3843B схема включения. ШИМ-контроллеры в импульсных блоках питания: принцип работы и применение

Как работают ШИМ-контроллеры в импульсных блоках питания. Какие основные компоненты входят в состав ШИМ-контроллера. Какие преимущества дает использование ШИМ в источниках питания. Какие популярные микросхемы ШИМ-контроллеров применяются.

Содержание

Что такое ШИМ-контроллер и для чего он нужен

ШИМ-контроллер (широтно-импульсный модулятор) — это ключевой компонент современных импульсных источников питания. Его основная задача — управление силовыми ключами преобразователя для стабилизации выходного напряжения.

Основные функции ШИМ-контроллера:

Генерация управляющих импульсов для силовых ключей
Регулировка ширины импульсов в зависимости от выходного напряжения
Обеспечение обратной связи для стабилизации выходного напряжения
Защита от перегрузки по току и напряжению
Плавный пуск источника питания

Применение ШИМ-контроллеров позволяет создавать компактные и эффективные импульсные источники питания с высоким КПД.

Принцип работы ШИМ-контроллера

Работа ШИМ-контроллера основана на изменении ширины (длительности) управляющих импульсов. Рассмотрим основные этапы:

Внутренний генератор формирует опорное пилообразное напряжение
Компаратор сравнивает опорное напряжение с сигналом обратной связи
На выходе компаратора формируются ШИМ-импульсы
Длительность импульсов регулируется в зависимости от выходного напряжения
Импульсы усиливаются и подаются на затворы силовых ключей

При увеличении нагрузки ширина импульсов увеличивается, при уменьшении — сокращается. Это обеспечивает стабилизацию выходного напряжения.

Основные компоненты ШИМ-контроллера

В состав типичного ШИМ-контроллера входят следующие функциональные блоки:

Генератор пилообразного напряжения
Источник опорного напряжения
Компаратор
Усилитель ошибки
Схема обратной связи
Выходной драйвер для управления силовыми ключами

Схема защиты от перегрузок
Схема мягкого старта

Все эти компоненты интегрированы в одну микросхему, что упрощает разработку импульсных источников питания.

Преимущества использования ШИМ в источниках питания

Применение ШИМ-контроллеров в импульсных блоках питания дает ряд существенных преимуществ:

Высокий КПД (до 90% и выше)
Малые габариты и вес источника питания
Широкий диапазон входных напряжений
Точная стабилизация выходного напряжения
Защита от перегрузок и коротких замыканий
Низкий уровень электромагнитных помех

Благодаря этим преимуществам ШИМ-контроллеры практически полностью вытеснили линейные стабилизаторы в современной электронике.

Применение ШИМ-контроллеров в различных устройствах

ШИМ-контроллеры нашли широкое применение в различных областях электроники:

Компьютерные блоки питания
Источники питания бытовой техники
Зарядные устройства для аккумуляторов
LED-драйверы для светодиодного освещения
Промышленные источники питания
DC-DC преобразователи в электромобилях
Источники бесперебойного питания (UPS)

Практически любое современное электронное устройство содержит импульсный источник питания на основе ШИМ-контроллера.

Особенности проектирования источников питания с ШИМ

При разработке импульсных источников питания с ШИМ-контроллерами необходимо учитывать ряд особенностей:

Правильный выбор силовых компонентов (трансформатор, ключи, диоды)
Расчет и оптимизация цепей обратной связи
Проектирование входных и выходных фильтров
Обеспечение электромагнитной совместимости
Реализация защитных функций
Тепловой расчет и правильное охлаждение компонентов

Грамотный подход к проектированию позволяет создавать надежные и эффективные источники питания на основе ШИМ-контроллеров.

Заключение

ШИМ-контроллеры стали неотъемлемой частью современных импульсных источников питания. Они обеспечивают высокую эффективность преобразования энергии, компактность и надежность. Понимание принципов работы ШИМ-контроллеров необходимо для разработки качественных блоков питания.

Микросхемы ШИМ-контроллера KA3842, UC3842, UC2842

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 Времонт.su

Микросхемы ШИМ-контроллера UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

Микросхемы ШИМ-контроллера UC3844, UC3845, UC2844, UC2845 являются самыми распространенными в импульсных блоках питания бытовой и компьютерной техники, используется для управления полевым ключевым транзистором в схемах импульсных блоков питания. Они специально разработаны для DC− DC преобразователей — преобразование постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины.

Принцип работы микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

Принцип работы микросхемы UC3844: При напряжении питания в норме, на выводе 8 появляется напряжение +5В, которое запускает генератор OSC , генератор в какой-то момент выдает короткий положительный импульс на вход RS, S триггера, переключая его, после этого на выходе появляется нуль. При спаде импульса OSC, напряжение, на прямых входах цифрового элемента станет равным нулю.

Рис. 2. Структурная схема микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845, в скобках указаны номера выводов микросхем в 14ти выводных корпусах (с суффиксом D, см. цоколевку выше).

При этом, на инвертирующем выходе образуется логическая 1, эта единица откроет верхний транзистор, и ток от плюс источника, коллектор, эмиттер потечет в нагрузку подключенной к выходу (6 вывод). Импульс на выходе будет открытым и длится до тех пор, пока на вывод 3 не поступит закрывающее напряжение выше +1 Вольт. При подачи напряжения на 3 вывод (выше +1 Вольт), и на прямой вход операционного усилителя, на выходе появится логическая 1, и переключит RS триггер в момент подачи (лог. 1) на вход R. В результате на выходе RS триггера появится логическая единица, при подачи еденицы на один, из прямых входов логического элемента, на его прямом выходе образуется логическая единица (на инверсном выводе в этот момент образуется логический 0, запирающий верхний транзистор), в результате открывает нижний транзистор и через коллектор-эмиттер замыкает выход (вывод 6 микросхемы) на «землю».

Типовые схемы включения микросхем UC3844, UC3845, UC2844, UC2845

На схемах, в скобках указаны номера выводов микросхем в 14ти выводных корпусах (с суффиксом D, см. цоколевку выше).

Пример реализации импульсного блока питания на на базе ШИМ-контроллера UC3844

Принципиальная схема импульсного блока питания на базе ШИМ-контролера UC3844 и силовом ключе на полевом транзисторе STP3NA90F.

Микросхемы с наименованием UC3844 кроме UNITRODE выпускают фирмы ST и TEXAS INSTRUMENTS, аналогами этой микросхемы являются: DBL3844 фирмы DAEWOO, SG3844 фирмы MICROSEMI/LINFINITY, KIA3844 фирмы КЕС, GL3844 фирмы LG, а также микросхемы других фирм с различными литерами (AS, МС, IP и др.) и цифровым индексом 384Х.

Устройство для проверки ШИМ-контроллеров UC3842,3,4,5 — Сайт по схемотехнике промышленной электроники

В последние годы разработчики устройств электропитания всё больше отдают предпочтения импульсным схемам. Они надёжны, экономичны, а применение в них интегрированных ШИМ-контроллеров значительно снижает количество элементов и размеры устройства в целом.

Несмотря на то, что ассортимент микросхем для импульсных источников питания (ИИП) огромен, можно выделить группу наиболее распространённых из них. Это микросхемы UC3842,3,4,5 в восьми и четырнадцати выводном исполнении в DIP и SMD корпусе. Они широко применяются в источниках питания телевизоров, мониторов, в адаптерах портативных компьютеров, в промышленных источниках питания. Для диагностики неисправности в ИИП на основе такого контроллера, не всегда под рукой имеется изолированный от сети осциллограф и мастеру приходиться просто заменить подозреваемую микросхему. При этом использованный и зачастую исправный экземпляр микросхемы в дальнейшем стараются не использовать.

Предлагаемое автором простое устройство предназначено для проверки ШИМ-контроллеров UC3842,3,4,5. В его основе положен низкочастотный генератор импульсов, который питается непосредственно от источника опорного напряжения (ИОН) 5 вольт.

Импульсы с генератора поступают на усилитель ошибки, в котором они сравниваются по амплитуде с напряжением внутреннего делителя микросхемы 2. 5 вольт.

В момент прохождения импульса, когда его амплитуда равна нулю, на выходе контроллера появятся импульсы ШИМ, которые будут присутствовать до появления высокого уровня на входе усилителя ошибки.

Таким образом, на нагруженном на пъезоизлучатель полумостовом выходе микросхемы будут присутствовать частотные пакеты. Для оценки работоспособности устройства на слух частота ШИМ выбрана в звуковом спектре.

Ниже приведены две схемы устройства проверки. Первая упрощённая — с внешней микросхемой генератора, вторая — с генератором на симметричном мультивибраторе. В схему с симметричным мультивибратором добавлен делитель напряжения с кнопкой для проверки срабатывания защиты ШИМ по току. При нажатии на кнопку прерывистый звуковой сигнал выключится, а при отпускании включится.

Скачать схему 1 в формате spl7

Скачать схему 2 в формате spl7

Гурович Павел, Беэр-Шева, Израиль.

Размещение и публикование данной статьи в любых других источниках возможна только при согласии автора и обратной ссылке на источник.

Метки: Проверка, Схемы

Тематические разделы: Схемы

За ответами Вы можете следить с помощью RSS 2.0 ленты. Both comments and pings are currently closed.

ШИМ-контроллер. Устройство и принцип работы.

В далекие, теперь уже времена прошлого века, в блоках питания для понижения или повышения напряжения применялись линейные трансформаторы. Диодный мост и электролитический конденсатор сглаживал пульсацию. Далее напряжение стабилизировалось линейными или интегральными стабилизаторами. Вес таких источников питания был достаточно большой, ничуть не меньше были и габариты. Чем большая мощность требовалась от БП, тем в несколько раз был объемнее и тяжелее сам блок питания.

Если заглянуть в современную бытовую технику, то сейчас вы увидите импульсный источник питания, или блок питания – сокращенно ИБП. В таких модулях питания используется в качестве управления специальная микросхема-контроллер Широтно-импульсной модуляции, или сокращенно ШИМ. Здесь мы и поговорим об устройстве и назначении этого элемента.

Преимущества и определения ШИМ-контроллера

ШИМ-контроллер это совокупность нескольких функциональных схем для того чтобы управлять выходными силовыми каскадами, собранными обычно на транзисторах. Управляются они исходя из той информации, которую микросхема ШИМ получает от выходных цепей. В зависимости от тока или выходного напряжения на выходе блока питания ШИМ-контроллер регулирует время открытия ключевого транзистора. Таким образом, получается замкнутый круг. Эта часть блока питания называется обратная связь или ОС.

В литературе и интернет источниках можно встретить случаи, когда ШИМ-контроллерами называют различные генераторы сигналов с регулировкой широты импульса, НО без обратной связи! К таким генераторам (на NE555 и др.) не совсем корректно применять понятие контроллер, скорее регулятор или генератор.

Широтно-импульсная модуляция – это тот метод, когда сигнал модулируется не с помощью изменения амплитуды или частоты, а с помощью длительности импульса. Далее, после интеграции импульсов при помощи LC-фильтров происходит сглаживание модулированного сигнала.

Характеристики ШИМ.

Для Широтно-модулированного сигнала характеристик всего две:

Частота следования импульсов
Скважность импульсов, или коэффициент заполнения. По сути это одно и то же. Разница лишь в обозначении: для скважности -это D, для заполнения используем литеру S. Коэффициент заполнения = единица / период сигнала T

S=1/T

T – Период сигнала

T=1/f

D=T/1=1/S

F – Частота сигнала

Таким образом, коэффициент заполнения ничто иное как интервал от периода сигнала. Отсюда следует что он (коэффициент заполнения) всегда будет меньше единицы, что не скажешь о скважности – она всегда будет больше 1.

Возьмем пример:

Частота сигнала = 50 кГц.

Период сигнала = 20 мкс.

Теперь предположим, что ключ выхода ШИМ открывается на 4 мкс. Коэффициент заполнение составит минус 20%, а скважность будет равна 5.

Конечно же, в расчет необходимо брать конструкцию ШИМ, исходя из количества силовых ключей.

Отличительные особенности импульсных и линейных БП.

Существенным преимуществом импульсных источников питания перед линейными является хороший КПД (около 90%)

Структура ШИМ

Давайте рассмотрим структуру любого ШИМ-контроллера. Хоть в своем огромном семействе разные ШИМ-ы и обладают дополнительными функциональными особенностями, но все же они все похожи.

Заглянув в микросхему, мы увидим полупроводниковый кристалл, в котором находятся следующие функциональные составляющие:

Генератор последовательных импульсов.
Источник опорного напряжения.
Схема обратной связи (ОС), усилитель ошибки.
Генератор прямоугольных импульсов, управляющий транзисторами, которые в свою очередь коммутируют силовые ключевые каскады.

Количество этих ключей, зависит от предназначения самого ШИМ-контроллера. Например, простые обратноходовые схемы построены на 1-м силовом ключе, полу мостовые на 2-х, а мостовые преобразователи на 4-х ключах.

Выбирая ШИМ-контроллер необходимо исходит из того какой ключ используется. Например, если в блоке питания в качестве выходного каскада стоит биполярный транзистор, то подойдет большая часть контроллеров. Связано это с тем, что управлять таким силовым ключом достаточно просто – подавая импульсы на базу транзистора, мы открываем и закрываем его.

А вот если мы будем использовать полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) или IGBT транзисторы, то здесь уже немного сложнее. Выходной транзистор-ключ мало того что нужно открыть – путем заряда затвора, так нам его еще надо и закрыть, естественно разряжая затвор ключа. Для таких схем используются соответствующие ШИМ-контроллеры. У них на выходе стоит 2 транзистора – один заряжает затвор ключа, а другой разряжает, замыкая его на землю.

На заметку:

Многие ШИМ-контроллеры совмещаются с силовыми ключами в один корпус. Если этот контроллер для маломощного блока питания, то выходные транзисторы устанавливаются прямо в микросхему контроллера.

В случае же если блок питания достаточно мощный, то интеграция происходит в обратную сторону – микросхема ШИМ-контроллер устанавливается в корпус силового ключа. Такую микросхему легко установить на радиатор. Соответственно количество выводов у такой микросхемы не как у транзистора.

Грубо говоря, ШИМ-контроллер представляет собой компаратор, на один из входов которого приходит сигнал обратной связи, на другой пилообразный сигнал генератора. Когда первый по амплитуде превышает второй, на выходе формируется импульс.

Тем самым ширина импульса на выходе зависит от соотношения входных сигналов. Предположим, что мы подключили более мощную нагрузку к выходу БП, и напряжение дало просадку. На обратной связи будет тоже падение. Что же произойдет?

В периоде сигнала начнет преобладать пилообразный сигнал, длительность импульсов на выходе увеличится и напряжение компенсируется. Происходит это все в доли секунды.

Частота работы генератора ШИМ-а задается RC-цепью

Пример использования ШИМ-контроллера на базе TL494 – довольно распространённой микросхемы. Далее рассмотрим назначение отдельных выводов этой микросхемы.

Давайте разберем назначение и название этих выводов:

Vcc (Ucc, Vss)– вывод питания микросхемы.
GND (Ground – земля) – земля или общий провод
OUT – выход контроллера. С этого вывода и выходит управляющий сигнал для переключения ключей. Иногда выходные выводы обозначают HO и LO (для полумоста)
Vc (Uc) – Вывод контролирующий питание. При пониженном питании возможен перегрев и выход из строя ключей. Контрольный вывод заблокирует работу контроллера в таком случае.
Vref – опорное напряжение, чаще всего на этот вывод вешается конденсатор, соединенный с землей.
ILIM – сигнал с измерителя тока. Соединен с обратной связью для ограничения тока.
ILIMREF – регулировочный вывод для сработки по току
SS – мягкий старт контроллера. Используется для плавного запуска блока питания и выхода в штатный режим работы.
RtCt – выводы RC-цепи, которая и задает частоту работы ШИМ.
CLOCK – выходной сигнал тактовых синхроимпульсов. Предназначен для синхронизации работы нескольких ШИМ-контроллеров в одной схеме.
RAMP – сравнивающий вывод. На нем присутствует пилообразный сигнал генератора и сигнал обратной связи для формирования ШИМ -сигнала.
INV и NOINV – входы компаратора, формирующие сигнал усилителя ошибки. От величины напряжения на INV зависит длительность импульса ШИМ.
EAOUT – дополнительный выход усилителя ошибки.

Для того чтобы закрепить сказанное выше рассмотрим пару примеров использования ШИМ-контроллеров, а так же их схем включения. Сделаем это на примере микросхем:

Эти микросхемы часто используются в различных блоках питания, в том числе и компьютерных. Когда дело доходит до переделки компьютерного блока питания в лабораторный бп или зарядное устройство для аккумулятора, то, как раз стараются подобрать бп на TL494.

Обзор ШИМ TL494

Технические характеристики ШИМ-контроллера TL494

Ниже на рисунке дана распиновка TL494:

Неинвертирующий вход первого компаратора ошибки
Инвертирующий вход первого компаратора ошибки
Вход обратной связи
Вход регулировки мертвого времени
Вывод для подключения внешнего времязадающего конденсатора
Вывод для подключения времязадающего резистора
Общий вывод микросхемы, минус питания
Вывод коллектора первого выходного транзистора
Вывод эмиттера первого выходного транзистора
Вывод эмиттера второго выходного транзистора
Вывод коллектора второго выходного транзистора
Вход подачи питающего напряжения
Вход выбора однотактного или же двухтактного режима работы микросхемы
Вывод встроенного источника опорного напряжения 5 вольт
Инвертирующий вход второго компаратора ошибки
Неинвертирующий вход второго компаратора ошибки

Обзор микросхемы UC3843

Еще одна популярная микросхема используемая в качестве ШИМ-контроллеров компьютерных и не только блоков питания – это микросхема 3843. распиновка её находится ниже. Как видно, у нее 8 выводов, но функции такие же как у TL949. Можно встретить эту микросхему в 14-выводном корпусе и часть выводов у неё (NC) – то есть не используется.

Рассмотрим назначение выводов:

Вход компаратора (усилителя ошибки).
Вход напряжения обратной связи. Это напряжение сравнивается с опорным внутри ИМС.
Датчик тока. Подключается к резистору стоящему в между силовым транзистором и общим проводом. Нужен для защиты от перегрузок.
Времязадающая RC-цепь. С её помощью задаётся рабочая частота ИМС.
Общий.
Выход. Управляющее напряжение. Подключается к затвору транзистора, здесь двухтактный выходной каскад для управления однотактным преобразователем (одним транзистором), что можно наблюдать на рисунке ниже.
Напряжение питания микросхемы.
Выход источника опорного напряжения (5В, 50 мА)

Структура микросхемы UC3843

Можно заметить, что и эта микросхема тоже похожа на все остальные ШИМ-контроллеры.

Простой блок питания на UC3842

Микросхема ШИМ с силовым ключом в одном корпусе

Подобные ШИМ-контроллеры используются как в импульсных блоках питания на базе импульсного трансформатора, так и в DC-DC понижающих или повышающих преобразователях.

Можно привести в пример одну из самых распространенных микросхем в этом сегменте – LM2596. На её базе можно найти большое количество схем преобразователей, в том числе и изображенная ниже.

LM2596 включает в себя все технические решения, описанные выше, плюс в неё еще интегрирован силовой ключ на ток до 3 Ампер.

Структура микросхемы LM2596

Как можно увидеть больших отличий от микросхем, которые мы рассматривали ранее в ней нет.

Еще один пример блока питания для светодиодных лент на ШИМ-контроллере 5L0380R – У неё всего 4 вывода. Как можно заметить в схеме отсутствует силовой ключ. Естественно он в микросхеме, а сама микросхема выполнена в корпусе транзистора и крепится на радиатор.

Микросхема ШИМ 5L0380R

Изучая ШИМ-контроллеры можно сделать несколько выводов: Если мы имеем дело с мощным источником питания и нам необходима достаточная гибкость использования этого контроллера, то такая микросхема как TL494 (и подобные) подходит для таких задач лучше. А если блок питания средней и невысокой мощности, то вполне свою роль выполнят ШИМ-контроллеры с интегрированными в них силовыми ключами. В таких бп нет больших требований к пульсациям и помехам, а выходные цепи можно сгладить фильтрами. Обычно это блоки питания для бытовой техники, светодиодных лент, ноутбуков, зарядных адаптеров.

И напоследок.

Ранее мы уже говорили о том, что ШИМ-контроллер это механизм, который на базе сформированных импульсов за счет изменения ширины импульсов формирует среднее значение напряжения управляемое с цепей обратной связи. Хочу заметить, что классификация и название у каждого автора могут быть абсолютно разными. ШИМ-контроллером могут называть простой регулятор напряжения. В то же время сам ШИМ-контроллер в блоке питания может быть назван – “блокинг-генератор”, “интегральный субмодуль”, “задающий генератор” От того как его назвал тот или иной автор суть не меняется, но могут возникнуть непонимания и разночтения.

Схема блока питания на UC3843

Источники питания 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 здесь.

Драйвер светодиодного приложения 10/30/50/100 Вт (UC3843A)

Для работы светодиодов питания требуется источник постоянного тока для более высокой производительности. (> = 1A)
В качестве примера здесь показан светодиод 30 Вт для модифицированного повышающего преобразователя (повышающий).

Один из них — использование светодиода мощностью 30 Вт со следующими параметрами:

Мощность: 30 Вт
Цветовая температура: 3000-3500 К
Рабочее напряжение: 30-38 В
Рабочий ток: 1 А
Световой поток: 2600-2800 люмен
Срок службы:> 50 000 часов

На лабораторном блоке питания рабочий ток 1А при прибл.38V подстраивается.

Отсутствует источник постоянного тока, может работать светодиод с пониженным напряжением при низком ухудшении светоотдачи. Это напряжение выбрано, когда ток на 10% меньше рабочего тока (900 мА). Это необходимо для обеспечения того, чтобы указанная мощность, вызванная тепловым дрейфом, не превышала рабочий ток производителя.

Используя повышающий трансформатор (повышающий), можно также управлять источниками напряжения, выходное напряжение которых <= рабочее напряжение.(Например, батареи, аккумуляторы, блоки питания)

Недорого (на данный момент 3,50 евро на 19.05.2014) доступны повышающие модули мощностью 150 Вт на базе ШИМ-контроллера UC3843A со следующими параметрами:

Входное напряжение: 10-32 В
Выходное напряжение: 12-35 В
Входной ток: 10 А (макс.16 А с расширенным охлаждением)
Выходная мощность: 100 Вт (макс. 150 Вт с расширенным охлаждением)
КПД: 94% (вход 16 В, выход 19 В 2,5 А)
Ausgangsspannungsripple: 2% макс.
Регулировка нагрузки: -0.5%
Регулировка напряжения: -0,5%
без защиты от короткого замыкания и обратной полярности

Als Leistungsschalter Findet ein STP75NF75 Einsatz (75V 80A NMOS), Leistungsdiode ist STPS2045C (45V 30Arms Schottky). Ohne Austausch des Leistungsschalters und der Diode sind somit Ausgangsspannungen von maximal 45V möglich.

На следующем рисунке показана исходная схема:

Недостатком этого является нестабильность в более высоких диапазонах нагрузки и / или передаточном отношении.При UIN = 12В4, Uout = 32 В и Rload = 15R2 (Iout = 2A, pout = 67 Вт) показывает измерение следующего неизмененного поведения цепи (оранжевый = Vout, синий = VInduktor):

Модификация

Для последующего моделирования (исходный) С1 заменяется резистором (100 кОм). Входное напряжение 20 В, выходное напряжение 32 В (4 А / 120 Вт) показывают нестабильность устройства:

Для стабилизации поменяны остальные R1 и R99 стоит (модификация 1).

Пример моделирования для входного напряжения 20 В, выходного напряжения (5 А / 160 Вт) 32 В показывает:

Ограничение тока

Для использования в качестве драйвера светодиода с чисто ограниченным напряжением схема может быть изменена, как показано ниже, продолжить. Измените значение R1 / R7 / R99, подключение R99 теперь на 9V (7809). Обратите внимание на минимальное входное напряжение для разных выходов.

Для режима постоянного тока требуется модификация, как показано на следующем рисунке.R9 (R99) оснащен 9 кОм 1/10 кОм. Кроме того, необходим измерительный шунт 0,33 Ом (сопротивление нагрузки), стандартный диод (1N4148 или аналогичный), а также потенциометр 5 кОм (предпочтительно 10-скоростной потенциометр / подстроечный резистор). Шунт вставляется «стороной низкого» в выходной контур, потенциометр соответственно подключается к шунту, VfB (Pin2), а также Vref (Pin8).

R2 / R3 представляют (недавно добавленный) потенциометр, R Загрузите светодиод в симуляции. Напряжение холостого хода регулируется с помощью уже имеющегося потенциометра, оно должно быть меньше значения напряжения выходного конденсатора.Для правильной работы важно, чтобы выходное напряжение (или напряжение светодиода) при номинальном токе было больше, чем входное напряжение повышающего преобразователя. Схема тестирования показана ниже. Для более высоких токов значение шунта уменьшается, чтобы минимизировать падение напряжения и рассеиваемую мощность. Показанная здесь структура имеет КПД ~ 86% при номинальной мощности 1А (светодиод).

Тег схемы в аннотации:

Поскольку схема с R8 (измерительный шунт 10 МОм) находится на низком уровне, ее нужно заменить на 50 МОм.Это приводит к более высокой стабильности контура управления, а также к обратной связи (компенсации), которую следует интерпретировать как высокоомную. Изменения для постоянного напряжения / постоянного тока показаны ниже:

Наконец, несколько изображений цветового впечатления от каждого фиксированного баланса белого (дневной свет) / диафрагмы / выдержки (отдельно для обоих объектов):

UC3843B datasheet — ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ С ТОКОВЫМ РЕЖИМОМ | UC3843B.pdf, компания ON Semiconductor

AIC3843	ШИМ-контроллер текущего режима	Корпорация Analog Intergrations
AIC3843CNTB	ШИМ-контроллер текущего режима	Корпорация Analog Intergrations
AIC3843CNTR	ШИМ-контроллер текущего режима	Корпорация Analog Intergrations
AIC3843CSTB	ШИМ-контроллер текущего режима	Корпорация Analog Intergrations
AIC3843CSTR	ШИМ-контроллер текущего режима	Корпорация Analog Intergrations
AMC3843B	КОНТРОЛЛЕР ШИМ РЕЖИМА ТОКА	ADDtek Corp
AMC3843B	КОНТРОЛЛЕР ШИМ РЕЖИМА ТОКА	Список неклассифицированных производителей
GSC3843	ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ КОНТРОЛЕРЫ РЕЖИМА ТОКА	GTM CORPORATION
MIC384-3BM	Трехзонный тепловизор	Микрел полупроводник
MIC384-3BM	Предварительная информация для трехзонного теплового диспетчера	Микрел полупроводник

UC3843 Схема расположения выводов микросхемы ШИМ-контроллера, характеристики, эквивалент и техническое описание

Примечание: Эта ИС также поставляется в корпусах с 14, 16 и 20 выводами. Эта статья касается только 8-контактной версии ИС.

Конфигурация контактов

Номер контакта	Имя контакта	Описание
1	COMP (компаратор)	Это выходной контакт, который выводит одиночный сигнал с низким импедансом 1 МГц в зависимости от разницы между заданным и текущим напряжением.Обычно он подключается к выводу обратной связи по напряжению ИС через резистор и конденсатор.
2	VFB (обратная связь по напряжению)	Это вход усилителя ошибки, который находится внутри микросхемы. На этот вывод подается разность уровней напряжения.
3	Текущее ощущение	Шунтирующий резистор используется для контроля тока в цепи, а напряжение на нем подается в качестве обратной связи на вывод измерения тока .
4	RT / CT (синхронизирующий резистор / синхронизирующий конденсатор)	ИС имеет внутренний генератор, который можно настроить с помощью внешнего резистора и конденсатора, подключенного к этому выводу.
5	Земля	Подключен к земле цепи
6	Выход	Этот вывод выводит сигнал ШИМ на основе предоставленной обратной связи, и мы можем использовать его для переключения силового электронного устройства.
7	Vcc	Напряжение питания для микросхемы (номинальное 11 В)
8	VREF	опорного напряжения, на основании которого производится сигнал ШИМ.

UC3843 Технические характеристики

ШИМ-контроллер токового режима
Рабочее напряжение: 7. От 0 В до 8,2 В
Выходной ток на выводе: 1A
Диапазон аналогового входа: от -0,3 до 6,3 В
Частота колебаний: 52 Обычно
Усиление: 3 В
Максимальный ток источника: 22 мА
Низкое выходное напряжение: 0,08 В
Высокое выходное напряжение: 13,5 В

UC3843 Аналог / аналог

UC3842

Альтернативы ИС ШИМ-контроллера

UC2842, UC3842, UC3844, SG2524

Где использовать микросхему ШИМ-контроллера UC3843

UC3843 IC — это контроллер с ШИМ-режимом тока , то есть его можно использовать для обеспечения постоянного тока путем изменения выходного напряжения на нагрузке.В то время как в режиме Building Switch используется обратная связь, обычно используются два режима управления: один — это управление в режиме напряжения, при котором выходное напряжение будет оставаться постоянным независимо от тока (режим CV), а другой — управление в режиме тока, при котором выходной ток будет быть постоянным (режим C) независимо от напряжения.

UC3843 может использоваться для регулирования или ограничения тока в таких приложениях, как SMPS , RPS , DC-DC преобразователи , регуляторы линейного напряжения и т. Д.. Так что, если вы ищете ИС для генерации сигналов ШИМ для управления переключателем мощности на основе тока, протекающего по цепи, то эта ИС может быть для вас правильным выбором.

Как использовать UC3843 IC

Хотя ИС выполняет сложную работу, использование ее в схеме довольно просто и может быть выполнено с минимальным количеством внешних компонентов, которые делают эту ИС предпочтительным выбором среди разработчиков. Пример схемы применения этой ИС показан ниже.

Микросхема имеет защиту от пониженного напряжения, поэтому необходимо убедиться, что она имеет рабочее напряжение от 7 В до 8,2 В. Выходной контакт ИС подключен к схеме драйвера затвора переключателя питания, который должен быть переключен. Выходной контакт может выдавать до 1 А, поэтому потребуется резистор, ограничивающий ток. Вывод VFB (обратная связь по напряжению) действует как обратная связь, на основе которой контролируется сигнал ШИМ. Шунтирующий резистор используется для отслеживания изменения тока в цепи, а затем это разностное напряжение на шунте подается на вывод обратной связи.

ИС также имеет внутренний генератор, который можно настроить, подключив конденсатор и резистор нужного номинала к выводу Rt / Ct. В техническом описании рекомендуется значение от 470 пФ до 4,7 нФ, а для резистора — от 5 кОм до 100 кОм. Обратитесь к таблице данных в конце страницы, чтобы узнать больше об этой ИС. Также ознакомьтесь с схемой макета в нижней части таблицы для быстрого начала. Ниже представлена более подробная схема применения.

Приложения

Цепи импульсных источников питания (SMPS)
Цепи преобразователя постоянного тока в постоянный
Блок питания электроники
Сливной контур аккумуляторной батареи
Погрузочные машины