Меню

Gm3843 регулировка по току



Gm3843 регулировка по току

Всем здрасьте!
Хочу поведать о своем опыте переделки компьютерного БП ATX в лабораторный БП с регулировкой напряжения и тока.
Подобных переделок в сети полно, но обычно все переделывают схемы на базе ШИМ TL494 и её клонов (KA7500, AZ7500BP и т.д.), я же хочу поведать о переделке блока на базе ШИМ GM3843 (UC3843).
Я то же пытался сделать блок на TL494, но так и не смог полностью победить возбуд на некоторых крайних режимах. В какой-то момент я просто утомился и решил пойти своим путем.
Некоторое время назад я делал себе зарядное устройство для гаража из блока на GM3843, но там минимальные переделки по самому блоку для увеличения выходного напряжения до 14.4В, и линейный стабилизатор тока на операционнике и мощном мосфете. Мне очень понравился конструктив блока, схема уверенно питала мощный компрессор от блокировки дифференциала током 25А при напряжении 14.4В (это 360Вт если что) при номинальной мощности блока в 350Вт, при этом надо учитывать что пусковой ток компрессора еще больше! Все остальные блоки, в том числе и на 600Вт, стабильно при этом уходили в защиту.
В принципе, таким образом можно переделать фактически любой БП, где в обратной связи силовой части стоит оптопара.
Под переделку мне попала плата от блока POWERMAN мощностью 250Вт, от 350Вт отличается только размером трансформатора, конструктивом снаббера, емкостью электролитов по входу и максимальным током силового мосфета. В блоке 250Вт стоит W9NK90Z (8 А), а в 350 Вт W12NK90Z (11 А).

В моем экземпляре отсутствует средний вывод на трансформаторе T1, но зато есть дроссель.

Схема похожа на прямоход, но фазировка выводов силового трансформатора не указана, кроме того выходы на 5 В и на 12 В находятся по разные стороны от земляного вывода, так что возможно это вообще гибрид. В любом случае от 5-ти вольтовой цепи мы избавляемся, убираем супервизор W7510, отключаем схему питания вентилятора, меняем выходные емкости на более высоковольтные, а в обратной связи PC2 собираем такую схемку:
После включения питания должна заработать только дежурка. Проверяем на ней 5 В, затем замыкаем вывод 2 PC1 на землю, должна запуститься силовая часть. Теперь испытываем блок на его возможности. Мой выдал на холостую максимум 40В, не забудьте про конденсаторы на выходе, их предельное напряжение должно быть с запасом.
В качестве нагрузки я использовал резистор 1 Ом мощностью 50 Вт на радиаторе, но на 400 Вт он почему-то взорвался , так что пришлось использовать автомобильные лампочки от фар.
После испытаний беремся за переделку дежурки.
Вот примерная схема того что должно остаться:
Схема регулирования вполне может работать и от 5 В, но для вентилятора этого мало, так что пришлось переделывать дежурку на 12 В. К сожалению просто переделать обвязку U5 (TL431) не получилось, так как в таком случае выросло напряжение на обмотке питающей U4 и U1. Сначала я увеличил сопротивление резистора R43 до 46 Ом, но силовая часть отказывалась запускаться одновременно с дежуркой, видимо GM3843 довольно прожорлива и просаживает питание не дав толком запуститься дежурке. Если сначала запустить дежурку, а потом силовую часть замыканием 2 ноги PC1 на землю, то все работает нормально. Я решил не вносить изменений в работу этой цепи и пошел по сложному пути, просто перемотал транс T2, его выходная обмотка содержала 9 витков, а теперь содержит 22 витка. Здесь сложность оказалась в том что транс намотан вперемешку слоями и нужная вторичка оказалась в глубине. После перемотки транса схема все равно отказалась запускаться, пришлось сделать отдельный выключатель для запуска силовой части.
Схема управления представляет собой всего два компаратора, собрана на одной плате с переменными резисторами. В качестве токового датчика использовал шунт на 20 А сопротивлением 0.00375 Ом. Минус всей платы управления берем прям с шунта, чтобы исключить влияние проводов. Схема довольно примитивна и не должна вызвать сложностей в понимании. Отдельно хочу сказать про мое больное место — цепи коррекции. По напряжению все гладко, R5 и C1 взятые от фонаря подошли идеально, а вот с током пришлось повозиться и даже сжечь один комплект силовой части (как правило горит Q2, U1, R17 и предохранитель). В результате появился C5 и R11. Можно обойтись без R11 увеличив емкость C5 до 1 мкФ.
Теперь о деталях. В качестве выходного диода у меня стоят 2 сборки MBR20100CT параллельно (на плате было место под вторую сборку), вроде работают нормально, но лучше поставить на 150 В или даже на 200 В, например VS-60CTQ150, поскольку обратные выбросы достигают 150 В. Электролитические конденсаторы лучше с низким эквивалентным сопротивлением, так называемые low ESR. К сожалению их выбор на 35 В не велик, можно поставить несколько в параллель EEUFR1V182L (1800 мкФ, 35 В). Дроссель намотан на кольце групповой фильтрации от какого-то мощного БП ATX, содержит 30 витков сложенного вдвое провода ПЭТВ-2 1.5мм. Переменные резисторы СП5-35А весьма хитрой конструкции, благодаря им нет необходимости ставить дополнительный резистор для точной установки тока и напряжения. На выходе блока параллельно клеммам стоит керамический конденсатор на 50 мкФ, он состоит из 5 СМД конденсаторов по 10 мкФ запаянных в параллель на небольшой платке прямо под гайками клемм.
Индикация выполнена на сдвоенном модуле, заказанном на алиэкспрессе. Поскольку модуль был расчитан максимум на 10 А, пришлось добавить делитель и замазать точку. Как перенести точку на соседний индикатор я не знаю, там динамическая индикация и нужно менять прошивку. Лучше сразу заказать на 50 А и пересчитать резисторы R6 и R7. Резистор R6, кстати, состоит из 2-х параллельно соединенных резисторов на 10 и 43 кОм. При указанных номиналах резисторов R4, R3, R6, R7 максимальное напряжение составит 29.5 В, а ток 24.5 А. Ограничение по мощности блока можно выставить резистором R2. При наладке рекомендую поставить туда 0.2 — 0.3 Ом.
Собственно все. На данный момент блок нормально вытягивает до 300 Вт, переход с режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока происходит без срыва генерации, возбудов в любых режимах нет, и самое главное, в режиме КЗ полная тишина и на осцилографе красивая картинка, просто мячта! На TL494 такого добиться мне не удавалось.
Но есть и свои минусы. Топология схемы такова, что есть обратный выброс, когда закрывается силовой транзистор. Этот пичок гасит снаббер, но не полностью. На выходе он присутствует ощутимо, судя по осцилографу его амплитуда примерно 0.08 В, а при нагрузке в 15 А амплитуда пичка поднимается до 0.2 В, что вообще никуда не годится. Буду на досуге изучать теорию импульсных БП и думать как с этим бороться.

Читайте также:  Зачем нужно регулировать клапана на мотоцикле

Источник

Gm3843 регулировка по току

« Ноябрь 2020 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30

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.

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.

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.

Читайте также:  Рено 19 европа регулировка карбюратор

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.

Источник

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Дата: 03.07.2018 // 0 Комментариев

Продолжая серию статей о самодельных лабораторных блоках питания, нельзя пройти мимо компьютерных блоков в основе которых лежит ШИМ контроллер серии UC38хх. В большинстве современных фирменных блоков ПК используется именно эта микросхема, что в перспективе позволяет своими руками создавать надежные и мощные источники питания. Сегодня у нас переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843, подопытным блоком станет INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0.

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Основные элементы блока питания INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0:

  • ШИМ — UC3843;
  • Держурка — DM311;
  • Супервизор — WT7525 N140.

Ниже представлена принципиальная схема блока питания INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0, с которой нам предстоит работать.

Переделка такого компьютерного блока питания в лабораторный будет происходить в несколько этапов:

  1. Отключение супервизора WT7525 N140.
  2. Небольшие изменения в дежурке для питания вентилятора.
  3. Удаление лишних компонентов.
  4. Изготовление нового модуля управления блоком.
  5. Установка новых компонентов на плату и подключение модуля.
  6. Тесты.

Отключение супервизора WT7525 N140

Супервизор WT7525 N140 производит мониторинг напряжения на шинах блока, отслеживает перегрузку, отвечает за пуск и аварийную остановку. Для его отключения необходимо произвести два простых действия.

  1. Удаляем супервизор с платы и ставим перемычку от второго к третьему посадочному выводу микросхемы.
  2. Удаляем конденсатор дежурки С32. Если этого не сделать, будут наблюдаться проблемы со стартом блока. Если все прошло успешно — блок будет запускаться автоматически при включении в сеть. Стоит также отметить, если С32 неисправен, блок будет стартовать с ним, но, его присутствие дает помехи, добиться нормальной работы блока невозможно.
Читайте также:  Гражданское право это важнейшая отрасль права нормы которой регулируют тест

Модификация дежурки для питания вентилятора 12 В

Выходное напряжение в блоке будет меняться в широком диапазоне, а питание 12 В штатного вентилятора должно быть неизменным. В INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0, да и в большинстве блоков на ШИМ UC38хх присутствует лишь одна ветка дежурки 5 В. Существует несколько вариантов решения данной проблемы:

  1. Внесение изменений в схему дежурки.
  2. Установка дополнительного ac-dc преобразователя 220-12 В.
  3. Установка дополнительного dc-dc повышающего преобразователя 5-12 В.

Последние два варианта не нуждаются в описании из-за своей простоты включения. Мы же рассмотрим более интересный вариант.

Добавляя диод 1N4007 мы создаем отрицательную ветку дежурки, амплитуда импульсов проходящих через новый диод составит около 12 В, но при подключении вентилятора проседает до 10 В. При 10 В вентилятор способен работать, но поток воздуха немного слабоват, при желании можно оставить и так.

Чтобы добиться оптимальной работы вентилятора, необходимо немного поднять напряжение дежурки. Для этого удаляем R46 и изменяем (уменьшаем) R73 с 2 кОм до 1,5 кОм. Таким образом, напряжение на выходе дежурки будет 6 В (выше 8 В поднять не получится), а напряжения для питания вентилятора будет находится в пределах 12-13 В.

Удаление лишних компонентов

Для дальнейшей переделки нам необходимо избавиться от ненужных шин, обвязки супервизора и др. компонентов, которые не будут задействованы в блоке.

После удаления деталей, нужно изменить:

  1. Нагрузочный резистор R8. Ставим новый на 390 Ом мощностью 5 Вт. Он легко встанет на место выходного электролита по шине 12 В.
  2. Выходной конденсатор С7, устанавливаем емкостью 2200 мкФ х 35 В.
  3. Перематываем дроссель групповой стабилизации, оставляем лишь одну обмотку. Для расчета параметров дросселя можно использовать программу DrosselRing (детально ознакомиться с ней можно тут). Эта программка насчитала нам 20 витков провода с сечением 1 мм на родном дросселе.

Как раз на данном этапе в самый раз задуматься о стойках для размещения платы нового модуля управления блоком.

Модуль управления блоком на ШИМ UC3843

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843 невозможна без изготовления небольшой платы, которая будет контролировать работу UC3843.

За основу взята микросхема LM358, в своем корпусе она имеет два независимых операционных усилителя. Один будет отвечать за стабилизацию напряжения, второй за стабилизацию тока. В качестве датчика тока используется шунт R0 из константана, сопротивлением 0,01 Ом. Обратная связь с ШИМ выполнена через штатную оптопару PC817, которая переместилась на модуль. Источником опорного напряжения служит TL431.

На новой плате присутствуют два светодиода, которые будут сигнализировать о режиме работы блока. Свечение led1 будет свидетельствовать о том, что блок работает в режиме стабилизации напряжения, led2 загорится при переходе в режим ограничения тока. Сам модуль управления не содержит дефицитных компонентов и не требует дополнительной наладки после изготовления. Расчеты обвязки LM358 произведены для выходных параметров 0-25 В и 0-10А.

Вот так выглядит плата модуля для нашего самодельного лабораторного блока питания.

Печатку для ее изготовления в формате lay можно будет скачать в конце статьи.

Также желательно оставить небольшой запас текстолита для крепления модуля к стойкам. На схеме и плате для удобства расставлены буквенные обозначения точек подключения.

Подключение модуля к блоку

Используя нижеприведенную схему, подключаем все точки модуля управления к основной плате блока.

Назначения точек подключения:

  • А и В — выходы оптопары для управления ШИМ;
  • C — питание модуля 6 В;
  • D — плюс выхода блока;
  • E — общий минус;
  • F — минус выхода блока.

Настройка блока и тесты

После подключения платы можно проводить первое пробное включение в сеть. Достаточно проверить работоспособность регулировки напряжения и тока. Нагружать блок на этом этапе по полной не стоит, достаточно убедиться в стабильности его работы.

В работе блока могут присутствовать небольшие писки, похожие на тонкий свист. Для их устранения необходимо внести небольшие корректировки в обвязку ШИМ:

  1. Увеличение емкости конденсатора С26 с 2,2 нФ до 220 нФ.
  2. Корректировка резистора R15. R15 желательно подбирать экспериментальным путем на максимальном токе. С уменьшением R15 писк будет постепенно стихать, но, в один момент UC3843 сама начнет ограничивать ток, проходящий через ключ Q8. Экспериментально значение R15 удалось получить в районе 2,2 кОм, при этом UC3843 еще не ограничивает ток, а писка практически не слышно.

Все манипуляции с обвязкой ШИМ необходимо проводить максимально осторожно. Некоторые элементы находятся под опасным для жизни напряжением. У нас не получилось с первого раза побороть все посторонние звуки в блоке, некоторые эксперименты закончились частичным, а потом и полным выходом из строя блока, пришлось найти второй такой-же и продолжить переделку.

И так, финишные тесты после всех корректировок. В процессе сборки произошла небольшая заминка с цветом светодиодов, красный сигнализирует о работе в режиме стабилизации напряжения, а зеленый — режим ограничения тока. В дальнейшем исправим, сделаем все как у людей:

  1. Напряжение: 0 — 25 В.
  2. Ток: 0 — 10 А.

После всех манипуляций переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843 окончена! Последним этапом станет оформления корпуса и установка резисторов точной настройки тока и напряжения (подключаем последовательно с основным регулятором, номинал 10% т.е. 1 кОм). Также, корпус блока желательно отключить от общего минуса, чтобы избежать случайного КЗ в обход датчика тока (для этого достаточно убрать перемычку).

Приносим благодарность Виталию Ликину за изготовление прототипов наших идей и предоставленные фотоматериалы. Мы еще добавим финишный вариант оформления блока и его краш-тесты. Как и обещали, ссылка платы модуля управления в формате lay.

Источник

Adblock
detector