Импульсный стабилизатор напряжения для зарядки аккумуляторных батарей большой емкости

Application Notes

• DN-30 Programmable Electronic Circuit Breaker

  PDF, 164 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999This design note describes a programmable electronic circuit breaker that uses the UC3843A control IC to facilitate a high-speed turnoff following an overcurrent condition. This low-cost industry-standard IC contains the required protection features and drive capability in a single 8-pin device.

• DN-29 UC3842A Family — Frequency Foldback Technique Provides Protection

  PDF, 51 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999Excessive power dissipation can occur in switch-mode power supplies during startup and overload conditions. Many sophisticated PWM controllers provide the means for protection against these problems; however simple low-cost controllers require additional circuitry. This design note describes a circuit that uses only one additional resistor and transistor to enhance the performance of the UC3842A

• DN-26 UC3842A Low-Cost Start-up and Fault Protection Circuit

  PDF, 155 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999The UC1842/3/4/5 family of control ICs can implement off-line or DC-to-DC fixed-frequency current-mode control schemes with a minimal external parts count. This design note describes a circuit with low startup current (less than 0.5mA) MOSFET-compatible undervoltage lockout thresholds programmable restart-delay HICCUP fault protection auxiliary 5V precision reference and overvoltage/overtemper

• DN-27 UC1842/UC1842A Family — Summary of Functional Differences

  PDF, 21 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999The UC1842A/3A/4A/5A family of control ICs is a pin-for-pin compatible improved version of the UC3842/3/4/5 family. Providing the necessary features to control current-mode switched-mode power supplies this device has been improved for higher frequency off-line power supplies. This new A series of controllers UC1842A/43A/44A/45A is superior to its predecessors in startup current requirements

• DN-40 The Effects of Oscillator Discharge Current Variations on Maximum Duty

  PDF, 39 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999This design note details programming frequency and maximum duty cycle using the UC3842 and UC3842-A PWM oscillator ICs. Simplified equations are used to develop obtainable ranges for parameters over IC tolerances.

• DN-62 Switching Power Supply Topology Voltage Mode vs. Current Mode

  PDF, 66 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999This design note explains the differences between voltage-mode and current-mode switching power supply topologies. It includes a circuit diagram for each mode and suggests criteria for choosing which mode to use.

• UCC38C42 Family of High-Speed BiCMOS Current-Mode PWM Controllers

  PDF, 280 Кб, Файл опубликован: 7 фев 2002Since their introduction in the mid 1980?s the bipolar UC3842 family of Pulse width modulation (PWM)controllers has grown to become the most widely-used control strategy in the power supply industry. The reasons for success are quite clear the devices feature an elegantly simple yet very effective control architecture they use only 8 pins they can drive MOSFET gates directly and they offer

• U-111 Practical Considerations in Current Mode Power Supplies

  PDF, 787 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999This application note explains the numerous PWM functions and ways to maximize their usefulness. It covers practical circuit design considerations such as slope compensation gate drive circuitry external control functions synchronization and paralleling current-mode controlled modules. Circuit diagrams and simplified equations are included.

• DN-42A Design Considerations for Transitioning from UC3842 to the New UCC3802

  PDF, 42 Кб, Файл опубликован: 5 сен 1999The UCC3802 offers numerous advantages that allow the power supply design engineer to meet requirements for lower power for battery-operated equipment higher switching frequencies for reduced magnetics size higher levels of circuit integration for improved reliability and lower cost. The UCC3802 family of devices is pin-out compatible with the UC3842 and UC3842A families; however it is not plu

• Conditioning a Switch-mode Power Supply Current Signal Using TI Op Amps

  PDF, 61 Кб, Файл опубликован: 23 мар 2000The switch-mode power supply primary current is often sensed using a power resistor. Using an op amp to amplify the current-sense signal can reduce cost and improve noise performance and efficiency. This report reviews the advantages of using an op amp circuit and analyzes the design criteria needed to choose the proper op amp.

• Understanding Buck-Boost Power Stages in Switchmode Power Supplies (Rev. A)

  PDF, 363 Кб, Версия: A, Файл опубликован: 28 май 2002

UC3842

Ржевский Александр

Простой импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок и короткого замыкания для зарядки аккумуляторных батарей большой емкости (от 55 ампер·часов) можно изготовить из распространенных радиодеталей, демонтированных из старых компьютерных мониторов и блоков питания. Особенностью предлагаемого стабилизатора является высокий КПД и, как следствие, минимальный нагрев компонентов. Принципиальная схема устройства изображена на Рисунке 1.

Рисунок 1.	Принципиальная схема стабилизатор напряжения.

Стабилизатор основан на микросхеме ШИМ-модулятора UC3842 в стандартной схеме включения с транзисторным инвертором в цепи обратной связи. Для более надежного управления MOSFET в схему добавлен транзисторный драйвер, способствующий ускоренному разряду емкости затвора при коммутации больших импульсных токов.

Защита от перегрузки по току построена стандартным образом. Датчиком тока служит резистор R9 сопротивлением 0.1 Ом.

Цепь защиты от короткого замыкания выделена на схеме синим цветом. При эксплуатации стабилизатора выяснилось, что при коротком замыкании выхода начинает греться и выходит из строя, если не устранить замыкание, диод 16C40. Для защиты диода от перегрева применена блокировка микросхемы модулятора с определенной временной задержкой. В случае короткого замыкания начинает заряжаться конденсатор С6, и примерно через 4 секунды открывается транзистор, блокирующий работу микросхемы по выводу 3. Для перезапуска стабилизатора нужно устранить короткое замыкание и кратковременно отключить его от питания.

Выходное напряжение регулируется подстроечным резистором R7. Расширить диапазон регулирования можно увеличением сопротивления резистора R6.

Подробнее о конструкции

Дроссель намотан на кольцевом магнитопроводе желтого цвета, демонтированном из компьютерного блока питания. Содержит 28 витков провода ПЭЛ-0.8. При токе 5 А нагревается до 40 градусов. Во избежание тресков и свиста обмотки следует пропитать суперклеем.

Резистор R9 намотан из нихромовой проволоки диаметром 0.7 мм длиной 60 мм. Края проволоки зачищены, обвиты медным проводом 0.8 мм по 3 витка с шагом 0.2 мм, обжаты плоскогубцами и запаяны. При токе 5 А резистор нагревается до 60 градусов.

Рисунок 2.	Печатная плата стабилизатора напряжения.

На Рисунке 2 изображена печатная плата устройства (без цепи защиты диода). Транзистор и диод паяются на медь со стороны проводников, которая вместе с основанием платы и выполняет функцию их радиаторов, а с противоположной стороны крепится дроссель.

Печатная плата показана со стороны пайки. Использованы следующие цветовые обозначения:

• зеленый – дорожки меди,
• синий – расположение элементов,
• белый – маркировка элементов схемы,
• желтый – перемычки.

Сварочный инвертор не включается

«Титан — БИС — 2300»- именно эта модель инвертора поступила в ремонт, схемотехника повторяет сварочный аппарат аналогичной мощности «Ресанта» и как я предполагаю ещё многие другие инверторы. Посмотреть и скачать схему можно здесь.

В этом сварочном аппарате для питания низковольтных цепей применяется импульсный блок питания, как раз он и был неисправен. ИБП выполнен на ШИМ контролере UC 3842BN. Аналоги — отечественный 1114ЕУ7, Импортные UC3842AN отличается от BN только меньшим потребляемым током, и КА3842BN (AN). Схема ИБП ниже. (Кликните по ней для увеличения) Красным отмечены напряжения которые выдавал уже рабочий ИБП

Обратите внимание на то, что измерять напряжения 25V нужно не относительно общего минуса, а именно с точек V1+,V1- и также V2+,V2- они не связанны с общей шиной

Ключ ИБП выполнен на транзисторе, полевик 4N90C. В моём случае транзистор остался целым, а вот микросхема потребовала замены. Также был в обрыве резистор R 010 — 22 Om/1Wt. После этого блок питания заработал.

Однако радоваться было рано, замерив напряжение на выходе сварочника, оказалось что его нет, а в режиме холостого хода должно быть примерно 85 вольт. Попробовал пошевелить плату, помните со слов хозяина это влияло, но ничего.

Дальнейшие поиски выявили отсутствие одного из напряжений 25 вольт в точках V2-,V2+. Причина, обрыв в трансформаторе обмотки 1-2. Пришлось выпаивать транс, использовал медицинскую иглу для освобождения выводов.

В трансформаторе один из концов обмотки был оборван от вывода.

Аккуратно восстанавливаем соединение используя подходящий проводок, восстановленное соединение не будет лишним зафиксировать капелькой клея или герметика. У меня под руками оказался полиуретановый клей им и воспользовался, делаем ревизию других выводов, если необходимо пропаиваем.

Перед установкой трансформатора следует подготовить плату, чтобы он без усилий вошёл в своё место. Для этого нужно очистить от остатков припоя отверстия, сделать это можно так же иглой от шприца подходящего диаметра.

После установки трансформатора сварочный инвертор заработал.

Как проверить микросхему

Как проверить микросхему не выпаивая её из платы и на что ещё обратить внимание. Частично проверить микросхему можно при наличии вольтметра и регулируемого стабилизированного источника постоянного напряжения

Для полной проверки нужны генератор сигналов и осциллограф

Частично проверить микросхему можно при наличии вольтметра и регулируемого стабилизированного источника постоянного напряжения. Для полной проверки нужны генератор сигналов и осциллограф.

Поговорим о том, что проще. Перед проверкой обязательно выключите инвертор от сети питания. Далее — от внешнего регулируемого блока питания на вывод 7 микросхемы подаём напряжение 16 — 17 вольт, это напряжение запуска МС. При этом на выводе 8 должно быть 5 В. это опорное напряжение от внутреннего стабилизатора микросхемы.

Оно должно оставаться стабильным при изменении напряжения на 7 выводе. Если это не так МС неисправна.

Изменяя напряжение на микросхеме имейте в виду, что ниже 10 В микросхема отключается, и включится при 15-17 вольт. Не следует повышать напряжение питания МС выше 34 В Внутри микросхемы стоит защитный стабилитрон и при сильно завышенном напряжении его просто пробьёт.

Ниже приведена структурная схема UC3842.

Дополнение к этой статье: Через некоторое время принесли ещё один аппарат. Вышел из строя из за падения на бок. Это произошло потому, что за время работы винты скрепляющие корпус разболтались, а некоторые просто потерялись, поэтому при падении плата сыграла и коснулась корпуса монтажной стороной В результате замыкания вышли из строя все 4 выходных транзистора K 30N60HS Аналоги G30N60A4D, G40N60UFD. После замены всё заработало.

Что потребуется для диагностики неисправностей

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

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

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

Datasheets

ProductFolder OrderNow Support &Community Tools &Software TechnicalDocuments UC1842A, UC1843A, UC1844A, UC1845AUC2842A, UC2843A, UC2844A, UC2845AUC3842A, UC3843A, UC3844A, UC3845ASLUS224F – SEPTEMBER 1994 – REVISED OCTOBER 2017 UCx84xA Current-Mode PWM Controller1 Features 3 Description The UCx84xA family of control devices is a pin-for-pincompatible improved version of the UCx84x family.Providing the necessary features to control currentmode or switched-mode power supplies, this family ofdevices has many improved features: startup currentis less than 0.5 mA, oscillator discharge is trimmed to8.3 mA, and during UVLO, the output stage can sinkat least 10 mA at less than 1.2 V for VCC over 5 V. 1 Optimized for Off-Line and DC-DC ConvertersLow Start-Up Current (Trimmed Oscillator Discharge CurrentAutomatic Feedforward CompensationPulse-by-Pulse Current LimitingEnhanced Load Response CharacteristicsUndervoltage Lockout With HysteresisDouble Pulse Suppression …

Состав.

В его составе имеется:
   — источник опорного напряжения на 5В с внешним выводом 8;
   — схема защиты от снижения напряжения питания (UVLO).
   — генератор пилообразного напряжения (генератор);
   — компаратор тока, используется в основном по сигналу ограничения тока;
   — усилитель ошибки, используется в основном по напряжению;
   — схема управления работой выходного каскада;

Микросхемы UCx844 и UСx845 имеют встроенный счетный триггер (обозначенный пунктиром), который служит для получения максимального рабочего цикла (шим-заполнения), равного 50%. Поэтому для задающих генераторов этих микросхем, нужно установить частоту переключения вдвое выше необходимой. Генераторы микросхем UCх842 и UCх843 устанавливаются на необходимую частоту переключения.
Максимальная рабочая частота задающих генераторов контроллеров семейства UCх842/3/4/5, может достигать 500 кГц.
Чем ещё отличаются друг от друга эти микросхемы. Это разным напряжением питания для этих микросхем.
Смотрим таблицу ниже;

НАПРЯЖЕНИЕ  ВКЛЮЧЕНИЯ — 16 В,   ВЫКЛЮЧЕНИЯ — 10 В	НАПРЯЖЕНИЕ   ВКЛЮЧЕНИЯ — 8.4 В,   ВЫКЛЮЧЕНИЯ — 7.6 В	ДИАПАЗОН РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР	КОЭФФИЦИЕНТ  ЗАПОЛНЕНИЯ РАБОЧИЙ ЦИКЛ
UC1842	UC1843	-55°С… +125°С	до 100%
UC2842	UC2843	-40°С… +85°С
UC3842	UC3843	0°С… +70°С
UC1844	UC1845	-55°С… +125°С	до 50%
UC2844	UC2845	-40°С… +85°С
UC3844	UC3845	0°С… +70°С

Ещё микросхемы с суффиксом «А», например UC3842A, имеют в два раза меньший ток запуска — 0,5 мА. Микросхемы без суффикса «А» имеют пусковой ток около 1,0 мА.
Да, ещё совсем забыл про корпуса микросхем. Мы здесь рассматриваем в основном микросхемы в восьми-выводном корпусе DIP-8 (может быть суффикс «N», так же может быть керамический CERDIP-8 корпус (суффикс «J»), или SOIC-8 корпус (суффикс «D8»). Цоколёвки восьми-выводных микросхем полностью совпадают.
Так же микросхемы могут выпускаться и в 14-ти выводном «SOIC-14» корпусе, с суффиксом «D», и могут быть и в корпусе «PLCC-20» (суффикс «Q»). Цоколёвки микросхем в этих корпусах отличаются.
Отечественные микросхемы серии 1114, выполнены в корпусе Н02.8-2В. Это десяти-выводной металлокерамический корпус (ниже на рисунке) по пять выводов с каждой стороны, средние выводы из которых, являются просто технологической перемычкой и не учитываются. То есть получаются те же восемь выводов.

Теперь по маркировке можно определить, что это за микросхема, например UC3843AD;
— это шим-контроллер с пониженным током запуска (500 мкА), с включением в работу при достижении напряжения питания 8,4 вольта и выключением при достижении порога напряжения питания 7,6 вольта, с рабочим циклом до 100% и выполнена в корпусе «SOIC-14».

Импульсные БП на микросхеме

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

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

Как работает микросхема

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

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