Преобразователь на uc3843 схема

Преобразователь на uc3843 схема

Всем здрасьте!
Хочу поведать о своем опыте переделки компьютерного БП ATX в лабораторный БП с регулировкой напряжения и тока.

Подобных переделок в сети полно, но обычно все переделывают схемы на базе ШИМ TL494 и её клонов (KA7500, AZ7500BP и т.д.), я же хочу поведать о переделке блока на базе ШИМ GM3843 (UC3843).
В первую очередь хочу сказать спасибо Андрею 2350 за его замечательную статью про переделку блока. Я то же пытался сделать блок на TL494, но так и не смог полностью победить возбуд на некоторых крайних режимах. В какой-то момент я просто утомился и решил пойти своим путем. Так же хочу сказать спасибо Старичку за схему БП, в которой я увидел простое и логичное решения для схемы регулирования. К сожалению я не сразу узнал кто ее автор, а надо было бы.
Некоторое время назад я делал себе зарядное устройство для гаража из блока на GM3843, но там минимальные переделки по самому блоку для увеличения выходного напряжения до 14.4В, и линейный стабилизатор тока на операционнике и мощном мосфете. Мне очень понравился конструктив блока, схема уверенно питала мощный компрессор от блокировки дифференциала током 25А при напряжении 14.4В (это 360Вт если что) при номинальной мощности блока в 350Вт, при этом надо учитывать что пусковой ток компрессора еще больше! Все остальные блоки, в том числе и на 600Вт, стабильно при этом уходили в защиту.
В принципе, таким образом можно переделать фактически любой БП, где в обратной связи силовой части стоит оптопара.
Под переделку мне попала плата от блока POWERMAN мощностью 250Вт, от 350Вт отличается только размером трансформатора, конструктивом снаббера, емкостью электролитов по входу и максимальным током силового мосфета. В блоке 250Вт стоит W9NK90Z (8 А), а в 350 Вт W12NK90Z (11 А).
Вот подправленная схема такого БП:

Схема имеет прямоходовую топологию. Избавляемся от 5-ти вольтовой цепи, убираем супервизор W7510, отключаем схему питания вентилятора, меняем выходные емкости на более высоковольтные, а в обратной связи PC2 собираем такую схемку:

После включения питания должна заработать только дежурка. Проверяем на ней 5 В, затем замыкаем вывод 2 PC1 на землю, должна запуститься силовая часть. Теперь испытываем блок на его возможности. Мой выдал на холостую максимум 40В, не забудьте про конденсаторы на выходе, их предельное напряжение должно быть с запасом.
В качестве нагрузки я использовал резистор 1 Ом мощностью 50 Вт на радиаторе, но на 400 Вт он почему-то взорвался :), так что пришлось использовать автомобильные лампочки от фар.
После испытаний беремся за переделку дежурки.
Вот примерная схема того что должно остаться:

Красным отмечены те элементы, номиналы которых необходимо изменить, либо добавить такой элемент если его нет.
Схема регулирования вполне может работать и от 5 В (UPD^ 27.09.2017 как выяснилось от 5 В не работает нормально, так что 12 В необходимо), но для вентилятора этого мало, так что пришлось переделывать дежурку на 12 В. К сожалению просто переделать обвязку U5 (TL431) не получилось, так как в таком случае выросло напряжение на обмотке питающей U4 и U1. Сначала я увеличил сопротивление резистора R43 до 46 Ом, но силовая часть отказывалась запускаться одновременно с дежуркой, видимо GM3843 довольно прожорлива и просаживает питание не дав толком запуститься дежурке. Если сначала запустить дежурку, а потом силовую часть замыканием 2 ноги PC1 на землю, то все работает нормально. Я решил не вносить изменений в работу этой цепи и пошел по сложному пути, просто перемотал транс T2, его выходная обмотка содержала 9 витков, а теперь содержит 22 витка. Здесь сложность оказалась в том что транс намотан вперемешку слоями и нужная вторичка оказалась в глубине. После перемотки транса схема все равно отказалась запускаться, пришлось сделать отдельный выключатель для запуска силовой части. В последствии смог победить этот баг просто повесив параллельно PC1 электролит на 50 мкФ, тем самым отсрочив открытие транзистора оптопары (UPD^ 27.09.2017 Есть более простой способ. На алиэкспрессе заказываем копеечную платку повышающего преобразователя с 5 В на 12 В, тогда дежурку вообще трогать не надо).
Схема управления представляет собой всего два компаратора, собрана на одной плате с переменными резисторами. В качестве токового датчика использовал шунт на 50 А сопротивлением 0.0015 Ом. Минус всей платы управления берем прям со входа шунта, чтобы исключить влияние проводов. Схема довольно примитивна и не должна вызвать сложностей в понимании. Отдельно хочу сказать про мое больное место — цепи коррекции. По напряжению все гладко, R5 и C1 взятые от фонаря подошли идеально, а вот с током пришлось повозиться и даже сжечь один комплект силовой части (как правило горит Q2, U1, R17 и предохранитель). В результате появился C5 и R11. Можно обойтись без R11 увеличив емкость C5 до 1 мкФ.

Теперь о деталях. Операционники в схеме регулирования LM358, в качестве выходного диода у меня стоят 2 сборки MBR20100CT параллельно (на плате было место под вторую сборку), вроде работают нормально, но лучше поставить на 150 В или даже на 200 В, например VS-60CTQ150, поскольку обратные выбросы достигают 150 В. Электролитические конденсаторы лучше с низким эквивалентным сопротивлением, так называемые low ESR. К сожалению их выбор на 35 В не велик, можно поставить несколько в параллель EEUFR1V182L (1800 мкФ, 35 В). Дроссель намотан на кольце групповой фильтрации от какого-то мощного БП ATX, содержит 30 витков сложенного вдвое провода ПЭТВ-2 1.5мм. Переменные резисторы СП5-35А весьма хитрой конструкции, благодаря им нет необходимости ставить дополнительный резистор для точной установки тока и напряжения. На выходе блока параллельно клеммам стоит керамический конденсатор на 50 мкФ, он состоит из 5 СМД конденсаторов по 10 мкФ запаянных в параллель на небольшой платке прямо под гайками клемм.
Индикация выполнена на сдвоенном модуле, заказанном на алиэкспрессе. Поскольку модуль был расчитан максимум на 10 А, пришлось добавить делитель и замазать точку. Как перенести точку на соседний индикатор я не знаю, там динамическая индикация и нужно менять прошивку. При указанных номиналах резисторов R4, R3, R6, R7 максимальное напряжение составит 30 В, а ток 30 А. Ограничение по мощности блока можно выставить резистором R2. При наладке рекомендую поставить туда 0.2 — 0.3 Ом.
Собственно все. На данный момент блок нормально вытягивает до 300 Вт, переход с режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока происходит без срыва генерации, возбудов в любых режимах нет, и самое главное, в режиме КЗ полная тишина и на осцилографе красивая картинка, просто мячта! На TL494 такого добиться мне не удавалось.
На холостом ходу нагрузкой для блока является линейный стабилизатор LM317 включенный по схеме источника тока. От резистора пришлось отказаться т.к. при большом выходном напряжении он будет греться как паровоз, а LM317 я поставил на радиатор вместо одного из диодов шоттки, выпаянных из схемы. При большом напряжении ЛМ-ка начинала возбуждаться, поэтому я зашунтировал ее керамикой.

Читайте также:  Как включить фары в мафии 2

Раз источник, два источник…

Автор: pnp_machinist
Опубликовано 20.09.2014
Создано при помощи КотоРед.

Как известно львиная доля поломок электронных устройств приходится на источники питания. И любое электронное устройство должно от чего-то питаться. Так возникла необходимость в простом, недорогом, надёжном источнике питания мощностью до 100 Вт. Который может служить как источником питания портативного компьютера , зарядным для аккумулятора, и источником тока для светодиодного освещения т.д. и т.п. Этим всем требованиям вполне отвечает импульсный обратноходовой источник питания. Напомню, что данный тип преобразователей уже сам по себе является источником тока. Исходя из выше указанных требований. Были изготовлены два источника питания разной мощности один 80 Вт. Другой 10 Вт. 80-ти ватный изготовлен на UC3843, за основу взята схема из описания микросхемы. Другой получился всего на 3-х транзисторах.

Источник питания 80 Вт.

О достоинствах и недостатках микросхемы UC384x уже много написано. Отмечу только значимые элементы конструкции. Частота преобразования 80 кГц. Определяется цепочкой R12 C6. Не рекомендуется величина емкости менее 2000 пФ. Расчёт наминала резистора по формуле F=1,72/R(kom)*C(mkF). Вход усилителя ошибки не используется в виду его высокого входного сопротивления и подверженности помехам. Поэтому сигнал обратной связи заведён в компаратор . Что конечно ухудшает частотные характеристики контура регулирования, но за то меньше шансов для возбуждения. Использование диода Шоттки на выходе микросхемы не обязательно, но крайне желательно для предотвращения выбросов отрицательного напряжения обусловленных не стабильностью выходного каскада микросхемы. Диод необходимо размещать как можно ближе к выводу. Причём эффективен диод с падением напряжения менее 0.3 вольт. Наличие демпферной цепи D7. C17. R18 также крайне желательно. Благодаря которой значительно уменьшается выброс напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Выпрямительный диод не может-же открываться мгновенно. Это хорошо видно на приведённых осциллограммах . Также для борьбы с этим явлением эффективно снижение индуктивности рассеивания и собственной емкости трансформатора. Поэтому первичная обмотка разделена на 2 части и желательно её выполнять секционной. Вторичная обмотка размещена между частей первичной обмотки. Для ослабления внешних полей трансформатора лучше использовать сердечник с зазором только по центральному керну. Обмоточные данные и выбор трансформатора определены при помощи программы Flyback(6100) и указаны на схеме, сердечник ETD-29 материал N87.

При номинале резистора R1 = 0,5 Ом. И транзисторе 4N60 Выходная мощность ограничена на уровне 75 Вт. Соответственно при увеличении этого резистора мощность будет снижаться. Минимальная величина для данной схемы и транзистора 0.3 Ом. При длительной работе температура совместного радиатора (60х30х8мм) для диода и транзистора 4N60 не превысила 80 гр.

Настройка и проверка преобразователя сводится к установке выходного напряжения регулировкой делителя напряжения для стабилитрона TL431. Для этого удобно соединить выход преобразователя с выводом 7 UC3843, разделительный конденсатор С2 при этом должен быть замкнут. На выход преобразователя подаём напряжение с регулируемого источника, осциллографом или частотомером контролируем наличие частоты 80 кГц. На базе транзистора Q1. При срабатывании стабилитрона TL431 сигнал на базе транзистора должен отсутствовать. Таким образом проверяется уровень желаемого выходного напряжения. Не забывайте, что максимальное напряжение питания UC3843 не превышает 30 вольт. На этом регулировку можно считать законченной, не забывайте восстановить схему. Если все остальные цепи исправны то можно включать источник в сеть. Далее приведены осциллограммы в основных узлах схемы.

Читайте также:  Формула если больше или меньше в excel

Форма тока на резисторе R1 при нагрузке 100% -пиковое значение 1.8 вольта или ток примерно 4А. , что оправдывает применение транзистора 4N60 или даже 3N60.

Напряжение на вторичной обмотке при нагрузке 70 и 100%

Напряжение на выходе при перегрузке и 70 %

Простой источник питания 10 Вт.

Данной схемой пользуюсь давно. В виду её простоты и надёжности. Данные для трансформатора указаны на схеме, сердечник ш-образный EE-20 материал N87.

Как часто пишут –собранный из исправных деталей в настройке не нуждается -)

При данной мощности преобразователя снижены требования к намотке трансформатора. Вторичная обмотка для упрощения изготовления трансформатора намотана поверх первичной. Для лучшей изоляции я использую провод МГТФ. При приведённых на схеме номиналах мощность преобразователя достигает 12 Вт. При этом установка силового транзистора на тепло отвод не обязательна. Уровень пульсаций выходного напряжения минимальный и в большинстве случаев для некритичных случаев наличие дросселя на выходе не обязательно. Данная схема работоспособна при сетевом напряжении 80 вольт. Частота преобразования меняется в зависимости от нагрузки и может находится в пределах от 18 до 100 кГц. Допускается применение силового транзистора 4N60.

Настройка сводится к установке желаемого выходного напряжения при помощи делителя R18 R17, при этом необходимо учитывать максимальное обратное напряжение выходного диода D8. При необходимости увеличивать число витков вторичной обмотки –пропорционально выходного напряжения.

Данный преобразователь предназначен для повышения напряжения постоянного тока. Его можно применить для питания ноутбука от бортовой сети автомобиля (+12В), который требует напряжение питания +19В. Также к бортовой сети автомобиля с помощью этого повышающего DC-DC преобразователя можно подключать нагрузку, требующую напряжение питания +24В. Схема и печатная плата были найдены в интернете и немедленно повторены мною, результатами работы преобразователя я был приятно удивлен.

Схема повышающего DC-DC преобразователя на UC3843

Работа схемы

Схема построена на базе ШИМ-контроллера UC3843, который через резистор R5 управляет затвором N-канального полевого транзистора (VT1), генерируя прямоугольные импульсы с примерной частотой 120кГц.

Один вывод дросселя L1 всегда соединен с положительным выводом питания (+12В). В тот момент, когда с ШИМ-контроллера UC3843 на затвор VT1 через резистор R5 поступает высокий уровень напряжения, транзистор VT1 открывается, соединяя второй вывод дросселя с землей (через резистор R6 и открытый транзистор VT1). В данный момент времени на дросселе накапливается энергия.

Далее с ШИМ-контроллера UC3843 на затвор VT1 через резистор R5 поступает низкий уровень напряжения и транзистор VT1 закрывается, размыкая вывод дросселя L1 с землей, вследствие чего происходит явление самоиндукции. Накопленная дросселем L1 энергия (уже с обратной полярностью и большая по величине) отдается через диоды Шоттки VD1, VD2 на выход преобразователя.

С помощью делителя напряжения R7, R8, R9 через вывод 2 (вывод обратной связи) микросхемы UC3843 происходит регулировка скважности (ширины) импульсов и соответственно напряжения на выходе преобразователя.

Резистор R6 выполняет роль датчика тока. При увеличении нагрузки на выходе преобразователя, увеличивается ток, протекающий через сток-исток транзистора VT1, а следовательно и через резистор R6. В итоге, с увеличением тока резистора R6 увеличивается напряжение на нем, которое поступает на 3 вывод ШИМ-контроллера UC3843 и при достижении определенного значения (речь пойдет ниже) ШИМ ограничивает выходной ток (и напряжение) уменьшая ширину импульса на выводе 6. Резистор R3 является ограничительным. Емкость C5 сглаживает пульсации напряжения на выводе 3, исключая нестабильные режимы работы защиты.

Емкости C1, C2, C3, C8, C9 и C10 сглаживают пульсации напряжения на входе и выходе преобразователя. Также C8, C9 являются выходными накопителями энергии.

На вывод 7 через ограничивающий резистор R4 подается напряжение питания микросхемы UC3843, по данным производителя от +8,5В до +30В. У меня при испытаниях микросхема запускалась при 8,9В (необходимо учесть погрешность измерения).

Цепь R2, C6 задает частоту генерации импульсов. Указанные на схеме номиналы обеспечивают генерацию прямоугольных импульсов с частотой 120кГц. Частота может регулироваться в широких диапазонах (до 500кГц), но не стоит забывать о возможности дросселя L1, он должен быть рассчитан на рабочую частоту ШИМ-контроллера UC3843 (в нашем случае 120 кГц).

Элементы R1 и C4 устанавливаются между выводами 1 и 2 по рекомендации производителя. Связано это с нормальной работой компаратора ошибки (вывод 1).

Резистор R10 ограничивает ток светодиода HL1.

Элементы схемы повышающего DC-DC преобразователя на UC3843

Все резисторы должны быть мощностью 0,25Вт, кроме R4 (0,5Вт) и R6 (2Вт).

Электролитические конденсаторы C1, C2 должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 16В (оно зависит от входного напряжения питания схемы и его необходимо подбирать с запасом). Электролитические конденсаторы C8, C9 должны быть рассчитаны на напряжение, больше выходного напряжения на 25%. В моем случае это электролиты на 25В.

Читайте также:  Диспетчер сервер собирает данные инвентаризации

Диоды VD1 и VD2 должны быть диодами Шоттки или другими быстродействующими диодами типа UF, SF, FR. У меня установлена диодная сборка Шоттки SB2040CT. Можно установить вместо сборки одиночный диод.

Подстроечный резистор R9 многооборотный типа 3296, им легче производить настройку выходного напряжения.

Дроссель L1 можно выдернуть из блока питания компа или другого импульсного БП. Индуктивность его должна составлять 40мкГн. Если у вас нет под рукой готового, это не беда. Вам необходимо добыть кольцо из порошкового железа (желтого цвета). В моем случае размеры: наружный диаметр 18мм, внутренний 8мм, ширина 7мм. Мотаем проводом (диаметр 1мм и более, у меня 1,2мм) 20-30 витков. У меня два дросселя, один чуть больше другого и оба имеют по 20 витков. Индуктивность обоих по 20мкГн (маловато, но работает отлично). Если есть кольцо больше, и оно подходит по габаритам, то лучше установить его, так как дроссель в данной схеме греется хорошо.

Запуск повышающего DC-DC преобразователя на UC3843

Напомню, ШИМ-контроллер запускается от +8,9В (при моих испытаниях). Поэтому на вход схемы я подавал +12В. Также нужно подать +12В на резистор R4 (на печатной плате отмечен как REM), иначе сердце нашего преобразователя не запустится.

После подачи питания нужно вращать подстроечный резистор R9, до тех пор, пока напряжение на выходе не достигнет желаемого (в моем случае +19В). При вращении подстроечного резистора R9, изменяется напряжение на 2 выводе UC3843 (вывод обратной связи). При проверке схемы генерация импульсов на 6 выводе наблюдалась при напряжении на 2 выводе от +2,5В и менее. Чем меньше напряжение на 2 выводе, тем больше напряжение на выходе преобразователя.

При подаче питания +12В на вход схемы, если ШИМ не генерирует импульсы на 6 выводе (это происходит при напряжении на 2 выводе больше +2,5В), на выходе схемы будет всегда напряжение +12В. Дело в том, что если нет генерации на 6 выводе ШИМ, то на дросселе также не накапливается энергия и не отдается на выход, и получается что вход (+12В) соединен через предохранитель FU1, дроссель L1 диоды VD1,VD2 c выходом схемы и мы всегда имеем на выходе +12В.

Нагрев элементов

При работе данного преобразователя, наибольшее количество теплоты выделяется на диодной сборке Шоттки (VD1,VD2). Также греются, но в меньшей степени полевой транзистор VT1 и дроссель L1.

Для отвода тепла на диодную сборку и транзистор необходимо устанавливать радиатор, площадь которого необходимо определить экспериментальным путем.

При проверке схемы на работоспособность, я радиаторы не устанавливал. При испытании преобразователя (нагрузив его определенной нагрузкой) выходное напряжение составило +19В, выходной ток 0,77А и соответственно выходная мощность равнялась 14,6Вт. В течение 30 минутной работы на данной выходной мощности транзистор был теплым, кольцо теплым, а диодная сборка чуть горячая. КПД при данных параметрах был равен 85% (входная мощность при данном эксперименте равнялась 17,16Вт).

Установив на транзистор и диодную сборку радиатор, а также применив дроссель L1 с более мощным сердечником, данный повышающий преобразователь вполне может выдавать выходную мощность равную 100Вт.

Пару слов о защите

Защитой от КЗ на выходе служит предохранитель. Остальные элементы схемы выдерживают КЗ без "сюрпризов", данный факт был многократно проверен мною лично. Да кстати и гореть то нечему. При КЗ входное напряжение падает до нуля, работа UC3843 прекращается. Весь ток КЗ протекает через предохранитель FU1, который перегорает. Главное чтобы источник входного напряжения имел ограничение по току или защиту от КЗ, чтобы избежать его поломки.

Работа защиты по перегрузке описывалась выше, отвечает за это 3 вывод микросхемы UC3843, на который поступает напряжение с резистора R6. Чем больше на этом резисторе напряжение, тем больше ограничивается выходная мощность. Напряжение на R6 зависит от его номинала (чем номинал больше, тем больше на R6 напряжение), а также зависит от выходной нагрузки (чем больше нагрузка, тем больше на R6 напряжение).

Я провел два эксперимента с разными номиналами резистора R6, установив сначала 0,1Ом, а потом 0,2Ома. При R6 равным 0,1Ом и сопротивлении нагрузки 3,3Ома ток на выходе составил 4,69А, напряжение на выходе 15,6В, напряжение на выводе 3 составило примерно 1В.

После чего в качестве резистора R6 я установил 0,2Ома. При том же сопротивлении нагрузки, равным 3,3Ома, выходной ток понизился до 3,3А и напряжение на выходе составило 10,8В. Как видите сами, при увеличении сопротивления R6 до 0.2Ома выходная мощность очень сильно ограничилась (т.е. порог ограничения мощности снизился). При этом, на выводе 3 напряжение повысилось до 2,4В, а ширина импульса на выходе ШИМ здорово уменьшилась.

Подведя итоги, хочу отметить что данный повышающий DC-DC преобразователь на UC3843 мне очень понравился простотой сборки, своей живучестью, плавной настройкой выходного напряжения, малым нагревом и достаточно неплохим КПД.

Печатная плата преобразователя на UC3843 СКАЧАТЬ

Ссылка на основную публикацию
Почему не сохраняется номер телефона в контактах
Большинство владельцев современных смартфонов не дублируют контактную книгу в бумажном виде. Поэтому потеря этих данных часто наиболее страшна для пользователей,...
Почему в яндексе не грузятся картинки
В этом лайфхаке мы расскажем, почему не открываются картинки в браузере Яндекс и как включить их в настройках. Для начала...
Почему компьютер не видит файлы на телефоне
ElementarnoV.ru Уважаемый посетитель. Отключите пожалуйста Adblock . Компьютер не видит телефон через USB — причины и как исправить размер шрифта...
Почему печь булерьян пыхает дымом внутрь помещения
ОТГРУЗКА ПРОДУКЦИИ НАПРЯМУЮ С ЗАВОДА! Наша продукция Телефоны:мобильные номера:(050) 488-40-88 МТС (050) 493-03-99 (097) 452-25-95 Kyivstar (093) 977-34-90 Life производственный...
Adblock detector