3842b схема включения в сварочном аппарате
Обновлено: 19.05.2024
Блок питания свитчей и роутеров D-Link является слабым местом, а при выходе из строя, блок питания довольно сложно подменить. Для справки, блок питания JTA0302D-E выдает 5В*2А (JTA0302E-E 5В*2,5А, а JTA0302F-E 5В*3А). Ремонтировать или нет, дело личное, если есть возможность выбора всегда покупайте новый, однако на практике не всегда удается быстро и оперативно найти новый блок питания. Поэтому вопрос с ремонтом остается актуальным.
Рис.1 Схема блока питания D-Link
Схема блока питания - это импульсный однотактный блок питания, в котором управлением служит ШИМ-контроллер UC3843B, подключенный по почти стандартной схеме.
Я против всяких любительских доработок схем. Схемы в своем большинстве, разработаны целой группой специалистов и подтвержденны расчетами, а вмешательство в отлаженный механизм, который, кстати сказать работает на грани своих возможностей не всегда есть правильный ход. Но в данном случае желательно сразу обратить на принципиальные вещи которые лично мне режут глаза. С6 (47мкФ*25В) желательная замена на 47мкФ*50В. Можно сослаться на документацию, напряжение включения UC3843 8,4В, и там постоянно вертится около 9Вольт, однако на практике минимальное рабочее напряжение для конденсатора в этой цепи 50В. Или на ZD1(BZX55C20) включенном параллельно конденсатору, рассчитанный на 20 В, то есть фактически на этом конденсаторе не может оказаться более 20В. Но привычка - вторая натура, в этой цепи привычнее видеть 47мкФ*50В
Вторым тонким моментом следует отметить С9(1000мкФ*10В), тут налицо явная экономия, и опять тонкая грань предела возможностей конденсатора С9(1000мкФ*10В). Ставить конденсатор такого рабочего напряжения в первом плече LC фильтра и надеяться на FR(это такая маленькая ферритовая бусинка) диода D6 – мягко говоря неразумно. Судя по расчетам здесь должен стоять LOWESR конденсатор, однако как показывает практика, здесь стоит обыкновенный конденсатор. Сюда желательно поставить конденсатор с золотистой или серебряной полоской и на рабочее напряжение не менее 16В.
Выпрямитель выполнен по стандартной схеме. Предохранитель на 2А, терморезистор TR (08SP005), дроссель L1, диодный мост DB1…DB4 (1N4007) и конденсатор C1 (22мкФ*400В). В случае выхода этих элементов, с вероятностью 90% на вход блок питания подали повышенное напряжение. Судя по выпрямителю, а именно С1 (22мкФ*400В), блок питания может выдать честных 13-17 Вт, что при 5В эквивалентно 2-3А. На выходе выпрямителя должно быть около 300В.
С цепью питания поработаем более внимательнее, именно в этой цепи кроется большинство неисправностей блока питания.
Обязательным условием работы ШИМ- контроллера серии UC384X— порог напряжения питания. Порог напряжения зависит от модели примененной микросхемы семейства. Например, для UC3843B минимальное пороговое напряжение (off)— 7,6В (UC3843B перестает работать), а максимальное пороговое (on)— 8,4В (UC3843B включается). Благодаря гистерезисной петле (0,8В) добиваются стабильность работе ШИМ-контроллера при небольших пульсациях на входе, исключая ложные срабатывания.
Рис.3 Цепь запуска при включении, блок питания D-Link
Первичный пуск осуществляется по цепи R4(300к) C6 (47 мкФ*25В). При включении через резистор R4(300к) напряжение подастся на вывод питания 7 микросхемы и конденсатор C6 (47 мкФ*25В), после чего он начнёт медленно заряжаться до некоторого напряжения (8,4В), далее произойдёт включение микросхемы, и она начнёт генерацию импульсов. Так как энергии запасённой в конденсаторе достаточно только для старта микросхемы, и если по какой-то причине напряжение упадёт ниже 7,6В вольт, микросхема отключится. Поэтому, с началом генерации импульсов, начинают поступать силовые импульсы тока от обмотки питания трансформатора, через выпрямительный диод D2 и R9(5,1), тем самым восполняя заряд конденсатора C6 (47 мкФ*25В).
При замыканиях в цепях вторичных обмоток, резко возрастают потери энергии в импульсном трансформаторе. В результате напряжения, получаемого с обмотки трансформатора, недостаточно для поддержания нормальной работы ШИМ-контроллера. Внутренний генератор отключается, на выходе ШИМ-контроллера появляется напряжение низкого уровня, переводящее ключевой транзистор в закрытое состояние, и микросхема оказывается вновь в режиме низкого потребления энергии. Через некоторое время через резистор R4(300к) зарядится конденсатор C6 (47 мкФ*25В) - напряжение питания возрастает до уровня, достаточного для запуска внутреннего генератора, и процесс повторится. Из трансформатора в этом случае слышны характерные щелчки (цыканье), период повторения которых определяется номиналами резистора R4(300к) и конденсатора C6 (47 мкФ*25В).
При высыхании конденсатора C6 (47 мкФ*25В) происходят многократные попытки запуска ( при этом раздается харатерные щелчки (цыканье), период повторения которых определяется номиналами конденсатора C6 (47 мкФ*25В) и резистора R4(300к)) напряжение питания ШИМ-контроллера падает ниже 7,6В (то есть ШИМ выключается), потом зарядка C6 (47 мкФ*25В) через R4(300к) и так по циклу. В результате конденсаторы С9(1000мкФ*10В) и С11 (220мкФ*16В) циклически заряжаются-разряжаются большим током, что приводит к их нагреву, кипению электролита и высыханию. С C6 (47 мкФ*25В) происходит то же самое. Поскольку ёмкость С9(1000мкФ*10В) и С11 (220мкФ*16В) уменьшается, то схема обратной связи реагирует на пики несглаженного напряжения, в результате чего действующее напряжение на выходе блока УМЕНЬШАЕТСЯ. А вот несглаженные выбросы напряжения в цепи питания микросхемы как раз и гасятся на стабилитроне ZD1(BZX55C20), что и приводит к его нагреву, а потом и к пробою.
Рис.5 Структурная схема UC3843
Следует отметить, что в ШИМ UC384X по питанию (7 нога) есть встроенный стабилитрон на 34В, что отображено на структурной схеме.
Рис.6 Цепь обратной связи, блок питания D-Link.
Тут чистая классика без всяких изысков. На вход COMP подается напряжение обратной связи с оптрона PC817 (L0403), обеспечивающего развязку первичной цепи с выходом блока питания. При отсутствии напряжения обратной связи на выходе оптрона ШИМ контроллер не запустится, так срабатывет условие блокировки микросхемы ШИМ контроллера.
Обратная связь здесь выполнена на оптопаре. В момент завышения напряжения, на выходе, выше 5 вольт, происходит открытие транзистора оптопары, вызванного свечением светодиода, в этот момент падает напряжение на первом выводе микросхемы, это вызывает сокращение длительности импульсов и как следствие уменьшение мощности трансформации. Этот механизм обратной связи, не даст напряжению вырости выше 5 вольт и упасть ниже 5 вольт, то есть получается стабилизатор напряжения.
Частота переключения и соответственно длина рабочего цикла зависят от соотношения R11(3к)/C5(0,01мкФ). Данные элементы очень редко (практически никогда) выходят из строя.
.
Фото с внешним видом блока питания бывают необходимы при ремонте.
 |  |
| Рис.7 Блок питания D-Link JTA0302D-E, вид со стороны деталей (конденсатор входного выпрямителя поднят для удообства) | Рис.8 Блок питания D-Link JTA0302D-E, вид со стороны печатной платы |
Рис.9 Схема блока питания маршрутизатора D-Link, JTA0302E-E. (5В*2,5А).
На схеме, в отличии от схемы в начале статьи, более наглядно выделены все цепи. Внимание в статье все номиналы и обозначения элементов даны для схемы в начале статьи, приведенная здесь схема имеет незначительные отличия, как по номиналам так и по обозначениям элементов.
Ремонт желательно начинать с ознакомления с datasheet ШИМ UC3843B (скачать).
Расположение плюса и минуса на штекере блока питания D-Link. Плюс расположен внутри минус с наружи штекера. В случае необходимости замены штекера, менять надо на аналогичный, "ноутбучного" типа. "Бытовой" штекер настоятельно не рекомендуется для замены. Ток выдаваемый блоком питания D-Link это ток 2-3А, а "бытовой" штекер расчитан на 1,5А максимум. Установка такого штекера ведет к перегреву разъема на устройстве и последующего его (разъема) выхода из строя.
Рис.10 Рекомендуемая замена штекера питания.
Слева штекер расчитанный на ток более 2-3А, справа на ток не более 1,5А. Наличие усиков-контактов на одном и гладкая поверхность внутри другого.
Как разобрать блок питания D-Link. Блок питания клееный поэтому открывать придется при помощи тисков.
Рис.11 Внешний вид блока питания D-Link
Рис.12 Зажимаем в тиски блок питания, область приложения отмечена красным.
Рис.13 Расположение швов на блоке питания D-Link.
Для начала зажимаем блок питания в тиски через картон или тряпку, см. рисунок и сдавливаем до небольшого хруста, картон или тряпка нужны для того что бы не поцарапать корпус блока питания. Далее широким плоским предметом, лично я затупленной стамеской, несильно начинаем простукивать видимую часть шва, ставим стамеску на шов и не сильно бьем по стамеске молотком, и так с обоих сторон. Клееный заводской шов лопнет при помощи таких действий, а вот клееный уже повторно в мастерской шов лопнет только в том случае если его склеивали с расчетом повторной разборки, если не открывается, придется резать.
Нет напряжения на выходе выпрямителя около 300В, то есть на конденсаторе С1(22мкФ*400в). Проверить на входе F1, TR, диодный мост на предмет пробоя. В случае если диоды DB1…DB4 (1N4007) грелись, вплоть до обугливаниятекстолита под ними, конденсатор С1 подлежит замене. Особое внимание обратить на дроссель L1, так как при внешних воздействиях (падениях) он имеет свойство обрываться.
Выходное напряжение меньше, проваливается, не стабильно; БП запускается не всегда, БП запускается, но с большой задержкой, БП не запускается под нагрузкой, но в холостую включается и при подключении нагрузки начинает стабильно работать. Поменять все электролиты (С1, С6, С9, С10, С11).
Не включается блок питания, на 7 ноге UC3843B нет напряжения достаточного для включения микросхемы, стабилитрон ZD1(20В) и конденсатор C6 (47мкФ*25В) заменены на заведомо исправные. Несколько нестандартная неисправность, однако имело место быть. Резистор R4 (300к 1вт) в цепи питания микросхемы для запуска ШИМ от 300В - при проверке показывал 300К однако под напряжением уходил в обрыв. При включении в сеть 220В на 7 ноге ШИМ напряжение не появлялось. При запуске от внешнего блока питания ШИМ работал нормально. После замены R4, блок питания запустился.
Не включается блок питания, сгорел ключ (полевой транзистор). При замене ключа рекомендуется не надеятся на случай, а сразу менять ШИМ контроллер. Так же особое внимание следует уделить токоограничивающему резистору R5(150) и датчику тока R2(1,8), на предмет их возможного обрыва и изменения номинала. Увеличение номинала R2 даже на 10% может привести к нестабильности работы блока питания и ложному срабатыванию токовой защиты БП. Уменьшение номинала R2 приводит к увеличению тока через ключевой транзистор в случае перегрузки и как результат выход из строя ключевого транзистора и ШИМ-контроллера.
Блок питания глючит, точнее не блок питания, а устройство к которому подключен блок питания. При подключении на автомобильную лампу (12В) - блок питания уходит в защиту. Неисправны конденсаторы фильтра выходного выпрямителя. Требуется замена, при замене рекомендуется ставить конденсаторы на рабочее напряжение не ниже 16В и с низким ESR (LOW ESR), еще их называют компьютерными, по внешнему виду они отличаются от обычных наличием золотистой (серебристой) полоской. Особое внимание следует обратить внимание на С9. Увеличение емкости этого конденсатора снизит амплитуду выходных пульсаций, но затруднит старт блока и заставит увеличивать емкость на питании ШИМ – контроллера, конденсатор должен обладать достаточно малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) для безболезненного пропускания большого импульсного тока.
Из блока питания слышно характерное цыканье импульсного трансформатора. Вообще цыкание трансформатора происходит по причине недостаточного питания микросхемы ШИМ -контроллера. Тут возможно два варианта - вышли из строя вторичные цепи например пробой конденсаторов С9(1000мкФ*10В), С11 (220мкФ*16В), диода D6 или же вышли из строя элементы питания ШИМ контроллера первичной цепи - C6 (47мкФ*25В), D2. Третьей причиной (довольно редкий случай) цыкания может быть выход из строя цепи подавления выброса от индуктивности рассеяния (D (на схеме не обозначен), R1(39к), C2 (4700)). На диод в этой цепи хотелось бы обратить особое внимание, использование дешевых и распространенных диодов в этой цепи категорически не рекомендуется, здесь должен стоять ВЧ диод, с минимальным восстановления. При замене диод лучше всего снять с аналогичной цепи любого импульсного блока питания. Так же стоит обратить внимание на С1(22мкФ*400в).
Можно ли поменять UC3843B на UC3843A? На практике приходилось сталкиваться с заводскими блоками питания в которых установлена, и UC3843B, и UC3843A. Особой разницы в работе не замечено - меняйте.
Практический ремонт блока питания D Link, замена пускового конденсатора. Посмотреть.
Практический ремонт блока питания D Link, нестандартный ремонт. Посмотреть.
UC3842 описание, принцип работы, схема включения
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.
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 рассматриваем 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 1 вольта, 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 1 вольта.
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 16 вольт, 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 34 вольта, 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
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 1 Вольт. 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 2,5 вольт. 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
UC3842 и UC3844 напряжение включения 16В, напряжение выключения 10В
UC3843 и UC3845 напряжение включения 8,4В, напряжение выключения 7,6В
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
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.
3842b схема включения в сварочном аппарате
UC3845
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Исходя из приведенной таблицы понятно, что UC3845 далеко не лучший вариант этой микросхемы, поскольку нижний предел по температуре у нее ограничен нулем градусов. Причина довольна проста - не каждый хранит сварочный аппарат в отапливаемом помещении и возможна ситуация, когда нужно что то подварить в межсезонье, а сварочник или не включается или банально взрывается. нет, не в клочья, даже куски силовых транзисторов врядли вылетят, но в любом сварки не будет, да еще и ремонт сварочнику нужен. Проскочив по Али я пришел к выводу, что проблема вполне решаема. Конечно же UC3845 популярней и их в продаже больше, но и UC2845 тоже есть в продаже:
У остальных производителей дела чуточки по другому:
Зависимость частоты от номиналов RC у микросхемы от Fairchild
Зависимость частоты от номиналов RC у микросхемы от STMicroelectronics
Зависимость частоты от номиналов RC у микросхемы от UNISONIC TECHNOLOGIES CO
С тактового генератора получаются довольно короткие импульсы в виде логической единицы. Эти импульсы разбигаются на три блока:
1. Все тот же финальный сумматор DD4
2. D-триггер DD2
3. RS-триггер на DD5
Триггер DD2 имеется только в микросхемах подсерии 44 и 45. Именно он не дает длительности управляющего импульса стать длинее 50% от периода, поскольку он с каждым приходящим фронтом логической единицы с тактового генератора меняет свое состояние на противоположное. Этим он делит частоту на два, формируя одинаковые по длительности нули и единицы.
Происходит это довольно примитивным образом - с каждым приходящим фронтом на тактовый вход С триггер записывает в себя информацию, находящуюся на информационном входе D, а вход D соединен с инверсным выходом микросхемы. За счет внутренней задержки и происходит запись проинвертированной информации. Например на инвертируюющем выходе находится уровень логического нуля. С приходом фронта импульса на вход С триггер успевает записать этот ноль, до того как ноль появится на его прямом выходе. Ну а если ня прямом выходе у нас ноль, то на инверсном будет логическая единица. С приходом следующего фронта тактового импульса триггер уже записывает в себя логическую единицу, которая появится на выходе через какие то наносекунды. Запись логической единицы приводит к появлению логического нуля на инверсном выходе триггера и процесс начнет повторяться со следующего фронта тактового импульса.
Именно по этой причине у микросхем UC3844 и UC3845 выходная частота в 2 раза меньше, чем у UC3842 и UC3843 - ее делит триггер.
Попадая на вход установки единицы RS триггера DD5 первый же импуль переводит триггер в состояние, когда на его прямом выходе логическая единица, а на инверсном - ноль. И пока на входе R не появится единица триггер DD5 будет находится в этом состоянии.
Допустим у нас нет ни каких управляющих сигналов извне, тогда на выходе усилителя ошибки OP1 появится напряжение близкое к опорному напряжению - обратной связи нет, инвертирующий вход в воздухе, а на не инвертирующий подано опорное напряжение, равное 2,5 вольта.
Тут сразу оговорюсь - лично меня несколько смутил этот усилитель ошибки, но более внимательно изучив даташит и благодаря тыканьем носом подписчиков выяснилось, что выход у этого усилителя не совсем традиционный. В выходном каскаде OP1 всего один транзистор, соединяющий выход с общим проводом. Положительное напряжение формируется генератором тока, когда этот транзистор приоткрыт или закрыт полностью.
С выхода OP1 напряжение проходит своеобразный ограничитель и делитель напряжения 2R-R. Кроме этого эта же шина имеет ограничение по напряжению в 1 вольт, так что при любых условиях на инвертирующий вход OP2 больше одного вольта не попадает ни при каких условиях.
OP2 - по сути компаратор, сравнивающий напряжения на своих входах, но компаратор тоже хитроделанный - обычный операционный усилитель не может сравнивать столь низкие напряжения - от фактического нуля до одного вольта. Обычному ОУ нужно либо большее напряжение на входе, либо отрицательное плечо напряжения питания, т.е. двуполярное напряжение. Этот же компаратор довольно легко справляется с анализом этих напряжений, не исключено, что внутри какие то смещающие элементы, но до принципиальной схемы нам как бы особого дела нет.
В общем OP2 сравнивает напряжение приходящее с выхода усилителя ошибки, точнее те остатки напряжения, которые получаются после прохождения делителя с напряжением на третьем выводе микросхемы (корпус DIP-8 имеется ввиду).
Но в данный момент времени на третьем выводе у нас вообще ни чего нет, а на инвертирующий вход подано положительное напряжение. Естественно компаратор его проинвертирует и на своем выходе образует четкий логический ноль, что на состоянии RS-триггера DD5 ни как не отразится.
По итогам происходящего мы имеет на первом сверху вход DD4 логический ноль, поскольку питание у нас в норме, на втором входе у нас короткие импульсы с тактового генератора, на третьем входе у нас импульсы с D-триггера DD2, у которых одинаковая длительность нуля и единицы. На и на четвертом входе у нас логический ноль с RS-триггера DD5. В результате на выхоже логического элемента будут полностью повторяться импульсы, которые формирует D-триггер DD2. Следовательно как только на на прямом выходе DD4 будет появляться логическая единица будет открываться транзистор VT2. На инверсном выходе в это же время будет находится логический ноль и транзистор VT1 будет закрыт. Как только на выходе DD4 появится логический ноль VT2 закрывается, а инверсный выход DD4 откроет VT1, что и послужит поводом для открытия силового транзистора.
Ток, который выдерживают VT1 и VT2 равен одному амперу, следовательно данная микросхема с успехом может управлять сравнительно мощными MOSFET транзисторами без дополнительных драйверов.
Для того, чтобы понять как именно происходит регулировка происходящих в блоке питания процессов был собран самый простой бустер, поскольку он требует наименьшего количества моточных деталей. Было взято первое попавшееся под руки ЗЕЛЕНОЕ кольцо и на нем намотано 30 витков. Количество не вычислялось вообще, просто был намотан один слой обмотки и не более того. За потребление я не переживал - микросхема работает в широком диапазоне частот и если начинать с частот под 100 кГц, то этого уже будет вполне достаточно, чтобы не дать сердечнику войти в насыщение.
Все внешние элементы имеют приписку out, означающую, что это СНАРУЖИ микросхемы деталюшки.
Сразу распишу что на этой схеме и для чего.
VT1 - база по сути в воздухе, на плате запаяны торчки для одевания джамперов, т.е. база соединяется либо с землей, либо с пилой, вырабатываемой самой микросхемой. На плате нет резистора Rout 9 - я чет пропустил его необходимость.
Оптрон Uout 1 задействует усилитель ошибки OP1 для регулировки выходного напряжения, степень влияние регулируется резистором Rout 2. Оптрон Uout 2 контролирует выходное напряжения минуя усилитель ошибки, степень влияния регулируется резистором Rout 4. Rout 14 - токоизмерительный резистор, специально взят на 2 Ома, чтобы не ушатать силовой транзистор. Rout 13 - регулировка порога сработки ограничения по току. Ну и Rout 8 - регулировка тактовой частоты самого контроллера.
Силовой транзистор это что то выпаянное из ремонтируемого когда то автомобильного преобразователя - полыхнуло одно плечо, менял все транзисторы (почему ВСЕ ответ ТУТ), а это так сказать сдача. Так что я не знаю что это - надпись сильно потертая, в общем это что то ампер на 40-50.
Rout 15 типа нагрузка - 2 Вт на 150 Ом, но 2 Вт маловато оказалось. Нужно или сопротивление увеличить, либо мощность резистора - вонять начинает, если поработает минут 5-10.
VDout 1 - для исключения влияния основного питания на работу контроллера (HER104 кажется по руки попался), VDout 2 - HER308, ну это чтоб не сразу бахнуло, если что пойдет не так.
Необходимость резистора R9я понял, когда плата уже была запаяна. В принципе этот резистор нужно будет еще подобрать, но это уже чисто по желанию, кому ОЧЕНЬ хочется избавится от релейного способа стабилизации на холостом ходу. Об этому чуть позже, а пока влепил этот резистор со стороны дорожек:
Первое включение - движки ВСЕХ подстрочников соединены должны быть с землей, т.е не оказывают влияния на схему. Движок Rout 8 установлен так, чтобы сопротивление этого резистора составляло 2-3 кОм, поскольку конденсатор на 2,2 нФ, то частота должна получится порядка 300 с хвостиком кГц, следовательно на выходе UC3845 мы получим где то около 150 кГц.
Снимаем напряжение со светодиода Uout 2 и на всякий случай проверям наличие пилы на верхнем выводе R15 (желтый луч):
Амплитуда чуть больше вольта и этой амплитуды может не хватить, ведь на схеме имеются делители напряжения. На всякий случай выкручиваем движок подстроечного резистора R13 в верхнее положение и контролируем, что у нас происходит на третьем выводе микросхемы. В принципе надежды полностью оправдались - амплитуды не хватает для начала ограничения тока (желтый лучик):
Отличительной чертой UC3845 является то, что протекающий через силовой транзистор он контролирует практически на каждом такте работы, а не среднее значение, как например это делает TL494 и если блок питания спроектирован правильно, то ушатать силовой транзистор не получится ни когда.
Теперь поднимаем частоту до тех пор, пока ограничение тока перестанет вносить свое влияние, впрочем сделаем запас - ставим ровно 100 кГц. Синий лучик у нас по прежнему показывает управляющие импульсы, а вот желтый ставим на светодиод оптрона Uout 1 и начинаем вращать регулятор подстроечного резистора. Некоторое время осциллограмма выглядит так же, как при первом опыте, однако появляется и отличие пройдя порог регулирования длительность импульсов начинает уменьшаться, т.е происходит реальная регулировка посредством широтно-импульсной модуляции. И это как раз один из финтов данной микросхемы - в качестве опорной пилы для сравнения она использует пилу, которая формируется на токоограничивающем резисторе R14 и таким образом создает стабилизированное напряжение на выходе:
Тоже самое происходит и при увеличении напряжения на отпроне Uout 2, правда в мое варианте не получилось получить такие же короткие импульсы, как в первый раз - не хватило яркости светодиода оптрона, а уменьшать резистор Rout 3 я поленился.
В любом случае стабилизация ШИМ происходит и вполне устойчиво, но только при наличии нагрузки, т.е. появление пилы, даже не большого значения, на выводе 3 контроллера. Без этой пилы стабилизация будет осуществляться в релейном режиме.
Теперь переключаем базу транзистора на вывод 4, тем самым принудительно подавая пилу на вывод 3. Тут не большая спотыкачка - для этого финта придется подобрать резистор Rout 9, поскольку амплитуда пыли и уровень постоянной составляющей у меня получился несколько великоват.
Однако сейчас больше интересен сам принцип работы, поэтому проверяем его, опустив движок подстроечника Rout 13 на землю начинаем вращать Rout 1.
Изменения в длительности управляющего импульса имеются, но они не такие значимые, как хотелось бы - сильно сказывается большая постоянная составляющая. При желании использовать такой вариант включения нужно более тщательно продумать как его правильней организовать. Ну а картинка на осциллографе получилась следующая:
При дальнейшем увеличении напряжения на светодиоде оптрона происходит срыв на релейный режим работы.
Теперь можно проверить нагрузочную способность бустера. Для этого вводим ограничение по напряжение на выходе, т.е. подаем не большое напряжение на светодиод Uout 1 и уменьшаем рабочую частоту. На социлограмме отчетливо видно, что желтый лучик не доходит до уровня одного вольта, т.е. ограничения по току нет. Ограничение дает только регулировка выходного напряжения.
Параллельно нагрузочному резистору Rour 15 устанавливаем еще один резистор на 100 Ом и на осциллограмме отчетливо видно увеличение длительности управляющего импульса, что ведет к увеличению времени накопления энергии в дросселе и с последующей отдачей ее в нагрузку:
Так же не трудно заметить, что увеличивая нагрузку увеличивается и амплитуда напряжения на выводе 3, поскольку возрастает протекающий через силовой транзистор ток.
Осталось посмотреть, что происходит на стоке в режиме стабилизации и при ее полном отсутствии. Становимся синим лучем на сток транзистора и убираем напряжение обратной связи со светодиода. Осциллограмма сильно не устойчивая, поскольку осциллограф не может определить по какому фронту ему синхронизироваться - после импульса довольно приличная "болтака" самоиндукции. В итоге получается следующая картинка.
Напряжение на нагрузочном резисторе тоже изменяется, но я не буду делать ГИФку - страница и так получилась довольно "тяжелой" по трафику, поэтому со всей ответственность заявляю - напряжение на нагрузке равно напряжению максимального значения на картинке выше минус 0,5 вольта.
ПОДВОДИМ ИТОГИ
На микросхеме довольно легко организовать стабилизатор тока, причем контроль протекающего тока контролируется на каждом такте, что полностью исключает перегрузку силового каскада при правильном выборе силового транзистора и токоограничивающего, точнее измерительного резистора, устанавливаемого на исток полевого транзистора. Именно этот факт сделал UC3845 наиболее популярной при проектировании бытовых сварочных аппаратов.
UC3845 имеет довольно серьезные "грабли" - изготовитель не рекомендует использовать микросхему при температурах ниже нуля, поэтому при изготовлении сварочных аппаратов будет логичней использование UC2845 или UC1845, но последние находятся в некотором дефиците. UC2845 несколько дороже, чем UC3845, не так катастрофически, как это обозначили отечественные продавцы (цены в рублях на 1-е марта 2017).
Частота у микросхем ХХ44 и ХХ45 в 2 раза меньше тактовой частоты, а коф заполнение не может превышать 50%, то для преобразователей с трансформатором наиболее благоприятно. А вот микросхемы ХХ42 и ХХ43 наилучшим образом подходят для ШИМ стабилизаторов, поскольку длительность управляющего импульса может достигать 100%.
Теперь, поняв принцип работы данного ШИМ контроллера можно вернуться и к проектированию сварочного аппарата на его основе.
СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ СВОИМИ РУКАМИ
СБОРКА МОЩНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ ПО СХЕМОТЕХНИКЕ СВАРОЧНОГО АППАРАТА
Откровенно говоря сразу убивать не дешевые силовые транзисторы не захотелось, поэтому было принято решение собрать некий примежуточный вариант, в котором используется тот же принцип работы, но более дешевая элементная база. Ну а чтобы сохранить вероятность дальнейшего использования данного вариант было решено собрать блок питания, но ввести в него некоторые функции, которые позволят его использовать как пуско-зарядное устройство для автомоблиля.
Принципиальная схема данного пуско-зарядного устройства приведена ниже:
В качестве донора моточных деталей и блока питания будет использоваться блок питания от тюнера Триколор. Основных видов данного блока питания два - с вертикальным и горизонтальным расположением трансформатора. В обоих случаях используется микросхема FSDM0365RN, маркируется как DM0365.
У меня с горизонатльным трансформатором больше, поэтому буду использовать их. Прежде всего блок питания будет выступать в роли блока питания для схемы управления, поскольку данный БП оснащен всем необходимым для надежной долгосрочной работы. Единственно, что нужно сделать это проверить исправность электролитов, а еще лучше поменять их на новые. Ну и разумеется перемотать трансформатор. Я решил намотать две обмотки - одна для питания UC3845, вторая - для питания вентилятора принудительного охлаждения.
Более подробно об этом блок питания можно посмотреть здесь:
Архив с печатной платой и схемой можно взять ЗДЕСЬ.
Кроме самого БП использую еще два таких же трансформатора. Первый пойдет на изготовление трансформатора управления, второй - трансформатор тока. Кстати сказать, по ходу подготовки сердечников к намотке решил проверить один вопрос, который частенько видел в интернете и которым сам задавался не единожды - ЧТО ПРОИСХОДИТ С ФЕРРИТОМ ВО ВРЕМЯ НАГРЕВА.
Ответ на этот вопрос в видео ниже:
По поводу управляющего трансформатора тоже есть некоторые не состыковки с оригинальной схемой - он значительно больше. Я намеренно взял такой "огромный" трансформатор. Ну во первых у меня их много, во вторых найти их не составит труда даже Вам, в третьих - запас по габаритной мощности должен позволить избавится от драйверных транзисторов - на затворы и MOSFET и IGBT можно подавать отрицательное напряжение для ускорения закрытия. Вот этой особенностью я и хочу воспользоваться.
В оригинальном блоке питания на DM0365 для стабилизации 15 вольт выходного напряжения требуется 18 витков, трансформатор работает на частоте 67 кГц, выходное напряжение сохранятеся вплоть до 150 вольт входного, следовательно трансформатор намотан с ОГОРОМНЫМ запасом. Можно конечно воспользоваться программой Динисенко, но решил намотать "на галазок" 4 обмотки по 30 вольт.
Намотка первичной осуществлялась сразу двойным проводом 0,35 мм виток к витку, затем было вызвонены начало-конец обмоток и они соединялись последовательно. Затем слой изоляции и намотка вторичных обмоток, так же с межслойной изоляцией. Размеется, что все обмотки мотались в одну сторону. Единственно, что не было сделано - момечено где начало на вторичках, но это проблемой не будет. Дело в том, что на плате управления выхода с управляющего трансформатора одинаковы и нагружены только на резистор. Выяснить какой вывод должен идти на затвор силового транзистора можно при помощи осциллографа.
СБОРКА БЛОКА ПИТАНИЯ ДЛЯ БЛОКА ПИТАНИЯ.
Монтаж элементов на плату лучше осуществлять в 2 этапа. На первом этапе устанавливаются все элементы, относящиеся к блоку питания контроллера. Блок питания проверяется до того, как у него появится "потребитель".
Сразу следует отметить, что однотактыне преобразователи напряжения ОЧЕНЬ не любят оставаться без нагрузки и выходное напряжение может быть не очень то стабильным. И колебания эти могут достигать 0,2..0,4 вольта.
Это вызвано тем, что выходное напряжение успевает поднятся до такой величины, что влияние ОС буквально останавливает микросхему и на трансформатор перестает подаваться напряжение. На фото ниже показаны осциллограммы на выходе трансформатора блока питания с очень маленькой нагрузкой:
Тут следует поделится опытом - при намотке трансформатора я попутал начало-конец вспомогательной обмотки вторичного питания. На схеме эта обмотка не обозначена, но на плате она есть и предназначена она для питания вентилятора принудительного охлаждения. Я ее на всякий случай решил внести в схему, если вдруг внутри корпуса будет жарковато. Как следствие такой не внимательности пока я соображал почему блок питания стартует и тутже уходит в защиту от перегрузки у меня стрельнул конденсатор на 25 вольт. Именно тогда меня и посетила мысль о том, что я что то перемудрил с обмотками. "Крокодил" ослиллографа установил на минусовой вывод, а шупом стал на вывод трансформатора до диода. Действительно обмотка с неправильной фазировкой и на конденсатор подавалось порядка 50-ти вольт. Было бы глупо ему не стрельнуть. Для наглядности ниже приведены фото осциллограмм при правильной фазировке и не правильной. Измерения относительно минусового вывода:
Но в любом случае стабилизация выходного напряжения будет осуществляться не линейно, а пакетами импульсов. Именно поэтому на выходе блоков питания с использованием этой микросхемы обязательно должен стоять дроссель и довольно большой емкости электролит.
Удержаться от опыта имея уже запаянную плату конечно же довольно трудно. Поэтому к выводу 1 был подпаян переменный резистор на 1 кОм и в результате на выходе микросхемы получились вот такие осциллограммы:
В принципе, если использовать вариант стабилизации, предложенный на схеме выше, то конечно же он работать будет, причем выходное напряжение будет гораздо стабильней, чем при стабилизации пакетами импульсов, но лично меня все равно смущает то, что на выход услителя в наглую подается "земля". Я оставлял это добро во включенном состоянии на 30 минут - ни чего не нагрелось, не слетело, т.е. как бы это можно использовать. Но осадок не понимания остался.
ПРОВЕРКА УПРАВЛЯЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА
При работающем контроллере на затвор управляющего транзистора приходит напряжение следующей формы:
На управляющем трансформаторе, на первичной обмотке амплитуда напряжения достигает 30 вольт, поскольку после закрытия транзистора накопленная в сердечнике энергия меняет полярность напряжение и приложенные пятнадцать вольт во время открытия транзистора теперь добавляются к имеющимся пятнадцати вольтам напряжения питания, поскольку полярность напряжения самоиндукции обратно приложенному напряжению. Здесь стоит обратить внимание на то, что в конце этого вольтодобавочного скачка имеется ниспадающий участок, который как раз и говорит о том, что энергии в сердечнике больше нет - он полностью размагнитился. Если трансформатор нагрузить, то высота этой ниспадающей кривой уменьшится, а по времени она начнется раньше, ведь нагруженный трансформатор гораздо раньше избавится от накопленной энергии:
Тоже самое можно наблюдать и на вторичной обмотке, только напряжение теперь будет иметь переменное значение. В этом месте необходимо отметить, что на затвор силового транзистора как раз должно приходить напряжение прямоугольной формы, находящеяся в положительном полупериоде, т.е. тот вывод трансформатора к которому подключен щуп осциллографа. Вывод трансформатора к которому подключен "крокодил" должен идти на исток силового транзистора. В этом случае фазировка управляющего трансформатора правильная.
Тому, что дочитал до этих слов, но все равно мало что понял предлагаю видеовариант данной статьи:
Итак, подводим итоги проделанной работы:
UC3845 - контроллер, предназначенный для стабилизации тока широтно-импулсьной модуляцией, стабилизацию напряжения он может осуществлять только в преривисто-импульсном режиме, либо имитацией ШИМ. Данную имитацию можно организовать подавая "землю" на первый вывод микросхемы.
При перемотке трансформатора однотактного блока питания следует особое внимание уделять фазировке - даже приличный опыт в электронике не является гарантией ошибки.
Управляющий трансформатор на основе сердечника от Триколоровского БП работает замечательно и держит довольно приличную нагрузку. В паузах полностью успевает размагнитится, что говорит о возможности его использования как для можных блоков питания, так и для сварочных аппаратов.
Приступаем к подготовке моточных деталей к монтажу и проверяем на работоспососбность уже весь блок питания, но это уже в следующей серии, описание которой будет в
Читайте также: