Воскресенье, 24.09.2017, 00:39
| RSS

Форма входа

Логин:
Пароль:

Друзья сайта


 Описание работы(принцип действия) ШИМ микросхемы ka3842 (uc3842), а также любой другой серии (384X).
Микросхема 3842 представляет собой ШИМ (широтно-импульсный) преобразователь, в основном применяется для работы в режиме DC-DC(преобразовывает постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой) преобразователя.
Посмотрим что же внутри микросхемы 3842.

Итак: 
7. На седьмой вывод микросхемы подаётся напряжение питания в диапазоне от 16 вольт до 34, обращаю внимание, что данная микросхема имеет встроенный триггер Шмидта(UVLO), который включает микросхему, если напряжение питания превышает 16вольт, если-же напряжение по каким-либо причинам станет ниже 10 вольт, произойдёт её отключение от питающего напряжения. Микросхема также обладает защитой от перенапряжения: если напряжение питания на ней превысит 34вольта, микросхема отключится.  
8. Микросхема имеет внутри свой собственный стабилизатор напряжения, который на вывод 8 подаёт +5 вольт, это нужно для стабилизации частоты генерации импульсов. 
5. Вывод 5 масса (земля).
4. На четвёртом выводе задаётся частота импульсов. Достигается это резистором, подключённым относительно 4 вывода к 8 выводу +5 вольт, и конденсатором, подключённым к массе, относительно этого же вывода.
6. Шестой вывод – выход ШИМ импульсов.
1. Первый вывод микросхемы (в данном случае мы рассматриваем микросхему 3842 в корпусе с восьмью выводами, поэтому обращаем внимание на левое число нумерации в прямоугольнике) служит для обратной связи, если на нём напряжение занизить ниже 1вольта, то на выходе 6 микросхемы будет уменьшаться длительность импульсов, тем самым уменьшая мощность данного шим преобразователя.
2. Второй вывод, как и первый, служит для сокращения длительности импульсов на выходе, если на него подать выше +2,5 вольта, то импульсы сократятся и микросхема снизит выдаваемую мощность.
3.Третий вывод служит для отключения импульса на выходе, при подаче на него напряжения выше 1вольта.
 Работает микросхема следующим образом: Если напряжение питания в норме, то на выводе 8 появится напряжение +5вольт, которое запустит генератор OSC , он в какой-то момент выдаст короткий положительный импульс на вход S, RS триггера, переключив его, после чего на его выходе появится ноль. В момент спада импульса OSC напряжение на всех прямых входах цифрового элемента станет по нулям, в этот момент, на инвертирующем выходе этого элемента образуется логическая 1, которая откроет верхний транзистор, и ток от плюс источника, коллектор, эмиттер потечёт в нагрузку 6 вывода. Таким образом, импульс на выходе будет открытым и длится до тех пор, пока на вывод 3 не подастся закрывающее напряжение выше +1 вольт. В момент подачи этого напряжения на на 3 вывод, и соответственно на прямой вход операционного усилителя, на его выходе появится логическая единица, и переключит RS триггер при подачи её на вход R.
После чего на выходе RS триггера появится логическая 1, в момент её подачи на один, из прямых входов логического элемента, на его прямом выходе образуется логическая1(на инверсном выводе в этот момент образуется логический ноль, запирающий верхний транзистор), которая откроет нижний транзистор и ток от нагрузки, через коллектор-эмиттер уйдёт на массу.
В кратце, всё описанное выше звучит так: осциллятор включает выход 6, а вывод3 отключает. Благодаря этому генерируются импульсы на выходе. А подача напряжений на 1 и 2 выводах регулирует длительность выходных импульсов, и как следствие выходную мощность этой схемы.

Приведу парочку примеров использования этой микросхемы в схемах.
Вариант с оптопарой в обратной связи.

После включения в сеть 220вольт, потечёт ток через выпрямительный диодный мост на конденсатор. Выпрямленный ток с заряженного конденсатора, через резисторы делителя R2 и R3 подастся на вывод питания 7 микросхемы и конденсатор С3, после чего он начнёт медленно заряжаться до некоторого напряжения(около 16 вольт), после чего произойдёт включение микросхемы, и она начнёт генерацию имульсов. Так как энергии запасённой в конденсаторе достаточно только для старта микросхемы, и если по какой-то причине напряжение упадёт ниже 10 вольт, микросхема отключится. Поэтому, с началом генерации импульсов, начинают поступать силовые импульсы тока от обмотки питания трансформатора, через выпрямительный диод, тем самым восполняя заряд конденсатора С3. С питанием разодрались, теперь посмотрим работу самой микросхемы.
Импульсы с выхода 6 микросхемы, подаются на затвор транзистора, через параллельную цепочку R10 и D12, и транзистор открывается и закрывается в зависимости от фазы их напряжения. Назначение цепочки R10 и D12, это медленнее открыть и быстрее закрыть транзистор. Дело в том, что трансформатор обладает некоторой ёмкостью и если быстро открыть транзистор, то возникнет паразитный импульс(помеха).
Итак с выхода 6 микросхемы, на затвор транзистора подано напряжение, транзистор открылся, в этот момент, ток от конденсатора, силовую обмотку трансформатора, транзистор и шунт R7 начинает медленно, примерно линейно, возрастать, увеличивая, тем самым, напряжение на шунте. Когда оно достигнет критического уровня, происходит отключение напряжения на выходе микросхемы, ведь отключающий вывод 3 параллельно, через резистор R8 подключён к шунту.
В этот момент, в момент запирания транзистора, на стоке транзистора, возникает высокое напряжение, образованное из прямого напряжения источника, плюс напряжение самоиндукции трансформатора (которое в идеальном трансформаторе должно равняться выходному напряжению вторичной обмотки, умноженному на коэффициент трансформации). Но трансформатор неидеален, и в нём существует паразитная индуктивность (паразитная индуктивность содержится в выводах трансформатора, в самих обмотках, чем дальше провод от магнитопровода, тем больше у него, своя, паразитная, та, что не вобранная магнитопроводом индуктивность), которая выделяется в момент закрытие транзистора, ещё дополнительным напряжением сверх напряжения полезной индукции и напряжения источника питания. Таким образом, напряжение в момент закрытия транзистора, достигло бы очень большой величины, которое пробило бы транзистор, поэтому параллельно трансформатору подключена демпфирующая цепочка, R1,C5,D2, которая предназначена для гашения выброса напряжения вызванного паразитной индукцией.
В момент запирания транзистора на выводе вторичной обмотки, подскакивает напряжение, и через выпрямительный диод ток поступает в конденсатор и в нагрузку.
Именно на закрытии транзистора, но не на открытии, происходит выброс запасённой энергии в трансформаторе в нагрузку.
Именно такой механизм, в основном используется на данном типе микросхем.
Спустя немного времени микросхема, на выход 6, снова подаст напряжение отпирания транзистора и цикл повторится. Цепочка С5 и R8 тут служит для поглощения паразитного импульса, связанного с ёмкостью трансформатора в момент открытия транзистора. Если бы не было этого фильтра, то транзистор, едва открывшись, снова бы закрылся, по причине реагирования микросхемы на этот импульс.
Обратная связь здесь выполнена на оптопаре. В момент завышения напряжения, на выходе, выше 5 вольт, происходит открытие транзистора оптопары, вызванного свечением светодиода, в этот момент падает напряжение на первом выводе микросхемы, это вызывает сокращение длительности импульсов и как следствие уменьшение мощности трансформации. Этот механизм обратной связи, не даст напряжению вырости выше 5 вольт и упасть ниже 5 вольт, то есть получается стабилизатор напряжения.
Осталось только отметить, что частота задаётся цепочкой R12, С6, подключённой к стабилизатору напряжения вывод 8, и частотному выводу 4. Конденсатор С6, через резистор медленно заряжается, и достигнув некоторого порога, вывод микросхемы открывается, и конденсатор быстро разряжается через вывод4, до некоторого минимального порога закрывания. В момент разряда конденсатора С6 выход 6 микросхемы закрыт, и открыт в момент заряда конденсатора С6.



Вариант второй, с обратной связью от обмотки трансформатора.
Ещё один очень распространённый способ использования этой микросхемы, суть этого способа состоит во введении обратной связи из отдельной обмотки трансформатора, на вывод 2 микросхемы. Чаще всего обратная связь берётся прямо из обмотки питания микросхемы. В данном примере напряжение с конденсатора С7, через делитель напряжения R2 и R3 подаётся на 2 вывод микросхемы, который является инвертирующим входом операционного усилителя. Если напряжение на R2 делителя будет подыматься свыше 2,5 вольта, это вызовет закрытие операционного усилителя, и сокращение длительности импульсов на выходе 6 микросхемы и понижение выходной мощности поданной на трансформатор. То есть, получается стабилизатор напряжения.
Следует здесь подробнее описать принцип действия обратной связи.
Каждая из обмоток трансформатора намотана каким-то количеством витков, рассчитанных на нужные напряжения, которые определяются из  коэффициента трансформации. И вот, если мы нагрузили любую из обмок, то напряжение будет снижено не только на конкретной обмотке, но и обмотке обратной связи, после чего микросхема стремясь повысить напряжение, увеличит длительность импульсов, стараясь держать напряжение на заданном уровне. 
 Больше принципиальных отличий от первой схемы, данная схема не имеет. Имеется небольшое отличие, например, в порядке следования конденсатора C10 и резистора R10фильтра подключённого к выводу выключения 3 микросхемы, отмечу, что именно эта цепочка, что во втором варианте, чаще всего используется во всех схемах применения микросхемы 3842, в том числе и в первой схеме, с оптопарой в обратной связи. 
Есть ещё отличие этой схемы от первой: в этой схеме добавлена цепочка C11, VD8,R12, которая служит для более точного формирования импульсов и дополнительной защиты транзистора от пробоя. Однако, её применение вовсе не обязательно.



Итак, что дают эти два метода введения обратной связи.
Обратная связь через оптопару, является жёсткой связью, и применяется в том случае, когда на выходе нужно получить точное напряжение. Но точное напряжение, возможно, получить только там, откуда введена обратная связь, а на остальных выводах трансформатора, напряжение как получится, то есть в зависимости от приложенной нагрузки.
Схема же с обратной связью, взятой из обмотки трансформатора, является мягкой, и напряжение на всех обмотках трансформатора поддерживается приблизительно равным заданному.
Проектируя блок питания, либо как в нашем случае зарядное устройство, нужно помнить эти два принципиальных отличия схем. В некоторых случая окажется подходящим первый способ, с введением обратной связи через оптопару, в иных случаях, напротив, более удачным может оказаться выбор второго варианта схемы.