Блок питания 24в своими руками на 3842. Преобразователь напряжения на ферритовом кольце своими руками

Рассмотрим как сделать схему преобразователя для питания сверхъяркого светодиода. Такая схема может стать хорошим стартом для практического изучения электроники. На основе этого преобразователя в дальнейшем соберем своими руками несколько интересных и полезных электронных самоделок.

Как сделать преобразователь напряжения своими руками

Первая трудность в сборке схемы это приобретение ферритового кольца. Ферритовые кольца неотъемлемая часть устройств с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры, мониторы, видеомагнитофоны и т.д.) Найти такую старую или сломанную технику не составит труда. Например, несколько колец можно найти в блоке питания компьютера в дросселях фильтра питания. Дроссели удаляются с платы, обмотки демонтируются освобождая ферритовое кольцо.

Блок питания компьютера

Добытые дроссели

Вторая трудность в сборке схемы это поиск обмоточного провода. Провод также легко доступен, два куска провода в изоляции легко добыть из сетевого интернет кабеля типа UTP, двух проводков длиной 0,5-1 м вполне хватит.

Кусок кабеля UTP

Проводники для намотки

Радиодетали, также выпаиваются из устаревшей или неисправной техники. Необходимо одно сопротивление номиналом 300 Ом — 10 кОм, любой транзистор n-p-n структуры и конечно светодиод. Цоколевку транзистора определяем задав в поисковике запрос «маркировка транзистора datashit». Допустимо установить в схему транзисторы структуры p-n-p, но для этого необходимо будет поменять полярность питания схемы и светодиода.

Сборка тороидального трансформатора показана на видео. Обмотки наматывается своими руками сразу в два провода. Средняя точка формируется соединением начала одной обмотки с концом другой. Смотри фото. Количество витков 10-30 витков.

Намотка проводов

Обмотки трансформатора

Формирование средней точки

Правильно собранная схема начинает работать сразу. Применение тороидального трансформатора, по сравнению со схемой , резко повышает КПД и экономичность схемы преобразователя. Преобразователь запустится даже при подаче напряжения 0,3 вольта(!) и выдаст напряжение для работы светодиода 2,5-3 Вольта. Если есть вопросы — спрашивайте!

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

У каждого автолюбителя есть для АКБ 12 В. Все эти старые зарядки с различным успехом работают и выполняют свои функции, но есть у них общий недостаток - слишком большие габариты и вес. Это не удивительно, ведь один только силовой трансформатор на 200 ватт может весить до 5 кг. Поэтому и задумал собрать импульсное зарядное для автоаккумулятора. На просторах инета, точнее на форуме Kazus нашел схему этого ЗУ.

Схема принципиальная ЗУ - клик для увеличения размера

Собрал, работает прекрасно! Заряжал автомобильный аккумулятор, настроил зарядник на 14.8 в и на ток около 6 А, перезаряда или недозаряда нет, при достижении и напряжения на клемах аккумулятора 14.8 в, ток зарядки падает автоматически. Также заряжал гелиевый свинцовый аккумулятор от бесперебойника ПК - нормально. Замыканий на выходе данный зарядник не боится. А вот от переполюсации надо защиту делать, сам сделал на реле.

Печатная плата, даташиты на некоторые радиоэлементы и другие файлы смотрите на форуме.

В общем всем советую его сделать, так как у этого ЗУ много преимуществ: малые размеры, база радиоэлементов не дефицит, многое можно купить и в том числе готовый импульсный трансформатор. Сам его приобрёл в интернет магазине - прислали быстро и дёшево. Оговорюсь сразу, вместо диода Шоттки VD6 (термостабилизация), поставил просто сопротивление на 100 Ом, зарядное и с ним работает прекрасно! Схему собрал и испытал: Demo .

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.

Зарядное устройство на UC3842/UC3843 с регулировкой напряжения и тока

Описываемое здесь зарядное устройство предназначено для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов. Имеются две регулировки: напряжения и тока. Когда срабатывает одна из этих регулировок, загорается соответствующий светодиод, что очень удобно. Схема и печатная плата взяты на форуме радиокота:

Устройство собрано на распространённой микросхеме UC3842/UC3843. Её применение в блоках питания мы уже описывали . В данной схеме регулировка происходит по 1 выводу. Силовая часть - типовая, микросхема питается от отдельной обмотки на обратном ходе.

нажми для увеличения
Регулировка напряжения и тока выполнена по схеме от форумчанина FolksDoich. На TL431 собран источник опорного напряжения. На половинках ОУ LM358 выполнены регулировки напряжения и тока. Если в качестве VD6 и VD7 использовать светодиоды, то они будут индицировать своим свечением текущую регулировку, что может быть полезно. Например, если светится светодиод VD7, то происходит ограничение по току. То же самое с VD6, но по напряжению.

Данная схема рассчитана на зарядку аккумулятора током до 6 ампер, поэтому на выходе предлагается запараллелить четыре электролитических конденсатора, т.к. один при высоком токе проработает недолго. Разумеется, все они должны быть LOW ESR.

Как можно улучшить эту схему? Если по ней собирать не зарядное устройство, а блок питания, регулируемый в некоторых пределах, то можно произвести уже привычные улучшения, описанные в предыдущей статье. В частности, можно питать микросхему UC3842/UC3843 на прямом ходе, а для питания ОУ и PC817 использовать отдельную обмотку трансформатора. Всё это оправдано лишь в том случае, если требуется расширить диапазон регулировки напряжения.

Помимо светодиодов, схему можно дополнить амперметром и вольтметром, как стрелочными, так и цифровым прибором, показывающим значение напряжения и тока, а, возможно, ещё и подсчитывающим мощность нагрузки и управляющим вентилятором охлаждения.

При правильном выборе силового полевого транзистора, его нагрев должен быть незначительным. Следует упомянуть, что на схеме забыли нарисовать конденсатор на 2,2 нФ между горячей и холодной частями.

Печатная плата: charger_12v_6a.lay6

Существует и ещё одна разновидность данной схемы в таком виде:

нажми для увеличения
Печатные платы от FolksDoich для устройств разной мощности, вторая плата - до 10 ампер. Микросхема UC384x располагается на отдельной небольшой платке, устанавливаемой на основную вертикально.