Схема включения uc3875 – Новое поколение контроллеров ШИМ с фазовым сдвигом

docplayer.ru

Сварочный инвертор своими руками.

Прошло время

Меня давно интересовала микросхема UC3875, предназначенная для управления резонансными источниками тока. В интернете была публикация одного товарища, который изготовил инвертор на этой микросхеме. По его словам я понял, что у инвертора хорошие характеристики, как по тепловому режиму, так и по режиму связанному с пониженным сетевым напряжением. Нашел в интернете описание этой микросхемы, познакомился с ней поближе и решил на ней собрать инвертор.

Как видите из диограммы, ключи по диоганали включаются не одновременно, как в обычной мостовой схеме, а перед каждым циклом передачи мощьности на выход, происходит процес разряда накопленной энергии в первичной обмотке силового трансформатора и емкости включенной последовательно с ней путем закорачивания их то на плюсовую то на миносовую шину питания моста вследствии чего открывание ключей происходит при нулевом напряжении, а отсюда меньше динамических потерь в виде тепла на ключах. И еще регулировка тока здесь происходит не за счет изменения скважности открытия ключей как в микросхеме UC3825, а за счет изменении времени включения одного ключа относительно другому, поэтому изменяется время передачи мощьности, а отсюда и изменяется ток на выходе инвертора. Кто хочет лучше разобраться с работой UC3875, то можно скачать информацию  Так как практически схема инвертора на UC3825 и UC3875 мало отличаются друг от друга, я не стал городить новый инвертор а переделал собранный на UC3825. Поменял плату управления, оставил в цепи первички силовика вместо 6 конденсаторов 4 шт. Паралельно каждому ключу впаял емкость марки К78-2 по 1000пф на 1000v. И получилась вот такая схема.

mihkrd.narod.ru

Источник бесперебойного питания ИБП5-48/36-4.2, страница 16

Транзисторный инвертор напряжения (рисунок 4.4) построен по мостовой резонансной схеме, в которой коммутация транзисторных ключей осуществляется при нулевом напряжении. Между сигналами управления, поступающими на силовые ключи (VT1…VT4 типа SSh32N50A, смотри приложение Н), вводится преднамеренная задержка (фазовый сдвиг), которая регулируется циклом напряжения схемы управления (рисунок 4.8). Два верхних

Рисунок 4.8 – Алгоритм управления силовыми ключами

транзистора VT1 и VT3, включенные последовательно с силовым трансформатором T5,  открываются в то время, когда напряжение на  транзисторе равно нулю. В этом режиме первичная обмотка трансформатора закорочена, ток в первичной цепи сохраняет свое предыдущее значение, хотя отсутствует напряжение. Эта мертвая зона  заполняется  промежутком между резонансными коммутациями и передачей части энергии цикла преобразования. Ключ VT3 удерживается в выключенном состоянии, в то время как ток в первичной цепи I_{КЛ 1} циркулирует в замкнутой первичной цепи через TT1, дроссель L1, диод рекуперации VD2,  противоположный ключ плеча VT1, который все еще включен. Задержка на включение ключа VT3 необходима для достижения нулевого напряжения, чтобы выключить ключ VT1. Таким образом, транзисторные ключи являются резонансными  VT1(VT2), L_{R, С8. Резонансная индуктивность LR  является суммой индуктивности первичной цепи трансформатора и L1. Введение дополнительной индуктивности необходимо для точного контроля индуктивности трансформатора, приемлемого диапазона управляющей микросхемы ККМ (на выводе ZVS – UC3855) и обеспечения пределов регулирования задержки для удовлетворения желательного времена коммутации.}

 Для управления силовыми ключами методом ШИМ со сдвигом фазы используется контроллер UC3875 (приложение Р), который обеспечивает коммутацию силовых ключей  при нулевом напряжении с сохранением полного рабочего цикла (0⁰…180⁰). Контроллер может использоваться в режиме управления пиковым током и в режиме управления напряжением с помощью или без помощи прямой связи со входным напряжением.

Функциональная схема контроллера UC3875 представлена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Функциональная схема контроллера UС3875

Резистор R17 и конденсатор C14 (рисунок 4.4), подключенные от вывода FREQ  (вывод 16) к выводу GND (вывод 20), задают частоту тактового генератора (рисунок 4.10) согласно следующему соотношению: . Синхронизация осуществляется путем управления через SYNC (вывод 17) с помощью внешней электрической цепи (C16). Напряжение  обратной связи поступает  с  источника  входного  напряжения  постоянного тока  VIN = + 15 В

Рисунок 4.10 – Формы сигналов в схеме фазосдвигающего контроллера U3875

(вывод 11) через резистор R7. Данный резистор устанавливает ток, который используется для генерации пилообразного напряжения (U_ПИЛ). Вывод RAMP (вывод 19) является входом ШИМ – компаратора. Между этим выводом и землей подключен конденсатор С5. Наклон пилообразного напряжения определяется выражением: . Между входом RAMP и ШИМ – компаратором существует напряжение смещения, равное 1, 3 В, выходное напряжение усилителя ошибки (U_ERR ) не превышает эффективное значение пикового пилообразного напряжения. В режиме с обратной связью по току генератор пилообразного напряжения отключается путем заземления вывода SLOPE (вывод 18).

Между входом RAMP и ШИМ – компаратором существует напряжение смещения, равное 1, 3 В, выходное напряжение усилителя ошибки (U_ERR ) не превышает эффективное значение пикового пилообразного напряжения. В режиме с обратной связью по току генератор пилообразного напряжения отключается путем заземления вывода SLOPE (вывод 18). При этом происходит компенсация пилообразного напряжения по считыванию тока с прямого входа ШИМ – компаратора через вывод RAMP (вывод 19). 

Схема контроля аварийных состояний обеспечивает два способа выключения:

vunivere.ru

4.3. Схема управления и драйвер.

Мозгом устройства можно считать микросхему ШИМ-контроллера. Именно она управляет работой мощных транзисторов и задаёт темп работы преобразователя. В сварочном аппарате ОЛИВЕР ММА200 используется микросхема ШИМ-контроллера типа UC3856N (микросхема в 16-ти выводном корпусе). По схеме микросхема ШИМ-контроллера U1 управляет работой полевых N-канальных MOSFET транзистора IRF520N. Схема подключения ШИМ-контроллера представлена на рисунке 8.

Обозначение основных выводов.

7. Comp: (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. Если на этом выводе напряжение занизить ниже 1 вольта, то на выходе микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность данного ШИМ–контроллера.

8, 9. RT/CT: (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.

10. Sync: вход синхронизации ШИМ-контроллера от 8-битного микроконтроллера ATmega48PA (Atmel).

11, 14. AOUT, BOUT: (Выход) выходы А и B ШИМ–контроллера, подключаются к затвору ключевого транзистора через резистор или параллельно соединенные резистор и диод (анодом к затвору).

12. GND: (Общий) общий вывод. Общий вывод не должен быть соединён с корпусом схемы. Это земля «горячая» соединяется с корпусом устройства через пару конденсаторов.

13. VC: (Питание) вывод питания выходных цепей ШИМ-контроллера, на этот вывод микросхемы подаётся напряжение питания 40 В.

15. VIN: (Питание) входное напряжение питания.

10

studfiles.net

описание, принцип работы, схема включения, применение

В статье будет приведено описание, принцип работы и схема включения UC3842. Это микросхема, которая является широтно-импульсным контроллером. Сфера применения – в преобразователях постоянного напряжения. При помощи одной микросхемы можно создать качественный преобразователь напряжения, который можно использовать в блоках питания для различной аппаратуры.

Назначение выводов микросхемы (краткий обзор)

Для начала нужно рассмотреть назначение всех выводов микросхемы. Описание UC3842 выглядит таким образом:

1. На первый вывод микросхемы подается напряжение, необходимое для осуществления обратной связи. Например, если понизить на нем напряжение до 1 В или ниже, на выводе 6 начнет существенно уменьшаться время импульса.
2. Второй вывод тоже необходим для создания обратной связи. Однако, в отличие от первого, на него нужно подавать напряжение более 2,5 В, чтобы сократилась длительность импульса. Мощность при этом также снижается.
3. Если на третий вывод подать напряжение более 1 В, то импульсы прекратят появляться на выходе микросхемы.
4. К четвертому выводу подключается переменный резистор – с его помощью можно задать частоту импульсов. Между этим выводом и массой включается электролитический конденсатор.
5. Пятый вывод – общий.
6. С шестого вывода снимаются ШИМ-импульсы.
7. Седьмой вывод предназначен для подключения питания в диапазоне 16..34 В. Встроена защита от перенапряжения. Обратите внимание на то, что при напряжении ниже 16 В микросхема работать не будет.
8. Чтобы осуществить стабилизацию частоты импульсов, используется специальное устройство, которое подает на восьмой вывод +5 В.

Прежде чем рассматривать практические конструкции, нужно внимательно изучить описание, принцип работы и схемы включения UC3842.

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.

Зачем нужно проверять микросхему

Многие радиолюбители, которые занимаются проектированием и монтажом электрических схем, закупают детали оптом. И не секрет, что самые популярные места покупок – это китайские интернет-магазины. Стоимость изделий там в разы меньше, нежели на радиорынках. Но бракованных изделий там тоже немало. Поэтому нужно знать, как проверить UC3842 перед началом построения схемы. Это позволит избежать частых распаек платы.

Где используется микросхема?

Часто микросхема используется для сборки блоков питания современных мониторов. Они применяются в импульсных регуляторах напряжения, в строчной развертке телевизоров и мониторов. С ее помощью производят управление транзисторами, работающими в режиме ключа. Но выходят из строя элементы довольно часто. И самая распространенная причина – пробой полевика, которым управляет микросхема. Поэтому при самостоятельном проектировании блока питания или ремонте необходимо осуществлять диагностику элемента.

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.

Проверка выходного сопротивления

Один из основных способов диагностики – замер величины сопротивления на выходе. Можно сказать, что это самый точный способ определения поломок. Обратите внимание на то, что в случае пробоя силового транзистора к выходному каскаду элемента будет приложен высоковольтный импульс. По этой причине происходит выход из строя микросхемы. На выходе сопротивление окажется бесконечно большим в случае, если элемент исправен.

Замер сопротивления производится между выводами 5 (масса) и 6 (выход). Измерительный прибор (омметр) подключается без особых требований – полярность значения не имеет. Рекомендуется перед началом проведения диагностики выпаять микросхему. При пробое сопротивление будет равно нескольким Ом. В том случае, если осуществлять измерение сопротивления без выпаивания микросхемы, то цепочка затвор-исток может звониться. И не стоит забывать о том, что в схеме блоков питания на UC3842 присутствует постоянный резистор, который включается между массой и выходом. При его наличии у элемента будет иметься выходное сопротивление. Следовательно, если на выходе сопротивление очень низкое или равно 0, то микросхема неисправна.

Как смоделировать работу микросхемы

При моделировании работы нет необходимости в выпаивании микросхемы. Но обязательно нужно выключать устройство перед началом проведения работ. Проверка схемы на UC3842 заключается в том, чтобы на нее подать напряжение от внешнего источника и оценить работу. Процедура проведения работы выглядит так:

1. Отключается блок питания от сети переменного тока.
2. От внешнего источника стабилизированного напряжения и тока подается на седьмой контакт микросхемы напряжение больше 16 В. В этот момент должен произойти запуск микросхемы. Обратите внимание на то, что микросхема не начнет работать до тех пор, пока напряжение не окажется выше 16 В.
3. Используя осциллограф или вольтметр, нужно произвести замер напряжения на восьмом выводе. На нем должно быть +5 В.
4. Убедитесь в том, что напряжение на восьмом выводе стабильно. Если снизить напряжение источника питания ниже 16 В, то на восьмом выводе пропадет ток.
5. Используя осциллограф, проведите замер напряжения на четвертом выводе. В том случае, если элемент исправен, на графике будут импульсы пилообразной формы.
6. Измените напряжение источника питания – при этом частота и амплитуда сигнала на четвертом выводе останутся неизменными.
7. Проверьте осциллографом, есть ли на шестой ножке прямоугольные импульсы.

Только в том случае, если все вышеописанные сигналы имеются и ведут себя так, как и нужно, можно говорить об исправности микросхемы. Но рекомендуется проверять исправность и выходных цепей – диод, резисторы, стабилитрон. При помощи этих элементов происходит формирование сигналов для осуществления токовой защиты. Они выходят из строя при пробое.

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.

Включение микросхемы

А теперь необходимо рассмотреть описание, принцип работы и схемы включения UC3842. На блоках питания обычно не указываются параметры микросхемы, поэтому нужно обращаться к специальной литературе – даташитам. Очень часто можно встретить схемы, которые рассчитаны на питание от сети переменного тока 110-120 В. Но благодаря всего нескольким доработкам можно увеличить напряжение питания до 220 В.

Для этого выполняются такие изменения в схеме блока питания на UC3842:

1. Заменяется диодная сборка, которая находится на входе источника питания. Необходимо, чтобы новый диодный мост работал при обратном напряжении 400 В и больше.
2. Заменяется электролитический конденсатор, который находится в цепи питания и служит фильтром. Устанавливается после диодного моста. Необходимо поставить аналогичный, но с рабочим напряжением 400 В и выше.
3. Увеличивается номинальное сопротивление резисторов в цепи питания до 80 кОм.
4. Проверить, может ли силовой транзистор работать при напряжении между стоком и истоком 600 В. Можно использовать транзисторы BUZ90.

В статье приведена схема блока питания на UC3842. Интегральная схема имеет ряд особенностей, которые обязательно нужно учитывать при проектировании и ремонте блоков питания.

Особенности работы микросхемы

Если имеется короткое замыкание в цепи вторичной обмотки, то при пробое диодов или конденсаторов начинает возрастать потеря электроэнергии в импульсном трансформаторе. Может получиться и так, что для нормального функционирования микросхемы не хватает напряжения. При работе слышно характерное «цыканье», которое исходит от импульсного трансформатора.

Рассматривая описание, принцип работы и схему включения UC3842, сложно обойти стороной особенности ремонта. Вполне возможно, что причиной поведения трансформатора является не пробой в его обмотке, а неисправность конденсатора. Происходит это в результате выхода из строя одного или нескольких диодов, которые включаются в цепь питания. Но если произошел пробой полевого транзистора, необходимо полностью менять микросхему.

fb.ru