Микросхема UC3842(UC3843) - представляет собой схему ШИМ–контроллера с обратной связью по току и напряжению для управления ключевым каскадом на n-канальном МОП транзисторе, обеспечивая разряд его входной емкости форсированным током величиной до 0.7А . Микросхема SMPS контроллер состоит в серии микросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) ШИМ-контроллеров. Ядро UC3842 специально разработано для долговременной работы с минимальным количеством внешних дискретных компонентов. ШИМ-контроллер UC3842 отличается точным управлением рабочего цикла, температурной компенсацией и имеет невысокую стоимость. Особенностью UC3842 является способность работать в пределах 100% рабочего цикла (для примера UC3844 работает с коэффициентом заполнения до 50%.). Отечественным аналогом UC3842 является 1114ЕУ7 . Блоки питания выполненные на микросхеме UC3842 отличаются повышенной надежностью и простотой исполнения.
Отличия по напряжению питания UC3842 и UC3843 :
UC3842_________| 16 Вольт / 10 Вольт
UC3843_________| 8.4 Вольт / 7.6 Вольт
Отличия по скважности импульсов:
UC3842, UC3843__| 0% / 98%
Цоколевка UC3842(UC3843) показана на рис. 1
Простейшая схема включения показана на рис. 2
Сочетание низкой стоимости и интересного схемотехнического решения позволяет использовать их при каждом удобном случае. Кстати, о стоимости. UC 2843 стоит около 19 рублей в розницу, UC 2844 - 26, UC 3843 - 14 –16, UC 3845 - 16 –20.
Что же это за «зверушки »? Семейство микросхем UC1842/3/4/5, UC2842/3/4/5, UC3842/3/4/5 - по сути, один и тот же кристалл, приспособленный для работы в различных температурных диапазонах, при различных порогах включения-выключения, с раздельными или совместными выводами выходного каскада и питания и разным максимальным рабочим циклом.
Каждый прибор имеет несколько исполнений. На вариант исполнения указывает буква после цифр (рис.1 –3). В вариантах N, J и D8 (рис.1) используется 8-выводной корпус DIP или SOIC. При этом коллектор верхнего транзистора выходного тотемного n-p-n-каскада соединен с плюсовым выводо питания, а эмиттер нижнего транзистора выходного каскада - с «земляным » выводом. В вариантах D, W (корпуса SOIC-14, CFP-14) (рис.2) и Q (корпус PLCC-20D)(рис.3) коллектор верхнего транзистора выходного тотемного каскада и эмиттер нижнего транзистора выходного каскада имеют собственные выводы. Вот, в принципе, и весь спектр отличий приборов внутри семейства.
Таблица 1.Семейство микросхем UC1842/3/4/5, UC2842/3/4/5, UC3842/3/4/5
| Тип прибора | Температурный диапазон,°C | Напряжение включения выключения, В | Максимальный рабочий цикл, % |
| UC1842 | –55...+125 | 16/10 | 100 |
| UC1843 | –55...+125 | 8,4/7,6 | 100 |
| UC1844 | –55...+125 | 16/10 | 50 |
| UC1845 | –55...+125 | 8,4/7,6 | 50 |
| UC2842 | –40...+85 | 16/10 | 100 |
| UC2843 | –40...+85 | 8,4/7,6 | 100 |
| UC2844 | –40...+85 | 16/10 | 50 |
| UC2845 | –40...+85 | 8,4/7,6 | 50 |
| UC3842 | 0...+70 | 16/10 | 100 |
| UC3843 | 0...+70 | 8,4/7,6 | 100 |
| UC3844 | 0...+70 | 16/10 | 50 |
| UC3845 | 0...+70 | 8,4/7,6 | 50 |
Рассмотрим блок-схемы базовых кристаллов, изображенные на рис.4 и 5. Рис.4 - для 8-выводного корпуса, а рис.5 - для 14-и 20-выводного корпуса.
Микросхемы содержат блок защитного выключения при снижении напряжения питания. Блок состоит из триггера Шмитта, имеющего дифференциальные входы, и источника опорного напряжения. С помощью RS-триггера этот блок управляет общим источником опорного напряжения 5 В. Этот источник имеет собственный вывод и обеспечивает ток до 50 мА. В режиме короткого замыкания он способен выдать ток до 100 мА. Пороги срабатывания блока защитного выключения приведены в таблице 1. Кстати, определение «токовые », эти ШИМ-контроллеры получили именно из-за этого самого блока защитного отключения (рис.6). Микросхемы начинают работать при токе потребления около 1 мА и допускают питание от источника высокого напряжения через цепочку резисторов, главное, чтобы обеспечивался диапазон рабочих токов и напряжений по выводам питания. Для этой цели между плюсовой и «земляной » ножкой включен стабилитрон с напряжением пробоя 34 В. Кроме блока защитного отключения на кристалле выполнена схема внутреннего смещения и схема питания логики. Ну и конечно же, непременная часть подобных устройств - генератор импульсов. Он имеет один вывод для подключения времязадающей RC-цепи (рис.7). На минимальную частоту никаких ограничений не указано. Максимальная же частота генератора установлена в 500 кГц. Частота генератора приблизительно рассчитывается по формуле:
Выражение справедливо для R T >5 кОм. Подключение времязадающей RC-цепочки и графики зависимости рабочего цикла от емкости конденсатора и частоты от сопротивления резистора и емкости конденсатора показаны на рис.7. На кристалле имеется усилитель ошибки (рис.8), неинвертирующий вход которого «сидит » на внутреннем источнике напряжения 2,5 В, а инвертирующий вход имеет собственный вывод, служащий входом обратной связи. Выход этого усилителя соединяется с выводом 1 и через цепочку сдвига уровня с инвертирующим входом компаратора ограничения тока. Неинвертирующий вход компаратора ограничения тока выведен на отдельный вывод и служит для подключения к внешнему токоизмерительному резистору (рис.9), через который течет ток нагрузки. Номинал этого резистора и, соответственно, падение напряжения на нем и определяет предельный ток, текущий через мощный внешний ключ, которым управляет контроллер. Другие устройства на кристалле - это RS-защелка и гика. Вместе они обеспечивают модуляцию ширины импульса в зависимости от напряжения усилителя ошибки и сигнала токового компаратора. Кроме того, в микросхемах UC Х844/5 присутствует Т-триггер, который обеспечивает максимальную скважность 50%.
И последнее - тотемный выходной каскад. Он состоит из двух n-p-n-транзисторов. Максимальный ток выходного каскада - ±1 А. Такой выходной каскад может обеспечить нормальную работу мощного МОП-транзистора на приличной частоте, если микросхемы применяются в преобразователе напряжения либо непосредственно коммутировать нагрузку. Если эти транзисторы выполнены в 8-выводном корпусе, то они подключены к выводам питания, а если в 14 –20-выводном, то, как было сказано выше, питание каскада имеет отдельные выводы. Подобное подключение обеспечивает большую гибкость в применении.
Микросхемы можно дистанционно включать и выключать. Специальных выводов для этого не предусмотрено, но, учитывая внутреннее устройство микросхемы, реализовать эту функцию можно двумя способами (рис.10). Первый способ заключается в подаче на 3 (8-выводной корпус), 5 (14-выводной корпус) или 7 (20-выводной корпус) вывод напряжения выше 1 В. Второй способ - опустить напряжение на 1 (8-и 14-выводной корпус) или 2 (20-выводной корпус) выводе к уровню «земли » на величину напряжения пары диодов или транзистора. Эти методы переводят токовый компаратор в выключенное состояние, что вызывает сброс выходной защелки. Сигнал с защелки является доминирующим на логическом элементе и проходит на выходной каскад, открывая нижний транзистор и закрывая верхний. Таким образом, на выходе микросхемы появляется напряжение низкого уровня. Состояние выхода не изменится, пока на этих входах в первом случае - напряжение не опустится ниже порога срабатывания токового компаратора, во втором случае - не перестанет шунтировать выход усилителя ошибки. Показанный на рис.6 первый способ годится для включения и выключения источника питания. Ведь тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение не уменьшится до нуля, а при новом включении все будет работать по-прежнему. Следует отметить, что оба способа предложены фирмой-изготовителем.
Предельно допустимые параметры:
Таблица 2. Электрические параметры контроллеров UC1842/3/4/5, UC2842/3/4/5, UC3842/3/4/5
| Параметр | Условия измерения | UC1842/3/4/5, UC2842/3/4/5 | UC3842/3/4/5 | Ед.изм. | ||||
| мин. | тип. | макс. | мин. | тип. | макс. | |||
| Источник опорного напряжения: | ||||||||
| выходное напряжение | Т кр =25 °С,I вых =1 мА | 4,95 | 5,00 | 5,05 | 4,90 | 5,00 | 5,10 | В |
| нестабильность выхода | 12 .U пит.25 В | 6 | 20 | 6 | 20 | мВ | ||
| нестабильность по току | 1 .I вых.20 мА | 6 | 25 | 6 | 25 | мВ | ||
| температурная нестабильность | 0,2 | 0,4 | 0,2 | 0,4 | мВ/°С | |||
| разброс выходного напряжения | 4,9 | 5,1 | 4,82 | 5,18 | В | |||
| ток при замыкании выхода | –30 | –100 | –180 | –30 | –100 | –180 | мА | |
| Тактовый генератор: | ||||||||
| разброс частоты | Т кр =25 °С | 47 | 52 | 57 | 47 | 52 | 57 | кГц |
| нестабильность по напряжению | 12 .U пит.25 В | 0,2 | 1 | 0,2 | 1 | % | ||
| температурная нестабильность | Т мин.Т окр.Т макс | 5 | 5 | % | ||||
| амплитуда | вывод 4 (8 выводной корпус) | 1,7 | 1,7 | В | ||||
| Схема усилителя ошибки: | ||||||||
| входное напряжение | U выв.1 =2,5 В | 2,45 | 2,50 | 2,55 | 2,42 | 2,50 | 2,58 | В |
| входной ток | -0,3 | –1 | –0,3 | -0,2 | мкА | |||
| частота ед.усиления | Т кр =25 °С | 0,7 | 1 | 0,7 | 1 | МГц | ||
| ОСС | 12 .U пит.25 В | 60 | 70 | 60 | 70 | dВ | ||
| выходной втекающий ток | U выв.2 =2,7 В,U выв.1 =1,1 В | 2 | 6 | 2 | 6 | мА | ||
| выходной вытекающий ток | U выв.2 =2,3 В,U выв.1 =5 В | 0,5 | 0,8 | –0,5 | –0,8 | мА | ||
| Uвых.макс. | U выв.2 =2,3 В,RL =15 кОм на зем. | 5 | 6 | 5 | 6 | В | ||
| Uвых.мин. | U выв.2 =2,7 В,RL =15 кОм на выв.8 | 0,7 | 1,1 | 0,7 | 1,1 | В | ||
| Схема токового сенсора: | ||||||||
| крутизна характеристики | U выв.2 =0,формула ниже | 2,85 | 3 | 3,15 | 2,85 | 3 | 3,15 | В/В |
| макс.входной сигнал | U выв.1 =5 В,U выв.2 =0 В | 0,9 | 1 | 1,1 | 0,9 | 1 | 1,1 | В |
| ОСС | 12 .U пит.25 В,U выв.2 =0 В | 70 | 70 | dB | ||||
| входной ток | –2 | –10 | –2 | –10 | мкА | |||
| задержка сигнала | U выв.3 =0 –2 В | 150 | 300 | 150 | 300 | нс | ||
| Выходной каскад: | ||||||||
| падение напряжения на нижнем транзисторе | I вых =20 мА | 0,1 | 0,4 | 0,1 | 0,4 | В | ||
| I вых =200 мА | 1,5 | 2,2 | 1,5 | 2,2 | В | |||
| падение напряжения на верхнем транзисторе | I вых =20 мА | 13 | 13,5 | 13 | 13,5 | В | ||
| I вых =200 мА | 12 | 13,5 | 12 | 13,5 | В | |||
| время переключения низ/верх | Т кр =25 °С,СL =1 нФ | 50 | 150 | 50 | 150 | нс | ||
| время переключения верх/низ | Т кр =25 °С,СL =1 нФ | 50 | 150 | 50 | 150 | нс | ||
| ШИМ модулятор: | ||||||||
| максимальная скважность | UCX842/3 | 95 | 97 | 100 | 95 | 97 | 100 | % |
| UCX844/5 | 46 | 48 | 50 | 47 | 48 | 50 | % | |
| минимальная скважность | 0 | 0 | % | |||||
| Срабатывание по потребляемому току: | ||||||||
| ток включения | 0,5 | 1 | 0,5 | 1 | мА | |||
| рабочий ток | U выв.2 =U выв.3 =0 В | 11 | 17 | 11 | 17 | мА | ||
| напряжение стабилитрона | I пот =25 мА | 30 | 34 | 30 | 34 | В | ||
- Напряжение источника питания (источник с низким импедансом)- 30 В;
- Напряжение источника питания (источник, способный выдать не более 30 мА)- внутренний ограничитель;
- Выходной ток - ±1 А;
- Максимальное входное напряжение на аналоговых входах (выводы 2,3; корпус 8-выводной)- –0,3 до +6,3 В;
- Максимальный втекающий ток усилителя ошибки - 10 мА;
- Максимально рассеиваемая мощность при tкорп 25 °С: DIL-8 - 1 Вт SOIC-14 - 725 мВт;
- Температура пайки (не более 10 с)- 300 °С.
Более подробная информация - на сайте производителя.
ШИМ UC3842AN
UC3842 представляет собой схему ШИМ–контроллера с обратной связью по току и напряжению для управления ключевым каскадом на n-канальном МОП транзисторе, обеспечивая разряд его входной емкости форсированным током величиной до 0.7А. Микросхема SMPS контроллер состоит в серии микросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) ШИМ-контроллеров. Ядро UC3842 специально разработано для долговременной работы с минимальным количеством внешних дискретных компонентов. ШИМ-контроллер UC3842 отличается точным управлением рабочего цикла, температурной компенсацией и имеет невысокую стоимость. Особенностью UC3842 является способность работать в пределах 100% рабочего цикла (для примера UC3844 работает с коэффициентом заполнения до 50%.). Отечественным аналогом UC3842 является 1114ЕУ7. Блоки питания выполненные на микросхеме UC3842 отличаются повышенной надежностью и простотой исполнения.
Рис. Таблица типономиналов.
Данная таблица дает полное представление в различиях микросхем UC3842, UC3843, UC3844, UC3845 между собой.
Общее описание.
Для желающих более глубоко ознакомится с ШИМ-контроллерами серии UC384X, рекомендуется следующий материал.
- Datasheet UC3842B (скачать)
- Datasheet 1114ЕУ7 отечественный аналог микросхемы UC3842А (скачать).
- Статья "Обратноходовой преобразователь", Дмитрия Макашева (скачать).
- Описание работы ШИМ-контроллеров серии UCX84X (скачать).
- Статья "Эволюция обратноходовых импульсных источников питания", С. Косенко (скачать). Статья опубликована в журнале "Радио" №7-9 за 2002г.
Документ от НТЦ СИТ, самое удачное описание на русском языке для ШИМ UC3845 (К1033ЕУ16), настоятельно рекомендуется для ознакомления. (Скачать).
Различие микросхем UC3842A и UC3842B, A потребляет меньший ток до момента запуска.
UC3842 имеет два варианта исполнения корпуса 8pin и 14pin, расположение выводов этих исполнений, существенно отличаются. Далее будет рассматриваться только вариант исполнения корпуса 8pin.
Упрощенная структурная схема, необходима для понимания принципа работы ШИМ-контроллера.
Рис. Структурная схема UC3842
Структурная схема в более подробном варианте, необходима для диагностики и проверки работоспособности микросхемы. Так как расматриваем вариант исполнения 8pin, то Vc-это 7pin, PGND-это 5pin.
Рис. Структурная схема UC3842 (подробный вариант)
Рис. Расположение выводов (pinout) UC3842
Здесь должен быть материал по назначению выводов, однако гораздо удобнее читать и смотреть на практическую схему включения ШИМ-контроллера UC3842. Схема нарисована настолько удачно, что намного упрощает понимание назначение выводов микросхемы.
Рис. Схема включения UC3842 на примере блока питания для TV
1. Comp
:(рус. Коррекция
) выход усилителя ошибки. Для нормальной работы ШИМ–контроллера необходимо скомпенсировать АЧХ усилителя ошибки, с этой целью к указанному выводу обычно подключается конденсатор емкостью около 100 пФ, второй вывод которого соединен с выводом 2 ИС. Если на этом выводе напряжение занизить ниже 1вольта, то на выходе 6 микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность данного ШИМ–контроллера.
2. Vfb
: (рус. Напряжение обратной связи
) вход обратной связи. Напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым, формируемым внутри ШИМ–контроллера UC3842. Результат сравнения модулирует скважность выходных импульсов, в результате выходное напряжение блока питания стабилизируется. Формально второй вывод служит для сокращения длительности импульсов на выходе, если на него подать выше +2,5 вольта, то импульсы сократятся и микросхема снизит выдаваемую мощность.
3. C/S
: (второе обозначение I sense
) (рус. Токовая обратная связь
) сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору в цепи истока ключевого транзистора. В момент перегрузки МОП транзистора напряжение на сопротивлении увеличивается и при достижении определённого порога UC3842A прекращает свою работу, закрывая выходной транзистор. Проще говоря, вывод служит для отключения импульса на выходе, при подаче на него напряжения выше 1вольта.
4. Rt/Ct
: (рус. Задание частоты
) подключение времязадающей RC-цепочки, необходимой для установки частота внутреннего генератора. R подключается к Vref - опорное напряжение, а С к общему проводу (обычно выбирается несколько десятков nF). Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху она ограничивается быстродействием ключевого транзистора, а снизу - мощностью импульсного трансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частота выбирается в диапазоне 35…85 кГц, но иногда источник питания вполне нормально работает и при значительно большей или значительно меньшей частоте.
Для времязадающей RC-цепочки лучше отказаться от керамических конденсаторов.
5. Gnd
: (рус. Общий
) общий вывод. Общий вывод не должен быть соединён с корпусом схемы. Это земля "горячая" соединяется с корпусом устройства через пару конденсаторов.
6. Out
: (рус. Выход
) выход ШИМ–контроллера, подключается к затвору ключевому транзистору через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).
7. Vcc
: (рус. Питание
) вход питания ШИМ-контроллера, на этот вывод микросхемы подаётся напряжение питания в диапазоне от 16 вольт до 34, обратите внимание, что данная микросхема имеет встроенный триггер Шмидта(UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16вольт, если-же напряжение по каким-либо причинам станет ниже 10 вольт (для других микросхем серии UC384X значения ON/OFF могут отличатся см. Таблицу Типономиналов), произойдёт её отключение от питающего напряжения. Микросхема также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания на ней превысит 34вольта, микросхема отключится.
8. Vref
: выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА, напряжение 5 В. Подключается к одному из плеч делителя служит для оперативной регулировки Uвыхода всего блока питания.
Немного теории.
Схема отключения при понижении входного напряжения.
Рис. Схема отключения при понижении входного напряжения.
Схема отключения при понижении входного напряжения или UVLO-схема(по-английски отключение при понижении напряжения – Under-Voltage LockOut) гарантирует, что напряжение Vcc равно напряжению, делающему микросхему UC384x полностью работоспособной для включения выходного каскада. На Рис. показано, что UVLO-схема имеет пороговые напряжения включения и выключения, значения которых равны 16 и 10, соответственно. Гистерезис, равный 6В, предотвращает беспорядочные включения и выключения напряжения во время подачи питания.
Генератор.
Рис. Генератор UC3842.
Частотозадающий конденсатор Ct заряжается от Vref(5В) через частотозадающий резистор Rt, а разряжается внутренним источником тока.
Микросхемы UC3844 и UС3845 имеют встроенный счетный триггер, который служит для получения максимального рабочего цикла генератора, равного 50%. Поэтому генераторы этих микросхем нужно установить на частоту переключения вдвое выше желаемой. Генераторы микросхем UC3842 и UC3843 устанавливается на желаемую частоту переключения. Максимальная рабочая частота генераторов семейства UC3842/3/4/5 может достигать 500 кГц.
Считывание и ограничение тока.
Рис. Организация обратной связи по току.
Преобразование ток-напряжение выполнено на внешнем резисторе Rs, связанном с землей. RC фильтр для подавления выбросов выходного ключа. Инвертирующий вход токочувствительного компаратора UC3842 внутренне смещен на 1Вольт. Ограничение тока происходит, если напряжение на выводе 3 достигает этого порогового значения.
Усилитель сигнала ошибки.
Рис. Структурная схема усилителя сигнала ошибки.
Неинвертирующий вход сигнала ошибки не имеет отдельного вывода и внутренне смещен на 2,5вольт. Выход усилителя сигнала ошибки соединен с выводом 1 для подсоединении внешней компенсирующей цепи, позволяя пользователю управлять частотной характеристикой замкнутой петли обратной связи конвертора.
Рис. Схема компенсирующей цепи.
Схема компенсирующей цепи, подходящая для стабилизации любой схемы преобразователя с дополнительной обратной связью по току, кроме обратноходовых и повышающих конвертеров, работающих с током катушки индуктивности.
Способы блокировки.
Возможны два способа блокировки микросхемы UC3842:
повышение напряжения на выводе 3 выше уровня 1 вольт,
либо подтягивание напряжения на выводе 1 до уровня не превышающего падения напряжения на двух диодах, относительно потенциала земли.
Каждый из этих способов приводит к установке ВЫСОКОГО логического уровня напряжения на выходе ШИМ-копаратора (структурная схема). Поскольку основным (по умолчанию) состоянием ШИМ-фиксатора является состояние сброса, на выходе ШИМ-компаратора будет удерживаться НИЗКИЙ логический уровень до тех пор, пока не изменится состояние на выводах 1 и/или 3 в следующем тактовом периоде (периоде, который следует за рассматриваемым тактовым периодом, когда возникла ситуация, требующая блокировки микросхемы).
Схема подключения.
Простейшая схема подключения ШИМ-контроллера UC3842, имеет чисто академический характер. Схема является простейшим генератором. Несмотря на простоту данная схема рабочая.
Рис. Простейшая схема включения 384x
Как видно из схемы, для работы ШИМ-контроллера UC3842 необходима только RC цепочка и питание.
Схема включения ШИМ контроллера ШИМ-контроллера UC3842A, на примере блока питания телевизора.
Рис. Схема блока питания на UC3842A.
Схема дает наглядное и простое представление использования UC3842A в простейшем блоке питания. Схема для упрощения чтения, несколько изменена. Полный вариант схемы можно найти в PDF документе "Блоки питания 106 схем" Товарницкий Н.И.
Схема включения ШИМ контроллера ШИМ-контроллера UC3843, на примере блока питания маршрутизатора D-Link, JTA0302E-E.
Рис. Схема блока питания на UC3843.
Схема хоть и выполнена по стандартному включению для UC384X, однако R4(300к) и R5 (150) выводят из стандартов. Однако удачно, а главное, логично выделенные цепи, помогают понять принцип работы блока питания.
Блок питания на ШИМ-контроллере UC3842. Схема не предназначена для повторения, а преследует только ознакомительные цели.
Рис. Стандартная схема включения из datasheet-a (схема несколько изменена, для более простого понимания).
Ремонт Блока питания на основе ШИМ UC384X.
Проверка при помощи внешнего блока питания .
Рис. Моделирование работы ШИМ контроллера.
Проверка работы проводится без выпаивания микросхемы из блока питания. Блок питания перед проведением диагностики необходимо выключить из сети 220В!
От внешнего стабилизированного блока питания подать напряжение на контакт 7(Vcc) микросхемы напряжение более напряжения включение UVLO, в общем случае более 17В. При этом ШИМ-контроллер UC384X должен заработать. Если питающее напряжение будет менее напряжения включения UVLO (16В/8.4В), то микросхема не запустится. Подробнее про UVLO можно почитать здесь.
Проверка внутреннего источника опорного напряжения.
Проверка UVLO
Если внешний источник питания позволяет регулировать напряжение, то желательно проверить работу UVLO. Изменяя напряжение на контакт 7(Vcc) контакте в рамках диапазона напряжений UVLO опорное напряжение на контакте 8(Vref) = +5В не должно меняться.
Подавать напряжение 34В и выше на контакт 7(Vcc) не рекомендуется. Возможно наличие в цепи питания ШИМ-контроллера UC384X защитного стабилитрона, тогда выше рабочего напряжения этого стабилитрона подавать не рекомендуется.
Проверка работы генератора и внешних цепей генератора.
Для проверки потребуется осциллограф. На контакте 4(Rt/Ct) должна быть стабильная «пила».
Проверка выходного управляющего сигнала.
Для проверки потребуется осциллограф. В идеале на контакте 6(Out) должны быть импульсы прямоугольной формы. Однако исследуемая схема может отличаться от приведенной и тогда потребуется отключить внешние цепи обратной связи. Общий принцип показан на рис. – при таком включении ШИМ-контроллер UC384X гарантированно запустится.
Рис. Работа UC384x с отключенными цепями обратной связи.
Рис. Пример реальных сигналов при моделировании работы ШИМ контроллера.
Если БП с управляющим ШИМ-контроллером типа UC384x не включается или включается с большой задержкой, то проверьте заменой электролитический конденсатор, который фильтрует питание (7 вывод) этой м/с. Также необходимо проверить элементы цепи начального запуска (обычно два последовательно включенных резистора 33-100kOhm).
При замене силового (полевого) транзистора в БП с управляющей м/с 384x следует обязательно проверять резистор, выполняющий функцию датчика тока (стоит в истоке полевика). Изменение его сопротивления при номинале в доли Ома очень сложно обнаружить обычным тестером! Увеличение сопротивления этого резистора ведет к ложному срабатыванию токовой защиты БП. При этом можно очень долго искать причины перегрузки БП во вторичных цепях, хотя их там вовсе и нет.
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 C T 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 сайт
Варианты этой ИС, выпускаемые разными производителями, могут отличаться префиксами, но обязательно содержат ядро 3842, 3843, 3844.
Микросхема выпускается в корпусах SOIC-8 и SOIC-14, но в подавляющем большинстве случаев встречается ее модификация в корпусе DIP-8. На рис. 1 представлена цоколевка, а на рис. 2 - ее структурная схема и типовая схема ИП. Нумерация выводов дана для корпусов с восемью выводами, в скобках даны номера выводов для корпуса SOIC-14. Следует заметить, что между двумя вариантами исполнения ИС имеются незначительные различия. Так, вариант в корпусе SOIC-14 имеет отдельные выводы питания и земли для выходного каскада.
Микросхема uc3843 предназначена для построения на ее основе стабилизированных импульсных ИП с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Поскольку мощность выходного каскада ИС сравнительно невелика, а амплитуда выходного сигнала может достигать напряжения питания микросхемы, то в качестве ключа совместно с этой ИС применяется n-канальный МОП транзистор.
Рис. 1 . Цоколевка микросхемы UC3843
Назначение выводов ИС для DIP корпуса .
1. Comp
: этот вывод подключен к выходу усилителя ошибки компенсации. Для нормальной работы ИС необходимо скомпенсировать АЧХ усилителя ошибки, с этой целью к указанному выводу обычно подключается конденсатор емкостью около 100 пФ, второй вывод которого соединен с выводом 2 ИС.
2. Vfb
: вход обратной связи. напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым, формируемым внутри ИС. Результат сравнения модулирует скважность выходных импульсов, стабилизируя, таким образом, выходное напряжение ИП.
3. C/S
: сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору в цепи истока ключевого транзистора (КТ). При повышении тока через КТ (например, в случае перегрузки ИП) напряжение на этом резисторе увеличивается и, после достижения порогового значения, прекращает работу ИС и переводит КТ в закрытое состояние.
4. Rt/Ct
: вывод, предназначенный для подключения времязадающей RC-цепочки. Рабочая частота внутреннего генератора устанавливается подсоединением резистора R к опорному напряжению Vref и конденсатора С (как правило, емкостью около 3 000 пФ) к общему выводу. Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху она ограничивается быстродействием КТ, а снизу - мощностью импульсного трансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частота выбирается в диапазоне 35…85 кГц, но иногда ИП вполне нормально работает и при значительно большей или значительно меньшей частоте. Следует заметить, что в качестве времязадающего должен применяться конденсатор с возможно большим сопротивлением постоянному току. В практике автора встречались экземпляры ИС, которые вообще отказывались запускаться при использовании в качестве времязадающего некоторых типов керамических конденсаторов.
5. Gnd
: общий вывод. Следует заметить, что общий провод ИП ни в коем случае не должен быть соединен с общим проводом устройства, в котором он применяется.
6. Out
: выход ИС, подключается к затвору КТ через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).
7. Vcc
: вход питания ИС. Рассматриваемая ИС имеет некоторые весьма существенные особенности, связанные с питанием, которые будут объяснены при рассмотрении типовой схемы включения ИС.
8. Vref
: выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА, напряжение 5 В.
Источник образцового напряжения используется для подключения к нему одного из плеч резистивного делителя, предназначенного для оперативной регулировки выходного напряжения ИП, а также для подключения времязадающего резистора.
Рассмотрим теперь типовую схему включения ИС, представленную на рис. 2.
Рис. 2 . Типовая схема включения UC3843
Как видно из принципиальной схемы, ИП рассчитан на напряжение сети 115 В. Несомненным достоинством данного типа ИП является то, что его с минимальными доработками можно использовать в сети с напряжением 220 В, надо лишь:
* заменить диодный мост, включенный на входе ИП на аналогичный, но с обратным напряжением 400 В;
* заменить электролитический конденсатор фильтра питания, включенный после диодного моста, на равный по емкости, но с рабочим напряжением 400 В;
* увеличить номинал резистора R2 до 75…80 кОм;
* проверить КТ на допустимое напряжение сток-исток, которое должно составлять не менее 600 В. Как правило, даже в ИП, предназначенных для работы в сети 115 В, применяются КТ, способные работать в сети 220 В, но, конечно, возможны исключения. Если КТ необходимо заменить, автор рекомендует BUZ90.
Как уже упоминалось ранее, ИС имеет некоторые особенности, связанные с ее питанием. Рассмотрим их подробнее. В первый момент после включения ИП в сеть внутренний генератор ИС еще не работает, и в этом режиме она потребляет от цепей питания очень маленький ток. Для питания ИС, находящейся в этом режиме, достаточно напряжения, получаемого с резистора R2 и накопленного на конденсаторе C2. Когда напряжение на этих конденсаторах достигает значения 16…18 В, запускается генератор ИС, и она начинает формировать на выходе импульсы управления КТ. На вторичных обмотках трансформатора Т1, в том числе и на обмотке 3-4, появляется напряжение. Это напряжение выпрямляется импульсным диодом D3, фильтруется конденсатором C3, и через диод D2 подается в цепь питания ИС. Как правило, в цепь питания включается стабилитрон D1, ограничивающий напряжение на уровне 18…22 В. После того, как ИС вошла в рабочий режим, она начинает отслеживать изменения своего питающего напряжения, которое через делитель R3, R4 подается на вход обратной связи Vfb. Стабилизируя собственное напряжение питания, ИС фактически стабилизирует и все остальные напряжения, снимаемые со вторичных обмоток импульсного трансформатора.
При замыканиях в цепях вторичных обмоток, например, в результате пробоя электролитических конденсаторов или диодов, резко возрастают потери энергии в импульсном трансформаторе. В результате напряжения, получаемого с обмотки 3-4, недостаточно для поддержания нормальной работы ИС. Внутренний генератор отключается, на выходе ИС появляется напряжение низкого уровня, переводящее КТ в закрытое состояние, и микросхема оказывается вновь в режиме низкого потребления энергии. Через некоторое время ее напряжение питания возрастает до уровня, достаточного для запуска внутреннего генератора, и процесс повторяется. Из трансформатора в этом случае слышны характерные щелчки (цыканье), период повторения которых определяется номиналами конденсатора C2 и резистора R2.
При ремонте ИП иногда возникают ситуации, когда из трансформатора слышно характерное цыканье, но тщательная проверка вторичных цепей показывает, что короткое замыкание в них отсутствует. В этом случае надо проверить цепи питания самой ИС. Например, в практике автора были случаи, когда был пробит конденсатор C3. Частой причиной такого поведения ИП является обрыв выпрямительного диода D3 или диода развязки D2.
При пробое мощного КТ его, как правило, приходится менять вместе с ИС. Дело в том, что затвор КТ подключен к выходу ИС через резистор весьма небольшого номинала, и при пробое КТ на выход ИС попадает высокое напряжение с первичной обмотки трансформатора. Автор категорически рекомендует при неисправности КТ менять его вместе с ИС, благо, стоимость ее невысока. В противном случае, есть риск «убить» и новый КТ, т. к., если на его затворе будет длительное время присутствовать высокий уровень напряжения с пробитого выхода ИС, то он выйдет из строя из-за перегрева.
Были замечены еще некоторые особенности этой ИС. В частности, при пробое КТ очень часто выгорает резистор R10 в цепи истока. При замене этого резистора следует придерживаться номинала 0,33…0,5 Ом. Особенно опасно завышение номинала резистора. В этом случае, как показала практика, при первом же включении ИП в сеть и микросхема, и транзистор выходят из строя.
В некоторых случаях отказ ИП происходит из-за пробоя стабилитрона D1 в цепи питания ИС. В этом случае ИС и КТ, как правило, остаются исправными, необходимо только заменить стабилитрон. В случае же обрыва стабилитрона часто выходят из строя как сама ИС, так и КТ. Для замены автор рекомендует использовать отечественные стабилитроны КС522 в металлическом корпусе. Выкусив или выпаяв неисправный штатный стабилитрон, можно напаять КС522 анодом к выводу 5 ИС, катодом к выводу 7 ИС. Как правило, после такой замены аналогичные неисправности более не возникают.
Следует обратить внимание на исправность потенциометра, используемого для регулировки выходного напряжения ИП, если таковой имеется в схеме. В приведенной схеме его нет, но его не трудно ввести, включив в разрыв резисторов R3 и R4. Вывод 2 ИС надо подключить к движку этого потенциометра. Замечу, что в некоторых случаях такая доработка бывает просто необходима. Иногда после замены ИС выходные напряжения ИП оказываются завышены или занижены, а регулировка отсутствует. В этом случае можно либо включить потенциометр, как указывалось выше, либо подобрать номинал резистора R3.
По наблюдению автора, если в ИП использованы высококачественные компоненты, и он не эксплуатируется в предельных режимах, надежность его достаточно высока. В некоторых случаях надежность ИП можно повысить, применив резистор R1 несколько большего номинала, например, 10…15 Ом. В этом случае переходные процессы при включении питания протекают гораздо более спокойно. В видеомониторах и телевизорах это нужно проделывать, не затрагивая цепь размагничивания кинескопа, т. е. резистор ни в коем случае нельзя включать в разрыв общей цепи питания, а лишь в цепь подключения собственно ИП.
Скачать datasheet на uc3843 можно
