЙ ВЫХОД ШИМ UC3842 имеет один тотемно-полюсный выход, который может работать до пикового значения ± 1 А для управления затворами МОП-транзистора и среднего тока для биполярных силовых транзисторов.Поперечная проводимость между выходными транзисторами минимальна, средняя добавленная мощность при VIN = 30 В составляет всего 80 мВт при 200 кГц. Ограничение пикового тока через интегральную схему достигается путем размещения резистора между выходом тотемного полюса и затвором полевого МОП-транзистора. Значение определяется путем деления напряжения коллектора тотемного полюса VC на пиковый ток номинального тока тотемного полюса ИС. Без этого резистора пиковый ток ограничен только скоростью dv / dt переключения тотемных полюсов и емкостью затвора полевого транзистора.Использование диода Шоттки между выходом ШИМ и землей предотвратит падение выходного напряжения ниже уровня земли, вызывая нестабильность внутри ИС. Для эффективности выбранный диод должен иметь прямое падение напряжения менее 0,3 В при 200 мА. Большинство диодов Шоттки с током от 1 до 3 ампер демонстрируют эти характеристики при температуре выше комнатной. Размещение диода как можно физически ближе к ШИМ улучшит характеристики схемы. Реализация полной схемы привода показана на следующих схемах.В цепях с трансформаторным приводом также требуется использование диодов Шоттки для предотвращения аналогичного набора окружностей K 10K 100K 1M 10M ЧАСТОТА — (Гц) Рисунок 15. Частотная характеристика разомкнутого контура усилителя ошибки Рисунок 16. Схема компенсации E / A для непрерывного повышения и Топологии обратного хода 3-59

8 позиций от встречающихся на выходе ШИМ. Звон под землей значительно усиливается за счет индуктивности рассеяния трансформатора и паразитной емкости в дополнение к индуктивности намагничивания и емкости затвора полевого транзистора.Схема реализации аналогична предыдущему примеру. На рисунках 18, 19 и 20 показаны предлагаемые схемы для управления полевыми МОП-транзисторами и биполярными транзисторами с выходом UC3842. Простая схема, показанная на рисунке 18, может использоваться, когда управляющая ИС электрически не изолирована от включения и выключения полевого МОП-транзистора до ± 1 ампер. Он также обеспечивает демпфирование паразитной цепи резервуара, образованной входной емкостью полевого транзистора и индуктивностью последовательной проводки. Диод Шоттки D1 ​​предотвращает попадание выхода ИС далеко под землю во время выключения.На рисунке 19 показана схема управления изолированным полевым МОП-транзистором, которая подходит, когда управляющий сигнал должен быть сдвинут по уровню или передан через границу изоляции. Биполярные транзисторы могут эффективно управляться схемой на рисунке 20. Резисторы R1 и R2 фиксируют базовый ток в открытом состоянии, в то время как конденсатор Cl обеспечивает отрицательный импульс базового тока для удаления накопленного заряда при выключении. Поскольку серия UC3842 имеет только один выход, для управления двухтактной полупроводниковой или полной мостовой топологией требуется схема интерфейса.Драйвер двойного вывода UC3706 с внутренним триггером выполняет эту функцию. Пример схемы в конце этой статьи иллюстрирует типичное применение этих двух ИС. Повышенные возможности привода для параллельного управления множеством полевых транзисторов или других нагрузок могут быть выполнены с использованием одной из микросхем драйвера UC3705 / 6/7. ВЫХОДНОЙ ТОК ОТ 10 ДО 20 В ИСТОЧНИК ИЛИ ПРИЕМКА — (A) Рисунок 17. Характеристики насыщения на выходе Рисунок 18. Прямой привод MOSFET от 20 до 30 В, от 12 до 20 В Рисунок 19. Изолированный привод MOSFET Рис.Биполярный привод с отрицательным смещением выключения 3-61

9 ШУМ Как упоминалось ранее, шум в сигналах считывания тока или управляющих сигналов может вызвать значительное дрожание ширины импульса, особенно в конструкциях с непрерывным индуктивным током. Хотя компенсация наклона помогает решить эту проблему, лучшим решением является минимизация шума. В целом, помехозащищенность улучшается по мере уменьшения импеданса в критических точках цепи.Одной из таких точек для импульсного источника питания является линия заземления. Небольшие индуктивности проводки между различными точками заземления на печатной плате могут поддерживать синфазный шум с достаточной амплитудой, чтобы мешать правильной работе модулирующей ИС. Медная пластина заземления и отдельные обратные линии для сильноточных трактов значительно снижают синфазный шум. Обратите внимание, что UC3842 имеет единственный вывод заземления. Поэтому большие токи стока на выходе не могут быть возвращены отдельно. Керамические монолитные байпасные конденсаторы (0.1 пФ) от VCC и VREF к земле обеспечит тракты с низким импедансом для высокочастотных переходных процессов в этих точках. Однако вход усилителя ошибки представляет собой точку с высоким импедансом, которую нельзя обойти, не повлияв на динамический отклик источника питания. Поэтому следует позаботиться о том, чтобы разместить плату таким образом, чтобы путь обратной связи был удален от компонентов, генерирующих шум, таких как силовые транзисторы. На рисунке 21 показана другая распространенная проблема, вызванная шумом. Когда силовой транзистор выключается, на клемму FIT / CT генератора возникает импульсный шум.При высокой продолжительности включения напряжение на RT / CT приближается к своему пороговому уровню (~ 2,7 В, установленному схемой внутреннего генератора), когда возникает этот всплеск. Пик достаточной амплитуды преждевременно отключит осциллятор, как показано пунктирными линиями. Чтобы свести к минимуму всплеск шума, выберите ТТ как можно большего размера, помня, что мертвое время увеличивается с ТТ. Рекомендуется, чтобы CT никогда не был меньше ~ 1000 пФ. Часто шум, вызывающий эту проблему, вызван тем, что выход (контакт 6) оказывается под землей при выключении из-за внешних паразитов.Это особенно верно при управлении MOSFET. Зажим диода Шоттки от земли к выводу 6 предотвратит попадание такого выходного шума на генератор. Если эти меры не помогут исправить проблему, частоту генератора всегда можно стабилизировать с помощью внешних часов. Использование схемы на рисунке 31 приводит к форме волны FIT / CT, подобной той, что показана на рисунке 21B. Здесь генератор гораздо более устойчив к шуму, потому что линейное напряжение никогда не приближается близко к внутреннему порогу. СИНХРОНИЗАЦИЯ В простейшем методе принудительной синхронизации используется синхронизирующий конденсатор (ТТ) в почти стандартной конфигурации.Вместо прямого заземления ТТ, небольшой резистор подключается последовательно с ТТ на землю. Этот резистор служит входом для синхроимпульса, который поднимает напряжение ТТ выше внутреннего верхнего порога генератора. ШИМ может работать на частоте, установленной RT и CT, пока не появится синхроимпульс. Эта схема предлагает несколько преимуществ, в том числе наличие локальной рампы для компенсации уклона. Генератор UC3842 / 3/4/5 Рис. 22. Реализация схемы синхронизации Рис. 21. (a.) Шум на выводе 4 может вызвать предварительный запуск генератора. (b.) При внешней синхронизации шум не приближается к пороговому уровню. 3-61

10 должен быть установлен на более низкую частоту, чем поток синхроимпульсов, обычно 20 процентов с импульсом 0,5 В, приложенным к резистору. Дополнительную информацию о синхронизации можно найти в разделе «Практические рекомендации по источникам питания в токовом режиме», указанном в справочном приложении.UC3842 также может быть синхронизирован с внешним источником синхронизации через клемму FIT / CT (контакт 4), как показано на рисунке 23. В нормальном режиме работы синхронизирующий конденсатор CT заряжается между двумя пороговыми значениями, верхним и нижним пределами компаратора. Когда CT начинает свой цикл заряда, выход ШИМ инициируется и включается. Конденсатор синхронизации продолжает заряжаться, пока не достигнет верхнего порогового значения внутреннего компаратора. После пересечения схема разряда активируется и разряжает трансформатор тока до тех пор, пока не будет достигнут нижний порог.В течение этого времени разряда выход ШИМ отключен, таким образом обеспечивая время простоя или отключения для выхода. Цифровое представление состояния заряда / разряда генератора можно использовать в качестве входа для клеммы FIT / CT. В таких случаях, когда нет легкодоступного порта синхронизации, схема синхронизации может управляться от цифрового логического входа, а не в обычном аналоговом режиме. При вводе цифровой последовательности импульсов могут быть учтены основные аспекты времени включения, мертвого времени, рабочего цикла и частоты.Вход логического уровня LOW определяет максимальное время включения ШИМ. И наоборот, вход ВЫСОКИЙ определяет время отключения или мертвое время. Критические ограничения частоты, рабочего цикла или мертвого времени могут точно контролироваться чем угодно, от таймера 555 до сложной программы, управляемой микропроцессором. Рис. 23 Синхронизация с внешними часами. Рис.

.

11 ГЕНЕРАТОР СИНХРОНИЗАЦИОННЫХ ИМПУЛЬСОВ Генератор UC3842 / 3/4/5 может использоваться для генерации синхронизирующих импульсов с минимальным количеством внешних компонентов.Эта простая схема, показанная на Рисунке 25, запускается по заднему фронту сигнала CT и генерирует импульс синхронизации, необходимый для ранее упомянутой схемы синхронизации. Эта цепь, запускаемая мертвым временем ведущего, может использоваться до нескольких сотен килогерц с минимальными задержками между ведущим и ведомым (-ями). На фотографиях, показанных на рисунках 26 и 27, изображены представляющие интерес формы сигналов схемы. Рисунок 25. Верхняя кривая цепи генератора синхроимпульсов: Нижняя кривая входа цепи: Выходная линия цепи через 24 Ом По вертикали: O.5 В / см По горизонтали: 0,5 ~ SICM Верхняя кривая: Ведомый ТТ Нижняя кривая: Главный ТТ по вертикали: 0,5 В / см По горизонтали: 0,5 $ XYvI Рисунок Рабочие формы сигналов при 500 кГц Рисунок 27. Формы сигналов синхронизации ведущий / ведомый на ТТ 3-63

12 ЦЕПИ ЗАРЯДНОГО НАСОСА ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА НИЗКОЙ МОЩНОСТИ Повышающее преобразование Рис. 28 Рис. 29 Режим понижающего напряжения маломощного понижающего регулятора Базовый понижающий стабилизатор описан в Руководстве по применению UNITRODE.* Подробную информацию о компенсации см. В Книге семинаров по проектированию источников питания UNITRODE; см. Замыкание петли обратной связи, Топология понижающего преобразователя. Рисунок

13 ПРИМЕРЫ ЦЕПЕЙ 1. Обратный ход в автономном режиме На рис. 31 показан автономный обратный стабилизатор с несколькими выходами мощностью 25 Вт, управляемый с помощью UC3844. Этот регулятор недорогой, поскольку в нем используются только два магнитных элемента, метод измерения напряжения на первичной стороне и недорогая схема управления.Технические характеристики перечислены ниже. Также обратитесь к инструкции по применению UNITRODE U-96 в руководстве по применению. Рисунок Характеристики источника питания 1. Входное напряжение: от 95 до 130 В переменного тока (50 Гц / 60 Гц) 2. Изоляция линии: 3750 В 3. Частота переключения: 40 кгц 4. Полная нагрузка: 70% 5. Выходное напряжение: A. + 5 В , ± 5%: нагрузка от 1 A ​​до 4 A Напряжение пульсации: 50 мВ PP Макс. В, ± 3% 0,1 A до 0,3 A нагрузка Напряжение пульсации: 100 мВ PP Макс. C. -12 В ± 3%, нагрузка от 0,1 А до 0,3 А Напряжение пульсации: 100 мВ P-P Макс. 3-65

14 Рисунок W Двухтактный преобразователь постоянного тока в постоянный 2.Двухтактный преобразователь постоянного тока в постоянный ток На рис. 45 показан двухтактный преобразователь постоянного тока в постоянный ток мощностью 500 Вт, использующий микросхемы UC3642, UC3706 и UC3901. Он работает от стандартной телекоммуникационной шины для выработки 5 В при токе до 100 А. Работа этой схемы подробно описана в ссылке 6. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Входное напряжение: -48 В ± 8 В Выходное напряжение: + 5 В Выходной ток: от 25 до 100 А Частота генератора: 200 кГц Регулировка линии: 0,1% Регулировка нагрузки: 1% VIN = 48 В lo = 25A: 75% lo = 50A: 80% Выходное пульсационное напряжение: 200 мВ PP Также см. Примечание по применению U-101 в Руководстве по применению Unitrode

15 ВАЖНОЕ УВЕДОМЛЕНИЕ Texas Instruments и ее дочерние компании (TI) оставляют за собой право вносить изменения в свои продукты или прекращать выпуск любого продукта или услуги без уведомления и рекомендовать клиентам получить последнюю версию соответствующей информации для проверки перед размещением заказов, что информация, на которую полагаются, является актуальной и полной.Все продукты продаются в соответствии с условиями продажи, предоставленными на момент подтверждения заказа, включая те, которые относятся к гарантии, нарушению патентных прав и ограничению ответственности. TI гарантирует соответствие своей полупроводниковой продукции техническим характеристикам, действующим на момент продажи, в соответствии со стандартной гарантией TI. Испытания и другие методы контроля качества используются в той степени, в которой TI считает необходимым для поддержки данной гарантии. Специальное тестирование всех параметров каждого устройства не обязательно, кроме тех, которые предусмотрены государственными требованиями.ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРОДУКТЫ, МОГУТ СОЗДАТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РИСК СМЕРТИ, ТРАВМ ИЛИ СЕРЬЕЗНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ИМУЩЕСТВА ИЛИ ЭКОЛОГИИ (КРИТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ). ПРОДУКТЫ TI ПОЛУПРОВОДНИКИ НЕ РАЗРАБОТАНЫ, РАЗРЕШЕНЫ И НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВАХ ИЛИ СИСТЕМАХ ЖИЗНЕННОЙ ПОДДЕРЖКИ ИЛИ ДРУГИХ ВАЖНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТОВ TI В ТАКИХ ПРИЛОЖЕНИЯХ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПОЛНОСТЬЮ НА РИСК КЛИЕНТА. Чтобы свести к минимуму риски, связанные с приложениями заказчика, заказчик должен обеспечить соответствующие конструктивные и эксплуатационные меры безопасности, чтобы минимизировать внутренние или процедурные риски.TI не несет ответственности за помощь в использовании приложений или разработку продукта для клиентов. TI не гарантирует и не заявляет, что какая-либо лицензия, явная или подразумеваемая, предоставляется на основании каких-либо патентных прав, авторских прав, прав на маскировку или других прав интеллектуальной собственности TI, охватывающих или относящихся к любой комбинации, машине или процессу, в котором такой полупроводник продукты или услуги могут быть или используются. Публикация TI информации о продуктах или услугах третьих лиц не является их одобрением, гарантией или одобрением TI.Авторское право 1999 г., Texas Instruments Incorporated

Принцип импульсного источника питания

Введение

Это видео показывает нам, как работает импульсный источник питания, на схемах, объяснениях, примерах и модификациях.


Каталог


1. Принцип импульсного источника питания

1.1 Базовый Принцип импульсного источника питания

Импульсный источник питания — это источник питания, в котором используется современная технология силовой электроники для управления соотношением времени включения и выключения переключающего транзистора для поддержания стабильного выходного напряжения. Простая конструкция показана на рисунке 1.

Рисунок 1 . B asic C Схема из Переключение P подача S подача

Коммутационный транзистор VT включен последовательно между входным напряжением VI и выходным напряжением Vo.Когда база транзистора VT вводит импульсный сигнал переключения, VT периодически переключается, то есть поочередно включается и выключается. Предполагая, что VT является идеальным переключателем, падение напряжения между базой и эмиттером приблизительно равно нулю, когда VT насыщен, и входное напряжение Vi подается на выход через VT; Напротив, в то время, когда VT отключена, выход равен нулю. После периодического переключения VT импульсное напряжение получается на выходе, а среднее постоянное напряжение получается схемой фильтра.Выходное напряжение указано в формуле 1:

.

(1)

T на — время включения, T — период переключения, а D — рабочий цикл. Можно видеть, что импульсный регулируемый источник питания может управлять значением выходного постоянного напряжения, изменяя рабочий цикл импульса переключения, то есть время включения.

1.2 Рабочий процесс импульсного источника питания

Импульсный источник питания обычно состоит из шести частей, как показано на рисунке 2.

Первая часть — это входная цепь, которая содержит фильтрацию нижних частот и одноступенчатое выпрямление. Vi получается после того, как переменный ток 220 В проходит низкочастотную фильтрацию и мостовое выпрямление. Это напряжение отправляется во вторую часть для коррекции коэффициента мощности. Цель состоит в том, чтобы улучшить коэффициент мощности. Форма должна поддерживать входной ток в фазе с входным напряжением. Третья часть — это преобразование мощности, которое завершается электронным переключателем и высокочастотным трансформатором. Он преобразует постоянное напряжение с высоким коэффициентом мощности в высокочастотное импульсное напряжение прямоугольной формы, которое соответствует проектным требованиям.Четвертая часть — это выходная цепь, которая используется для выпрямления и фильтрации высокочастотного прямоугольного импульсного напряжения на выходе постоянного напряжения. Пятая часть — это схема управления. После разделения и выборки выходного напряжения оно сравнивается с опорным напряжением схемы и усиливается. Шестая часть — это генератор частотных колебаний, который генерирует сигнал высокочастотного диапазона волн, который накладывается на управляющий сигнал для выполнения широтно-импульсной модуляции для достижения регулируемой ширины импульса.При высокочастотном колебании происходит преобразование мощности, поэтому суть импульсного источника питания заключается в преобразовании мощности.

Рис. 2. Принципиальная блок-схема импульсного источника питания

1.3 Метод модуляции импульсного источника питания

Методы модуляции схемы импульсного источника питания в основном включают три типа: PWM, PFM и PSM. Частота переключения режима широтно-импульсной модуляции (ШИМ) постоянна.Изменяя ширину импульса включения для изменения рабочего цикла, достигается контроль выходной энергии, что называется расширением фиксированной частоты; Ширина импульса режима частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) постоянна. Регулируя частоту переключения, коэффициент заполнения изменяется таким образом, чтобы реализовать управление выходной энергией, что называется модуляцией фиксированной ширины; ширина импульса в режиме модуляции с пропуском импульсов постоянна, а выходная энергия регулируется путем выборочного пропуска определенных рабочих циклов.

1.3.1 P ulse W ширина M odulation (PWM)

Режим ШИМ-модуляции — это наиболее часто используемый метод управления импульсным источником питания. Сигнал обратной связи на стороне нагрузки сравнивается с пилообразной волной, генерируемой внутри, и выходной прямоугольный сигнал с постоянной частотой расширяется для управления трубкой переключателя, а время включения трубки переключателя регулируется в реальном времени в соответствии с нагрузкой. состояние, чтобы стабилизировать выходное напряжение.Его рабочая форма сигнала показана на рисунке 3.

Рисунок 3. W orking P Принцип действия D iagram из PWM

В настоящее время режим управления ШИМ является наиболее часто используемым в импульсных источниках питания и имеет следующие преимущества: высокий КПД в случае большой нагрузки, хорошая скорость регулировки напряжения, высокая линейность, небольшая пульсация на выходе и подходит для режима контроля тока или напряжения.Но он также имеет следующие недостатки: слабая модуляция входного напряжения, плохие частотные характеристики и снижение эффективности при небольшой нагрузке.

1.3.2 Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)

PFM — это метод модуляции, часто используемый в импульсных источниках питания. Сравнивая сигнал обратной связи конца нагрузки с опорным сигналом, выходной сигнал ошибки регулирует рабочую частоту, а затем выводит прямоугольный сигнал постоянной ширины и переменной частоты для управления трубкой переключателя и регулирует время включения трубка переключателя в реальном времени в соответствии с условиями нагрузки, тем самым стабилизируя выходное напряжение.Его рабочая форма сигнала показана на рисунке 4.

Рисунок 4 . Принцип работы PFM

1.3.3 Пропуск импульса Модуляция n (PSM)

PSM — это новый метод управления импульсными источниками питания, который называется перекрестно-импульсной модуляцией. Сигнал обратной связи конца нагрузки преобразуется в цифровой уровень, а уровень сигнала обратной связи определяется по нарастающему фронту тактового сигнала, чтобы определить, работать ли в тактовом цикле, а время включения переключающей трубки регулируется для стабилизации. выходное напряжение.Его рабочая форма сигнала показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Принцип работы PSM

В настоящее время режим управления PSM используется для импульсных источников питания и имеет следующие преимущества: высокая скорость при небольшой нагрузке, высокая рабочая частота, хорошие частотные характеристики и меньшая частота переключения силовых трубок, подходящая для небольших ИС управления питанием. Однако он также имеет следующие недостатки: большая пульсация на выходе и слабая возможность регулировки входного напряжения.

1.4 Метод управления импульсным источником питания

Импульсные источники питания, которые мы обычно используем, основаны на режиме ШИМ, поэтому мы сосредоточимся на технологии управления в режиме ШИМ. Существует два основных типа технологии управления ШИМ: один — это технология управления ШИМ в режиме напряжения, а другой — технология управления ШИМ в текущем режиме.

1.4.1 ШИМ-контроллер в режиме напряжения

Импульсный источник питания изначально был основан на технологии PWM в режиме напряжения.Основной принцип работы показан на рисунке 6. Выходное напряжение Vo сравнивается с опорным напряжением для получения сигнала ошибки VE. Это напряжение ошибки сравнивается с пилообразным сигналом, генерируемым пилообразным генератором. Компаратор PWM выдает управляющий сигнал прямоугольной формы с изменением рабочего цикла. Это принцип работы технологии управления ШИМ в режиме напряжения. Поскольку эта система представляет собой одноконтурную систему управления, ее самым большим недостатком является отсутствие сигнала обратной связи по току.Поскольку ток импульсного источника питания протекает через катушку индуктивности, соответствующий сигнал напряжения имеет определенную задержку. Однако для регулируемого источника питания необходимо постоянно регулировать входной ток, чтобы адаптироваться к изменению входного напряжения и требований нагрузки, тем самым достигая цели стабилизации выходного напряжения. Следовательно, недостаточно использовать метод выборки выходного напряжения, потому что реакция регулирования напряжения медленная. Даже при изменении сильного сигнала трубка переключателя мощности повреждается из-за колебаний, что является самым большим недостатком технологии управления ШИМ в режиме напряжения.

Рисунок 6. Принцип работы технологии ШИМ управления в режиме напряжения

1.4.2 ШИМ-контроллер текущего режима

Технология управления ШИМ в режиме тока была разработана из-за недостатков технологии управления ШИМ в режиме напряжения. Так называемое управление ШИМ в режиме тока заключается в прямом сравнении сигнала обнаружения тока выходной катушки индуктивности с выходным сигналом усилителя ошибки на входе компаратора ШИМ, чтобы реализовать управление рабочим циклом выходного импульса, так что пиковый ток выходного дросселя следует за изменением напряжения ошибки.Этот метод управления может эффективно улучшить скорость регулирования напряжения и скорость регулирования тока импульсного источника питания, а также может улучшить переходную характеристику всей системы. Принцип работы технологии управления ШИМ в текущем режиме показан на рисунке 7.

Технология управления PWM в токовом режиме в основном делится на технологию управления пиковым током и технологию управления средним током. Две технологии управления обнаруживают и возвращают пиковое значение и среднее значение изменения тока в течение одного периода проводимости.

Технология управления пиковым током: Управление режимом пикового тока напрямую управляет током индуктора на стороне пикового выхода, а затем косвенно регулирует ширину импульса ШИМ. Пиковый ток индуктора легко обнаружить и логически согласуется с изменением среднего тока индуктора. Однако пиковый ток индуктора не может быть во взаимно однозначном соответствии со средним током индуктора, потому что один и тот же пиковый ток индуктора может соответствовать разным средним токам индуктора с разными рабочими циклами и единственным фактором, определяющим значение выходного напряжения. — значение среднего тока индуктора.Когда коэффициент заполнения системы ШИМ D> 50%, режиму управления режимом пикового тока с фиксированной частотой присуща нестабильность разомкнутого контура, и необходимо ввести соответствующую компенсацию наклона, чтобы устранить возмущение среднего тока индуктора из-за различных рабочих циклов и довести контролируемый пиковый ток индуктора до среднего значения тока индуктора. Когда крутизна применяемого сигнала компенсации крутизны увеличивается до определенной степени, управление режимом пикового тока преобразуется в управление режимом напряжения.Поскольку сигнал компенсации наклона полностью заменяется треугольной волной в колебательном контуре, он становится регулятором режима напряжения, но текущий сигнал в это время можно рассматривать как текущий сигнал прямой связи. Режим управления пиковым током представляет собой систему управления с двойным замкнутым контуром (внешний контур — это контур напряжения, а внутренний контур — это контур тока), а текущий внутренний контур мгновенно и быстро управляется в соответствии с импульсом за импульсом. При управлении с двойным контуром текущий внутренний контур отвечает только за динамическое изменение выходной катушки индуктивности, поэтому внешнему контуру напряжения необходимо только управлять выходным напряжением, и ему не нужно управлять схемой накопления энергии.Следовательно, управление в режиме пикового тока имеет гораздо большую полосу пропускания, чем управление в режиме напряжения.

Рисунок 7. Принцип работы технологии ШИМ управления в токовом режиме

Метод контроля среднего тока: Контроль среднего тока требует определения тока катушки индуктивности, сигнала определения тока индуктора и заданного VE. После сравнения управляющий сигнал VC генерируется регулятором тока и сравнивается с сигналом пилообразной модуляции для генерации импульса ШИМ.Регуляторы тока обычно используют схему компенсации PI-типа и отфильтровывают высокочастотные компоненты в дискретизированном сигнале.

Сравнение двух технологий управления током: Технология управления пиковым током удобна и быстра, но требует компенсации стабильности; Технология управления средним током отличается стабильностью и надежностью, но скорость отклика ниже, а управление более сложным. Поэтому в практических приложениях режим управления пиковым током более распространен, чем режим управления средним током.

1,5 W orking M ode of S witching P ower S подача

Возьмем обратноходовой преобразователь, используемый в этой конструкции в качестве примера, так называемый обратный преобразователь означает, что первичная полярность трансформатора противоположна вторичной полярности, как показано на рисунке 8. Он состоит из переключающей трубки VT, выпрямителя. диод D1, конденсатор фильтра C и развязывающий трансформатор.Если верхний конец первичной обмотки трансформатора положительный, верхний конец вторичной обмотки отрицательный, и переключающая трубка VT работает в режиме ШИМ. Обратный преобразователь имеет высокий КПД, простую схему и может обеспечивать несколько выходов, поэтому он получил широкое распространение.

Рисунок 8 . B asic C ircuit из Обратный ход C onverter

Обратный преобразователь PWM имеет два режима: постоянный ток и прерывистый ток.Для тока, протекающего через переключающую трубку первичной обмотки W1, его ток не может быть непрерывным, потому что ток переключающей трубки VT обязательно равен нулю после отключения. Но в это время во вторичной обмотке W2 неизбежно возникает ток. Для обратного преобразователя постоянный ток означает, что суммарный ампер двух обмоток преобразователя не равен нулю в течение одного цикла переключения, а прерывание тока означает, что синтетическая ампула равна нулю в течение периода выключения переключающей лампы VT.Когда ток является непрерывным, обратный преобразователь имеет два режима переключения, как показано на (a) и (b) на рисунке 9; и когда ток прерывается, обратноходовой преобразователь имеет три режима переключения, как показано на (a) (b) (c) рисунка 9.

Рис. 9. Эквивалентная схема в различных режимах переключения

1.5.1 Принцип работы обратноходового преобразователя при постоянном токе

Как показано на рисунке 9 (а), при t = 0 переключающий транзистор VT включается, и напряжение питания Vi подается на первичную обмотку трансформатора W 1 .В это время индуцированное напряжение во вторичной обмотке W 2 отключает диод D 1 , и ток нагрузки подается с конденсатора фильтра C. В этот момент вторичная обмотка трансформатора разомкнута, только работает первичная обмотка, что эквивалентно катушке индуктивности. Индуктивность L 1 , первичный ток L p линейно увеличивается от минимального значения I Pmin , а скорость увеличения составляет: (1-2)

Когда t = T на , ток I p достигает максимума I Pmax

(1-3)

Во время этого процесса сердечник трансформатора намагничивается, и его магнитный поток Φ также линейно увеличивается.Приращение потока Φ:

(1-4)

Как показано на рисунке 9 (b), когда t = T на , переключающая трубка VT выключена, первичная обмотка разомкнута, а индуцированная электродвижущая сила вторичной обмотки меняет направление на включение диода D 1 . Энергия, накопленная в магнитном поле трансформатора, высвобождается через диод D 1 , заряжая конденсатор C, с одной стороны, и подает питание на нагрузку, с другой стороны.В этот момент работает только вторичная обмотка трансформатора, которая эквивалентна катушке индуктивности, и ее индуктивность равна L 2 . Напряжение на вторичной обмотке составляет В o , вторичный ток I с линейно падает от максимального значения I Smin и скорость его падения составляет:

(1-5)

При t = T ток I s достигает минимума I Smin

(1-6)

Во время этого процесса сердечник трансформатора размагничивается, и его магнитный поток Φ также линейно уменьшается.Величина уменьшения магнитного потока Φ составляет:

(1-7)

1.5.2 Basic R elationship of F lyback C onverter W курица C urrent I s C непрерывно

При работе с регулируемым напряжением величина увеличения магнитного потока переключающего сердечника обязательно равна величине уменьшения, когда переключатель VT выключен, то есть.Из формул (1-4) и (1-7) мы можем получить:

(1-8)

В формуле — соотношение витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Когда K 12 = 1 ,

(1-9)

Напряжение, которому подвергается переключающая трубка VT при выключении, складывается из Vi и наведенной электродвижущей силы в первичной обмотке W1, то есть

(1-10)

Когда напряжение источника питания V i является постоянным, напряжение переключающего транзистора VT зависит от продолжительности включения D, поэтому значение максимальной продолжительности включения D max должно быть ограничено.Напряжение диода D 1 равно сумме выходного напряжения V и входного напряжения Vi, преобразованного во вторичное напряжение:

(1-11)

Ток нагрузки Io — это среднее значение тока, протекающего через диод D1:

(1–12)

В соответствии с принципом работы трансформатора устанавливаются следующие две формулы.

(1-13)

(1-14)

Из формулы (1-3) и формулы (1-12) в (1-14) мы можем получить:

(1-15)

(1–16)

I Pmax и I Smax — соответственно максимальные значения тока, протекающие через переключающую трубку VT и диод D 1 .

1.5.3 Принцип работы и основные отношения обратного преобразователя при прерывании тока

Формула (1-9) все еще работает, если критический ток постоянный. В это время максимальный ток первичной обмотки составляет I Pmax , то есть ток нагрузки составляет

(1-17)

Критический длительный ток нагрузки

(1-18)

Когда D = 0.5, I oG достигает максимального значения

(1-19)

Тогда формулу (1-18) можно записать как :

(1-20)

Формула (1-20) — критическая непрерывная граница тока индуктора.

Когда ток индуктора прерывается, это связано не только с рабочим циклом D, но и со значением тока нагрузки I o .Предположим, что относительное время свободного хода I с , мы можем получить, потому что величина увеличения и уменьшения магнитного потока сердечника равна одному циклу переключения. Итак,, и, то:

(1-21)

Формула

(1-21) показывает, что, когда ток прерывается, выходное напряжение не только связано с рабочим циклом D, но также связано с величиной тока нагрузки I o .Когда рабочий цикл D является постоянным, уменьшение тока нагрузки I o может привести к увеличению выходного напряжения V o .

В случае режима прерывания тока энергия, запасенная в первичной катушке индуктивности, зависит от пикового тока:

(1-22)

Энергия доставляется один раз за цикл,

(1-23)

Эта формула говорит нам, что как только входное напряжение зафиксировано, только T может увеличить выходную мощность за счет уменьшения частоты переключения или уменьшения индуктивности.А если также выбрана частота коммутации, то мощность можно увеличить только за счет уменьшения индуктивности. Однако фактическая индуктивность имеет минимальное значение, и обратный преобразователь, работающий в прерывистом режиме, имеет предел максимальной выходной мощности, обычно менее 50 Вт.

1,6 Резюме

Эта глава в основном знакомит с основным принципом работы и рабочим процессом импульсного источника питания. Он также вводит режим модуляции импульсного источника питания.В настоящее время режим управления ШИМ является наиболее часто используемым в импульсных источниках питания. Он имеет следующие преимущества: высокий КПД в случае большой нагрузки, хорошее регулирование напряжения, высокая линейность и небольшая пульсация на выходе и подходит для режима управления током или напряжением. Следовательно, в этой конструкции будет использоваться модуляция ШИМ.

Существует два основных типа технологии управления ШИМ: один — это технология управления ШИМ в режиме напряжения, а другой — технология управления ШИМ в режиме тока. Поскольку метод управления током быстро реагирует на входное напряжение, в этой конструкции будет использоваться метод управления током.

В этой главе также описывается режим работы импульсного источника питания. Поскольку контур обратной связи в прерывистом режиме является стабильным, а мощность этой конструкции мала, принимается прерывистый режим.

2. Управление D Устройства U sed in S witching P ower S upplies

2,1 Высокий F Требование T преобразователь

2.1.1 Кривая намагничивания и петля гистерезиса

Рисунок 10 . Намагниченность C urve и H ysteresis L oop трансформатора T C руда

Как показано на рисунке 10, в качестве прямого и мостового преобразователей большинство из них работают в зонах 1 и 2. Эти две зоны имеют следующие характеристики: внешнее магнитное поле небольшое и процесс намагничивания обратим.В зоне 1,. μ 1 — начальная проницаемость. И явно линейно. Для силовых трансформаторов с низкой выходной мощностью и низкой частотой значение B при работе может быть рассчитано чрезвычайно точно. В зоне 2,. Здесь B — постоянная Рэлея, и эта область не была линейной. Но процесс намагничивания все же обратим. Обычно для этих двух областей мы все же используем приблизительную формулу для инженерных приложений:. Из-за обратимости прямой преобразователь почти не имеет гистерезиса (на самом деле, из-за технологического процесса и других причин, все еще существует необратимое намагничивание, но это относительно неочевидно).Для источника питания с одинаковым входом и выходом, если используются топологии прямого и обратного возбуждения, соответственно, эффективность прямого трансформатора должна быть выше, чем у обратного трансформатора, если рабочая частота одинакова.

Для обратноходового трансформатора рабочая зона — это зоны 1, 2 и 3. Среди них зона 3 относится к зоне необратимого намагничивания. Эта область является основной областью формирования гистерезиса, поэтому обратный трансформатор имеет компонент потерь на гистерезис.Работает в среднем диапазоне магнитного поля. Даже если диапазон изменения магнитного поля невелик, изменение B очень значительное. Магнитная проницаемость быстро увеличивается и достигает максимального значения. Эта область также является областью с максимальной магнитной проницаемостью. Очевидно, что магнитная проницаемость зоны 1, 2 и 3 не равна, но при расчете параметров трансформатора мы пользуемся формулой. Здесь μ e — эффективная проницаемость, приравнивающая кривую B — H зон 1,2 и 3 к отношению B и H, полученному по прямой линии.Следует отметить, что эта формула адаптирована для обратноходового преобразователя, работающего в режиме DCM. Обратные преобразователи, работающие в режиме CCM, должны использовать инкрементную проницаемость для точных расчетов. Расчет индуктивности накопления энергии в прямом преобразователе также считается используемым в режиме DCM с использованием μ e и в режиме CCM с использованием инкрементной магнитной проницаемости.

Для петли максимального гистерезиса, если процесс намагничивания не может вернуться по первоначальному пути, неизбежно возникает потребление энергии.Мощность, потребляемая намагничиванием для одного круга, равна площади, окруженной кривой намагничивания. Чтобы снизить энергопотребление, мы всегда надеемся, что петля гистерезиса будет как можно более тонкой при выборе сердечника, поскольку она больше похожа на прямую, пересекающую нулевую координату. При использовании формулы она ближе к реальной ситуации. Поскольку это приблизительная формула, а B max магнитопровода понижается с повышением температуры, значение △ B необходимо оставить с запасом при проектировании трансформатора.(Режим DCM обычно не должен превышать 2/3 своего номинального значения B max . Следует отметить, что это значение соответствует максимальной температуре, при которой продукт может работать). Если запас небольшой, необходимо учитывать ограничение тока максимальной токовой защиты источника питания. Обычно, когда правильно спроектированный источник питания работает без обратной связи в полном диапазоне входного напряжения при полной нагрузке, сердечник трансформатора не насыщается.

Для трансформатора, если все вторичные обмотки не подключены, первичная обмотка эквивалентна индуктору, и весь ток, протекающий через первичную обмотку, намагничивается.В состоянии постоянного тока трансформатор эквивалентен короткозамкнутому компоненту и не может передавать энергию. Когда ток намагничивания велик, трансформатор будет насыщен. В это время резко падает эффективность передачи энергии. В реальных инженерных измерениях все другие обмотки обычно закорачивают для измерения при измерении индуктивности рассеяния определенной обмотки.

Когда вторичная обмотка разомкнута, первичный ток является током возбуждения.Индуктивность первичной обмотки соответствующей вторичной разомкнутой цепи может быть приблизительно равна индуктивности намагничивания. Для фиксированного трансформатора ток возбуждения в основном определяется напряжением, приложенным к первичной обмотке, а индуктивность намагничивания является реальной индуктивностью. Идеальный трансформатор — это просто черный ящик, передающий энергию.

Для прямого трансформатора и преобразователя, работающих как прямой трансформатор, необходим магнитный сброс, и индуктивность намагничивания пропускается через схему сброса для достижения баланса вольт-секунда.Обратный источник питания не требует магнитного сброса, потому что процесс обратного преобразователя сам по себе является процессом магнитного сброса. Существуют некоторые распространенные схемы сброса, такие как резонансный сброс LC, сброс RC или RCD, активный фиксатор и сброс с одной обмоткой.

2.1.2 Управление A ir G ap

Обратный трансформатор по сути является индуктором. Весь его ток — это ток возбуждения. Формула накопления энергии индуктора:.Чтобы увеличить запас энергии, кажется, есть два пути: во-первых, увеличить индуктивность (то есть увеличить количество витков). Таким образом, объем трансформатора будет значительно увеличен. Другая проблема состоит в том, что поскольку магнитопровод постоянен, максимальный рабочий ток неизбежно уменьшается, поэтому неразумно увеличивать индуктивность для увеличения накопления энергии. Второй — увеличить рабочий ток. Текущие требования к накоплению энергии магнитного сердечника возрастают, что в конечном итоге приводит к увеличению общего накопления энергии сердечника.

Хотя магнитная проницаемость после открытия воздушного зазора меньше, чем магнитная проницаемость, когда воздушный зазор не открыт, напряженность магнитного поля (которая пропорциональна току), достигающая магнитного насыщения магнитопровода, значительно увеличивается. Это способствует накоплению большего количества энергии. Увеличение сопротивления после воздушного зазора увеличивает утечку магнитного потока, особенно вокруг воздушного зазора. Если необходимо уменьшить индуктивность рассеяния, катушку можно намотать непосредственно на воздушный зазор, но катушка вокруг воздушного зазора будет находиться в сильном изменяющемся магнитном поле, и в проводе будет генерироваться локальный вихревой ток, и эмалированная проволока пригорает и обесцвечивается через долгое время.Для сердечника из железного порошка с дисперсными воздушными зазорами лучший способ уменьшить индуктивность рассеяния — это равномерно и равномерно обернуть весь сердечник. Ниже приводится формула расчета воздушного зазора трансформатора.

Во-первых, по закону Ома магнитопровода:

(2-1)

N — количество витков катушки, R m, — магнитное сопротивление, NI — магнитный потенциал (аналогичный электродвижущей силе), и — магнитный поток.

Закон петли Ампера: подставляем его в формулу (2-1) и получаем:

(2-2)

(2-3)

(2-4)

(2-5)

Теперь мы можем получить формулу магнитосопротивления:

(2-6)

По магнитному пути открытого воздушного зазора мы можем узнать, что полное сопротивление равно сумме сопротивления материала и сопротивления воздушного зазора.Поскольку магнитная проницаемость материала намного больше, чем магнитная проницаемость воздушного зазора. Следовательно, магнитное сопротивление материала намного меньше, чем магнитное сопротивление воздушного зазора, поэтому магнитное сопротивление материала игнорируется.

(2-7)

Из формулы накопления энергии индуктора:

(2-8)

Из закона петли Ампера:

(2-9)

Мы экспортируем:

(2-10)

мкм 0 — вакуумная проницаемость

I — первичный пиковый ток

B — значение магнитной индукции при номинальном режиме работы

S e — эффективная площадь поперечного сечения A e

2.1.3 Контроль индуктивности утечки

Рисунок 11. Распределение F люкс L чернил в A ctual T преобразователь

На рисунке 11 показан двухобмоточный трансформатор, N p — первичный, а N s — вторичный. — это магнитный поток, который первично связан с вторичным, и магнитные потоки, которые не связаны друг с другом, то есть индуктивность рассеяния.Из-за наличия индуктивности рассеяния первичной обмотки энергия будет передана вторичной обмотке через некоторое время. На практике трансформатор имеет два метода намотки: метод последовательной намотки и метод многослойной намотки. Эти два метода намотки по-разному влияют на электромагнитные помехи и индуктивность рассеяния. Метод последовательной намотки обычно имеет индуктивность рассеяния около 5% от индуктивности, но поскольку первичная и вторичная обмотки имеют только одну контактную поверхность, а емкость связи мала, EMI лучше.Метод сэндвич-намотки обычно имеет индуктивность рассеяния примерно от 1% до 3% от индуктивности. Последовательность намотки многослойной обмотки обычно сначала первичная, затем от одной секунды до одной трети вторичной вторичной обмотки. И чем меньше соотношение сторон, тем меньше индуктивность рассеяния трансформатора. Однако, поскольку первичная и вторичная обмотки имеют только две контактные поверхности и емкость связи велика, электромагнитные помехи возникают относительно сложно. Как правило, когда мощность ниже 30 ~ 40 Вт, энергия утечки приемлема, поэтому чаще используется метод последовательной намотки.Когда мощность превышает 40 Вт, энергия индуктивности рассеяния велика, и обычно можно использовать только метод сэндвич-намотки.

2.1.4 A анализ C контроль P процесс F lyback P поток S подача

В блоке питания с обратным ходом первичный и вторичный ток фактически не изменяются.Теоретически ток первичной обмотки и ток вторичной обмотки плавно изменяются посредством магнитной связи, и ток каждой самой обмотки может изменяться, но на самом деле никаких изменений. Подробный рабочий процесс выглядит следующим образом: после выключения МОП первичный ток заряжает выходной МОП конденсатор и паразитную емкость трансформатора (на самом деле паразитная емкость является разрядом. Для упрощения описания она описывается вместе как зарядка), а затем напряжение на клеммах DS трубки переключателя резонансно возрастает.Поскольку ток очень велик, значение Q в резонансном контуре очень мало, так что в основном это линейный рост. Когда напряжение на клемме DS повышается до тех пор, пока напряжение на вторичной обмотке не достигнет суммы выходного напряжения и напряжения выпрямителя, вторичная обмотка должна быть включена. Однако из-за влияния индуктивности рассеяния вторичной обмотки напряжение будет расти, чтобы преодолеть влияние индуктивности рассеяния вторичной обмотки, так что напряжение, отраженное в первичную обмотку, также немного выше, чем нормальное отраженное напряжение.В таких условиях вторичный ток начинает расти, а первичный ток начинает уменьшаться. Но не забывайте об индуктивности рассеяния первичной обмотки. Поскольку он не может быть связан, его энергия должна высвобождаться. В это время индуктивность рассеяния, выходная емкость MOS и паразитная емкость трансформатора резонируют, напряжение высокое и формируются несколько колебаний. Энергия потребляется в цепи зажима. Следует отметить, что ток индуктивности рассеяния всегда идет последовательно с первичным током, поэтому процесс снижения тока утечки является процессом увеличения вторичного тока.А процесс снижения тока утечки определяется разницей между напряжением на конденсаторе цепи фиксатора и отраженным напряжением. Чем больше разница, тем быстрее падение. Чем быстрее процесс преобразования, тем очевиднее эффективность, и процесс преобразования представляет собой процесс суперпозиции напряжения и тока. При использовании RC для поглощения, поскольку разница между напряжением на C и отраженным напряжением не слишком велика в установившемся режиме, процесс преобразования идет медленно, а эффективность невысока.При использовании TVS для поглощения допустимое напряжение и отраженное напряжение сильно различаются, поэтому преобразование происходит быстро, а эффективность высока. Конечно, RC потребляет больше энергии, чем TVS, но он дешевле.

Когда источник питания использует УЗО в качестве контура поглощения, во время процесса установки вторичного тока напряжение постоянного тока, приложенное к конденсатору, отсутствует и превышает это напряжение. Энергия, поглощаемая контуром поглощения УЗО, состоит из двух частей: одна — это энергия индуктивности рассеяния, а другая — накопитель энергии первичной индуктивности.Если постоянная времени RC составляет от 1/10 до 1/5 периода переключения, потери будут большими, и в процессе обратного хода вторичная энергия будет поглощаться в большом количестве, что приведет к снижению энергоэффективности.

2.1.5 Конструкция A Поглощение C Управление C Схема

Звонок

UC3842: описание, принцип действия, схема включения, применение — Электроника

В статье будет описан принцип работы и схема включения UC3842.Это микросхема, которая представляет собой регулятор ширины импульса. Сфера применения — в преобразователях постоянного тока. Используя одну микросхему, можно создать качественный преобразователь напряжения, который можно использовать в блоках питания для различных устройств.

Назначение контактов

(обзор)

Для начала нужно продумать назначение всех выводов микросхемы. Описание UC3842 выглядит так:

  1. На первый выход микросхемы подается напряжение, необходимое для реализации обратной связи.Например, если вы снизите на нем напряжение до 1 В или ниже, на выводе 6 время импульса начнет значительно уменьшаться.
  2. Второй вывод тоже нужен для создания обратной связи. Однако, в отличие от первого, на него нужно подавать напряжение более 2,5 В, чтобы уменьшить длительность импульса. Мощность тоже снижена.
  3. Если на третий выход подать напряжение более 1 В, то импульсы перестанут появляться на выходе микросхемы.
  4. Четвертый резистор подключен к переменному резистору — с его помощью можно установить частоту импульсов.Между этим выходом и землей включен электролитический конденсатор.
  5. Пятый вывод распространен.
  6. С шестого вывода снимается
  7. импульсов ШИМ.
  8. Седьмой вывод предназначен для подключения питания в диапазоне 16..34 В. Встроенная защита от перенапряжения. Учтите, что при напряжении ниже 16 В микросхема работать не будет.
  9. Для осуществления стабилизации частоты импульсов используется специальное устройство, подающее на восьмой вывод +5 В.

Прежде чем рассматривать практическую конструкцию, необходимо внимательно изучить описание, принцип работы и схемы включения UC3842.

Как работает микросхема

А теперь кратко рассмотрим работу элемента. Когда на восьмой ноге появляется постоянное напряжение +5 В, запускается генератор OSC. На входы триггера RS и S поступает положительный импульс небольшой длительности. Затем после подачи импульса срабатывает триггер и на выходе появляется ноль.Как только импульс OSC начнет спадать, напряжение на прямых входах элемента будет равно нулю. Но на инвертирующем выходе появляется логическая единица.

Эта логическая единица позволяет открывать транзистор, поэтому электрический ток начнется до

UC3842 Datasheet | СТ Микроэлектроника

UC2842 / 3/4/5

® UC3842 / 3/4/5

ШИМ-КОНТРОЛЛЕР С РЕЖИМОМ ТОКА

. ОПТИМИЗАЦИЯ ДЛЯ АВТОНОМНОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ DC

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

.НИЗКИЙ ТОК ЗАПУСКА (<1 мА)

. КОМПЕНСАЦИЯ ЗА АВТОМАТИЧЕСКУЮ ПОДАЧУ —

ТИОН

. ОГРАНИЧЕНИЕ ПОМПУЛЬСНОГО ТОКА

. ПОВЫШЕННАЯ НАГРУЗКА ХАРАКТЕРИСТИКИ —

ТЕРИСТИКА

. БЛОКИРОВКА ПОНИЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С HYSTER-

ESIS

. ДВОЙНОЕ ПОДАВЛЕНИЕ ИМПУЛЬСА

. ВЫСОКОТОЧНЫЙ ТОТЕМНЫЙ ПОЛЮС НА ВЫХОДЕ

. ЗАЗОРКА С ВНУТРЕННЕЙ ОБРЕЗКОЙ REFER-

ENCE

. 500 кГц РАБОТА

. LOW RO ERROR AMP

ОПИСАНИЕ

Семейство управляющих микросхемUC3842 / 3/4/5 обеспечивает

необходимых функций для реализации в автономном режиме или от постоянного тока до

Схемы управления режимом постоянного тока с фиксированной частотой

с минимальным количеством внешних частей.Внутренне простой —

упомянутые схемы включают функцию отключения при пониженном напряжении —

Пусковой ток менее 1 мА, точность

Обрезка для точности на входе усилителя ошибки,

Minidip

SO14

логика для обеспечения работы с фиксацией, компаратор ШИМ-

Tor, который также обеспечивает текущий контроль пределов, а to-

Темп. Выходной каскад, рассчитанный на источник или приемник

высокий пиковый ток. Выходной каскад, подходит для

, управляющий N-канальными MOSFET, имеет низкий уровень в выключенном состоянии.

Различия между членами этого семейства —

порога блокировки при пониженном напряжении и максимум

диапазонов рабочего цикла. UC3842 и UC3844 имеют

Пороги УВЛО 16В (вкл.) И 10В (выкл.), В идеале

подходит для автономных приложений Соответствующий

пороговые значения для UC3843 и UC3845 составляют 8,5 В

и 7,9 В. UC3842 и UC3843 могут работать с

до рабочих циклов, приближающихся к 100%. Модельный ряд

от нуля до <50% достигается UC3844 и

UC3845 путем добавления внутреннего триггера

, который блокирует вывод через каждый второй тактовый цикл.

БЛОК-ДИАГРАММА (триггер используется только в U3844 и UC3845)

Октябрь 1998 г.

1/11

Блок-схема

UC3842. Ограничение тока

  • ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

    UC3842 ОБЕСПЕЧИВАЕТ НИЗКОЕ УПРАВЛЕНИЕ В РЕЖИМЕ ТОКА

    Основная задача проектирования источников питания состоит в одновременной реализации двух противоречивых целей: хорошие электрические характеристики и низкая стоимость. TheUC3842 — это интегрированный широтно-импульсный модулятор (ШИМ), разработанный с учетом обеих этих целей.Эта ИС предоставляет разработчикам недорогой контроллер, с помощью которого они могут получить все преимущества работы в токовом режиме. Кроме того, UC3842 оптимизирован для эффективного упорядочивания питания автономных преобразователей и для управления все более популярными POWERMOS.

    В этом примечании к применению дается функциональное описание UC3842 и предлагается, как включить IC в практические источники питания. Включен обзор управления в текущем режиме и его преимущества, а также обсуждаются методы предотвращения распространенных ошибок.В заключительном разделе представлены конструкции двух блоков питания с управлением UC3842.

    УПРАВЛЕНИЕ В РЕЖИМЕ ТОКА На рисунке 1 показана двухконтурная система управления в режиме управления током в типичном понижающем стабилизаторе. Сигнал Aclock инициирует импульсы мощности с фиксированной частотой. Завершение каждого импульса происходит, когда аналоговый ток индуктора достигает порога, установленного сигналом ошибки. Таким образом, сигнал ошибки фактически контролирует пиковый ток индуктора. Это контрастирует с традиционными схемами, в которых сигнал ошибки напрямую управляет шириной импульса без учета тока катушки индуктивности.

    AN246 / 1188

    Рис. 1. Двухконтурная система управления с токовым режимом.

    1/16

  • Использование токового режима дает несколько преимуществ в производительности. Во-первых, достигается прямая характеристика входного напряжения; то есть, схема управления мгновенно корректирует изменения входного напряжения, не используя динамический диапазон усилителя ошибок. Таким образом, линейное регулирование является отличным, и усилитель ошибки может быть предназначен только для коррекции колебаний нагрузки.

    Для преобразователей, в которых ток катушки индуктивности непрерывен, управление пиковым током почти эквивалентно контролю среднего тока. Следовательно, когда в таких преобразователях используется управление в режиме тока, индуктор можно рассматривать как источник тока на светодиодах, управляющих ошибочным напряжением, для целей анализа слабых сигналов. Это проиллюстрировано на рисунке 2. Двухполюсная частотная характеристика этих преобразователей сводится к однополюсной (конденсатор фильтра параллельно с нагрузкой).

    Одним из результатов является то, что компенсация усилителя ошибки может быть спроектирована так, чтобы обеспечить стабильный отклик преобразователя с обратной связью с большей шириной полосы пропускания, чем это было бы возможно при широтно-импульсном управлении, обеспечивая улучшенный динамический отклик источника слабого сигнала на изменение нагрузки. Второй результат состоит в том, что схема компенсации усилителя ошибок становится проще и лучше ведет себя, как показано на рисунке 3. Конденсатор Ci и резистор Riz на рисунке 3a добавляют низкочастотный ноль, который отменяет один из двух полюсов управления-выходов нетоковых преобразователей.Для больших изменений нагрузки

    , когда отклик преобразователя ограничен скоростью нарастания индуктивности, усилитель ошибки будет насыщаться, в то время как катушка индуктивности догоняет нагрузку. За это время Ci будет заряжаться до ненормального уровня. Когда ток индуктора достигает требуемого уровня, напряжение на Ci вызывает соответствующую ошибку в выходном напряжении источника питания. Время восстановления — Riz Ci, которое может составлять миллисекунды. Однако компенсационная сеть, показанная на рисунке 3b, может использоваться там, где управление режимом тока исключило полюс индуктора.Тогда динамический отклик на большой сигнал значительно улучшается из-за отсутствия Ci.

    Рис. 3. Требуемая компенсация погрешности усилителя для расчетов с непрерывным индуктивным током с использованием (а) управления рабочим циклом и (б) управления в режиме тока.

    Рисунок 2: Катушка индуктивности выглядит как источник тока для слабых сигналов.

    (a)

    (b)

    ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

    2/16

  • Рисунок 4: Блок-схема UC3842.

    Ограничение тока упрощено с помощью токового режима управления.Пошаговое ограничение, конечно, заложено в схеме управления. Кроме того, верхний предел пикового тока может быть установлен простым ограничением напряжения ошибки. Точное ограничение тока позволяет оптимизировать магнитные и силовые полупроводниковые элементы, обеспечивая при этом надежную работу источника питания.

    Наконец, силовые каскады с управлением по току могут работать параллельно с равным разделением тока. Это открывает возможность модульного подхода к конструкции источника питания.

    ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ

    Блок-схема UC3842 представлена ​​на рисунке 4.Эта ИС будет работать от источника постоянного тока с низким импедансом от 10 В до 30 В. Для работы в диапазоне от 10 В до 16 В требуется запуск начальной загрузки до напряжения выше 16 В, чтобы преодолеть локально пониженное напряжение. VCC внутренне ограничен до 34 В для работы от источников с ограничением по току более высокого напряжения (ICC 30 мА).

    БЛОКИРОВКА ПОНИЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (UVLO)

    Эта схема гарантирует, что VCC будет достаточным для обеспечения полной работоспособностиUC3842 перед включением выходного каскада

    . На рисунке 5а показано, что пороги включения и выключения UVLO имеют внутреннее фиксированное значение 16 В и 10 В соответственно.Гистерезис 6 В предотвращает колебания напряжения постоянного тока во время последовательности мощности. На рисунке 5b показаны текущие требования к питанию. Пусковой ток составляет менее 1 мА для эффективного самонастройки с активированного входа автономного преобразователя, как показано на рисунке 6. Во время нормальной работы схемы VCC создается вспомогательной обмоткой WAUX с D1 и CIN. Однако при запуске CIN необходимо зарядить до 16 В через RIN. При пусковом токе 1 мА RIN может достигать 100 кОм и продолжать заряжать CIN, когда VAC = 90 В RMS (нижняя линия).Рассеиваемая мощность в RIN будет меньше 350 мВт даже в условиях высокого напряжения (VAC = 130 В RMS).

    Во время UVLO выходной драйвер UC3842 смещен в состояние высокого импеданса. Однако токи утечки (до 10 А), если они не шунтированы на землю, могут повредить затвор POWERMOS. Шунт 100 кОм, как показано на рисунке 6, будет удерживать напряжение затвора ниже 1 В.

    ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

    3/16

  • Рисунок 5: (a) Блокировка при пониженном напряжении и (b) Требования к току питания.

    (a) (b)

    Рис. 6. Подача питания на UC3842.

    ОСЦИЛЛЯТОР

    Генератор UC3842 запрограммирован, как показано на рисунке 7a. Конденсатор синхронизации генератора CT заряжается от VREF (5 В) через RT и разряжается от внутреннего источника тока. Время зарядки и разрядки определяется по формуле:

    tc 0,55 RT CT

    0,0063 RT 2.7td RT CT ln () 0,0063 RT 4,0

    1 частота, тогда равна: f =

    tc + td

    Для RT> 5 k, td мало по сравнению с tc, и: 1 1.8

    f 0,55 RT CT RT CT

    ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

    4/16

  • Во время разряда внутренний сигнал синхронизации переводит выход в состояние низкого уровня. Следовательно, td ограничивает максимальный рабочий цикл (DMAX) до:

    tc tdDMAX = = 1

    tc + td

    , где = 1 / f = период переключения.

    Ток разряда синхронизирующего конденсатора не контролируется жестко, поэтому td может несколько изменяться в зависимости от температуры и от блока к блоку.Поэтому, когда требуется очень точное ограничение рабочего цикла, рекомендуется схема на рисунке 7b.

    Один или несколько генераторов UC3842 могут быть синхронизированы с внешними часами, как показано на рисунке 8. Помехозащищенность улучшается, если частота автономного генератора (f = 1 / (tc + td)) запрограммирована на ~ 20% меньше. чем тактовая частота.

    Рисунок 7: (a) Временные соединения генератора и (b) Схема для ограничения рабочего цикла.

    (а) (б) tcDMAX = (tH + tL) tH = 0,693 (RA + RB) CtL = 0.693 RB C

    Рисунок 8: Синхронизация с внешними часами.

    УСИЛИТЕЛЬ ОШИБКИ

    Конфигурация усилителя ошибки (E / A) показана на рисунке 9. Неинвертирующий вход не выводится на вывод

    , а имеет внутреннее смещение до 2,5 В 2%. Выход E / A доступен на выводе 1 для внешней компенсации, что позволяет пользователю управлять частотной характеристикой замкнутого контура преобразователя. На рисунке 10a показана таблица схемы компенсации E / A для стабилизации любой схемы управления в режиме тока, кроме для обратноходовых и повышающих преобразователей, работающих с постоянным током индуктивности.Компоненты обратной связи добавляют полюс к передаточной функции контура при fp = 1/2 Rf Cf. Rf и Cf выбраны так, чтобы этот полюс подавлял нулевое значение ESR конденсатора выходного фильтра в силовой цепи. Ri и Rf фиксируют усиление низких частот. Они выбираются для обеспечения максимального усиления, при этом позволяя полюсу, сформированному конденсатором выходного фильтра и нагрузкой, снижать усиление контура до единицы (0 дБ) при f fswitching / 4. Эта технология обеспечивает стабильность преобразователя, обеспечивая при этом хороший динамический отклик.Каждый из преобразователей постоянного и обратного тока индуктивности имеет нулевой уровень в правой полуплоскости в своей передаточной функции. Дополнительный полюс компенсации необходим, чтобы уменьшить усиление контура на частоте меньше, чем нулевое значение RHP. Rp и Cp в схеме на рисунке 10b обеспечивают этот полюс.

    ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

    5/16

  • Выход E / A будет выдавать 0,5 мА и потреблять 2 мА. Нижний предел для Rf определяется по формуле:

    VE / A OUT (макс.) 2,5 В 6 В 2,5 VRf (МИН) = = 7 k

    0.5 мА 0,5 мА

    Входной ток смещения E / A (2 A макс.) Протекает через Ri, что приводит к ошибке постоянного тока в выходном напряжении (Vo), равной:

    Vo (макс) = (2 A) Ri

    поэтому желательно сохранить значение Ri как можно более низким.

    На рис. 11 показана частотная характеристика без обратной связи UC3842 E / A. Коэффициент усиления представляет собой верхний предел коэффициента усиления компенсированного E / A. Фазовая задержка быстро увеличивается, когда частота превышает 1 МГц из-за полюсов второго порядка на частоте 10 МГц и выше.

    Рисунок 9: Усилитель ошибки UC3842.

    Рис. 10: (a) Полюс добавления компенсации усилителя ошибки и (b) Необходим для непрерывного повышения тока индуктора и обратного хода.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.