V napájecích zdrojích (IP) jsou PWM regulátory spárované s referenčním tranzistorem s efektem pole široce používány nejen jako součást televizorů, ale také v jiných elektronických zařízeních, včetně DVD, přijímačů a tak dále. Mají stejný princip fungování, technika opravy je také stejná, liší se pouze schémata.
Navrhovanou technikou je kontrola a oprava samotného PWM generátoru. Vezmu jako základ IP TV HORIZONT 14A01.Šasi SCCT-739M1, PWM ovladač UC3842AN.
Zdroj lze rozdělit zhruba na tři části:
a) Generátor PWM
b) výkonová část primárních okruhů IP
c) sekundární napájecí obvody
Takže, PWM UC3842AN.
Schéma napájení mikroobvodu je standardní, ale jsou zde některé jemnosti.
V okamžiku zapnutí je do 7. větve mikroobvodu přivedeno 300 voltů přes R808. Mikroobvod se spustí a vydá impulzy do tranzistoru s efektem pole. Ale zvláštností tohoto mikroobvodu je, že jeho startovací napětí je vyšší, v našem případě o 2 volty, než pracovní. A odpor R808 je navržen tak, že na 7. větvi mikroobvodu, při absenci dobíjení z TPI (v našem případě od 3. větve TPI přes VD806), napětí funguje, ale ne začínající! To znamená, že pokud se IP nespustil nebo nešel do obrany, nedochází k dobíjení z VD806 a mikroobvod nevytváří impulsy.
Pokud je tedy napájecí zdroj nestabilní nebo se nespustí nebo produkuje nízké napětí, prvním krokem je změřit napětí na 7. větvi, pokud je nižší než pracovní (12-12,5 voltů), pak by měl být C816 nahrazeno. Pokud není žádné napětí, pak je R808 otevřený nebo je vadný mikroobvod.
Dále. V případě jiných poruch, zejména když tranzistor s efektem pole selže nebo se nerozběhne.
K vyloučení vlivu výkonové části na samotné PWM stačí odpájet referenční tranzistor VT800 a můžete zkontrolovat a opravit generátor se zapnutým napětím, bez obav ze selhání ostatních prvků IP a zbytku okruhu.
Na základě výsledků měření napájecího napětí a výstupu na tranzistor s efektem pole lze téměř 100% posoudit zdraví mikroobvodu.
Přístroj měří napětí na 7. noze. Na šipkovém zařízení je vše velmi jasně vidět. Šipka z 12 voltů by měla přeskočit na 14. Pokud ano, pak je napájení v pořádku. Pokud ne, pak je opět vadný C816 nebo R808 nebo stejný mikroobvod. Jakmile je napětí na 7. větvi normální, měli byste změřit napětí na 6. větvi, to je výstup přes R816 do tranzistoru s efektem pole. Pokud na hranici 1-2-2,5 voltů šipka škubne, pak generátor pracuje na 99% PWM. Tranzistor s efektem pole je připájen zpět a v případě potřeby se IP dále opravuje.
Varianty tohoto IC, vyráběné různými výrobci, se mohou lišit v prefixech, ale nutně obsahují jádro 3842, 3843, 3844.
Mikroobvod je dostupný v balíčcích SOIC-8 a SOIC-14, ale v naprosté většině případů se jeho modifikace nachází v balíčku DIP-8. Na Obr. 1 ukazuje pinout a na Obr. 2 - jeho blokové schéma a typický IP diagram. Číslování pinů je pro pouzdro s 8 piny, čísla pinů v závorkách jsou pro pouzdro SOIC-14. Je třeba poznamenat, že mezi oběma verzemi IS jsou drobné rozdíly. Verze v pouzdře SOIC-14 má tedy samostatné napájecí a zemnicí kolíky pro koncový stupeň.
Čip uc3843 je navržen tak, aby na jeho základě postavil stabilizované pulzní zdroje s modulací šířky pulzu (PWM). Protože výkon výstupního stupně integrovaného obvodu je relativně malý a amplituda výstupního signálu může dosáhnout napájecího napětí mikroobvodu, je ve spojení s tímto integrovaným obvodem jako klíč použit n-kanálový tranzistor MOS.
Rýže. 1. Pinout čipu UC3843
Přiřazení IC pinu pro DIP balíček.
1. Komp: Tento kolík je připojen k výstupu zesilovače kompenzační chyby. Pro normální činnost IO je nutné kompenzovat frekvenční odezvu chybového zesilovače, k tomuto účelu se obvykle připojuje kondenzátor o kapacitě cca 100 pF, jehož druhý výstup je připojen na výstup 2 IC.
2. Vfb: vstup zpětné vazby. napětí na tomto kolíku se porovnává s referenčním napětím generovaným uvnitř IC. Výsledek porovnání moduluje pracovní cyklus výstupních impulsů a tím stabilizuje výstupní napětí MT.
3.C/S: signál omezení proudu. Tento výstup musí být připojen k rezistoru ve zdrojovém obvodu klíčového tranzistoru (CT). S nárůstem proudu přes CT (např. při přetížení IP) se napětí na tomto rezistoru zvyšuje a po dosažení prahové hodnoty zastaví IC a přepne CT do sepnutého stavu.
4.Rt/Ct: kolík pro připojení časovacího RC obvodu. Pracovní kmitočet vnitřního oscilátoru se nastavuje připojením odporu R k referenčnímu napětí Vref a kondenzátoru C (obvykle asi 3000 pF) k zemi. Tuto frekvenci lze měnit v dosti širokém rozsahu, shora je omezena rychlostí CT a zespodu výkonem pulzního transformátoru, který klesá s klesající frekvencí. V praxi se frekvence volí v rozsahu 35 ... 85 kHz, ale někdy IP funguje zcela normálně i na mnohem vyšší nebo mnohem nižší frekvenci. Je třeba poznamenat, že jako časovací kondenzátor by měl být použit kondenzátor s co největší odolností proti stejnosměrnému proudu. V autorově praxi se vyskytly případy integrovaných obvodů, které se obecně odmítaly spustit, když byly některé typy keramických kondenzátorů použity jako časovač.
5.Gnd: obecný závěr. Je třeba poznamenat, že společný vodič IP by v žádném případě neměl být připojen ke společnému vodiči zařízení, ve kterém je použit.
6. Ven: výstup integrovaného obvodu, připojený k hradlu CT přes odpor nebo rezistor a paralelně zapojenou diodu (anoda k hradlu).
7.Vcc: Vstup napájení IC. Uvažovaný IC má některé velmi významné vlastnosti související s výkonem, které budou vysvětleny při zvažování typického napájecího obvodu IC.
8. Vref: Interní referenční napěťový výstup, jeho výstupní proud je až 50mA, napětí je 5V.
Vzorový zdroj napětí slouží k připojení jednoho z ramen odporového děliče k rychlému nastavení výstupního napětí IP a také k připojení časovacího odporu.
Uvažujme nyní typický obvod pro zapínání IS, znázorněný na Obr. 2.
Rýže. 2. Typické schéma zapojení UC3843
Jak je patrné ze schématu zapojení, IP je navržena pro síťové napětí 115 V. Nepochybnou výhodou tohoto typu IP je, že jej lze s minimálními úpravami použít v síti s napětím 220 V, stačí potřeba:
* vyměňte diodový můstek připojený na vstupu IP za podobný, ale se zpětným napětím 400 V;
* vyměňte elektrolytický kondenzátor výkonového filtru, zapojený za diodový můstek, za stejný kapacitně, ale s provozním napětím 400 V;
* zvyšte hodnotu odporu R2 na 75 ... 80 kOhm;
* zkontrolujte na transformátoru povolené napětí zdroje kolektoru, které by mělo být alespoň 600 V. Zpravidla se i v IP určeném pro provoz v síti 115 V používají proudové transformátory schopné provozu v síti 220 V, ale samozřejmě jsou možné výjimky. Pokud je třeba vyměnit CT, autor doporučuje BUZ90.
Jak již bylo zmíněno, IP má některé funkce související s jeho napájením. Zvažme je podrobněji. V první chvíli po zapnutí IP v síti ještě nepracuje vnitřní generátor IC a v tomto režimu spotřebovává velmi málo proudu ze silových obvodů. Pro napájení IC v tomto režimu stačí napětí získané z rezistoru R2 a akumulované na kondenzátoru C2. Když napětí na těchto kondenzátorech dosáhne hodnoty 16 ... 18 V, spustí se IC generátor a na výstupu začne generovat řídicí impulsy CT. Na sekundárních vinutích transformátoru T1 včetně vinutí 3-4 se objevuje napětí. Toto napětí je usměrněno pulzní diodou D3, filtrováno kondenzátorem C3 a přiváděno přes diodu D2 do napájecího obvodu IC. Do napájecího obvodu je zpravidla zařazena zenerova dioda D1 omezující napětí na úrovni 18 ... 22 V. Poté, co IO vstoupí do provozního režimu, začne sledovat změny svého napájecího napětí, které je přiveden přes dělič R3, R4 na zpětnovazební vstup Vfb. Stabilizací vlastního napájecího napětí IC vlastně stabilizuje všechna ostatní napětí odebíraná ze sekundárních vinutí pulzního transformátoru.
V případě zkratů v obvodech sekundárních vinutí, například v důsledku poruchy elektrolytických kondenzátorů nebo diod, se energetické ztráty v pulzním transformátoru prudce zvyšují. V důsledku toho napětí přijaté z vinutí 3-4 nestačí k udržení normálního provozu IC. Interní oscilátor se vypne, na výstupu IC se objeví nízké napětí, čímž se CT přepne do uzavřeného stavu a mikroobvod je opět v režimu nízké spotřeby. Po chvíli jeho napájecí napětí stoupne na úroveň dostatečnou ke spuštění vnitřního generátoru a proces se opakuje. V tomto případě jsou z transformátoru slyšet charakteristická kliknutí (kliknutí), jejichž opakovací perioda je určena hodnotami kondenzátoru C2 a odporu R2.
Při opravě zdroje občas nastanou situace, kdy se z transformátoru ozve charakteristické tikání, ale důkladná kontrola sekundárních obvodů ukáže, že v nich není zkrat. V tomto případě musíte zkontrolovat napájecí obvody samotného IC. Například v praxi autora se vyskytly případy, kdy došlo k rozbití kondenzátoru C3. Častým důvodem tohoto chování zdroje je prasknutí usměrňovací diody D3 nebo oddělovací diody D2.
Když se výkonný CT porouchá, musí být zpravidla vyměněn společně s IC. Faktem je, že brána CT je připojena k výstupu IC přes odpor velmi malé hodnoty a v případě poruchy CT vstupuje na výstup vysoké napětí z primárního vinutí transformátoru. IC. Autor kategoricky doporučuje v případě poruchy CT vyměnit jej spolu s IC, naštěstí je jeho cena nízká. V opačném případě hrozí „zabití“ nového CT, protože pokud je na jeho hradle delší dobu vysoká úroveň napětí z rozbitého výstupu IC, pak selže v důsledku přehřátí.
Byly zaznamenány některé další vlastnosti této IP. Zejména při poruše CT velmi často vyhoří rezistor R10 v obvodu zdroje. Při výměně tohoto odporu byste měli dodržet jmenovitou hodnotu 0,33 ... 0,5 Ohm. Zvláště nebezpečné je nadhodnocování odporu. V tomto případě, jak ukázala praxe, při prvním zařazení IP do sítě selže jak mikroobvod, tak tranzistor.
V některých případech dochází k selhání IP v důsledku poruchy zenerovy diody D1 v napájecím obvodu IC. V tomto případě zůstávají IC a CT zpravidla provozuschopné, je nutné pouze vyměnit zenerovu diodu. V případě prasknutí zenerovy diody často selže jak samotný IC, tak CT. Pro výměnu autor doporučuje použít domácí zenerovy diody KS522 v kovovém pouzdře. Po pokousání nebo připájení vadné standardní zenerovy diody můžete KS522 připájet anodou ke svorce 5 IC, katodu ke svorce 7 IC. Po takové výměně již zpravidla nedochází k podobným poruchám.
Měli byste věnovat pozornost zdraví potenciometru používaného k nastavení výstupního napětí IP, pokud je v obvodu. Není ve výše uvedeném obvodu, ale není obtížné jej zavést zařazením rezistorů R3 a R4 do mezery. Pin 2 IC musí být připojen k posuvníku tohoto potenciometru. Podotýkám, že v některých případech je takové upřesnění prostě nutné. Někdy po výměně IC jsou výstupní napětí SP příliš vysoká nebo příliš nízká a nedochází k žádné úpravě. V tomto případě můžete buď zapnout potenciometr, jak je uvedeno výše, nebo zvolit hodnotu odporu R3.
Podle pozorování autora, pokud jsou v IP použity kvalitní komponenty a není provozován v extrémních podmínkách, je jeho spolehlivost poměrně vysoká. V některých případech lze spolehlivost IP zlepšit použitím rezistoru R1 s mírně větším jmenovitým výkonem, například 10 ... 15 ohmů. V tomto případě jsou přechodové jevy při zapnutí mnohem uvolněnější. U videomonitorů a televizorů to musí být provedeno bez ovlivnění demagnetizačního obvodu kineskopu, tj. rezistor by v žádném případě neměl být zahrnut do přerušení společného napájecího obvodu, ale pouze do připojovacího obvodu samotného IP.
Datasheet si můžete stáhnout na uc3843
PWM UC3842AN
UC3842 je obvod regulátoru PWM s proudovou a napěťovou zpětnou vazbou pro řízení klíčového stupně na n-kanálovém tranzistoru MOS, který vybíjí svou vstupní kapacitu vynuceným proudem až 0,7A. Čip řadiče SMPS se skládá z čipů řadiče PWM řady UC384X (UC3843, UC3844, UC3845). Jádro UC3842 je speciálně navrženo pro dlouhodobý provoz s minimálním počtem externích diskrétních komponent. Regulátor UC3842 PWM nabízí přesné řízení pracovního cyklu, teplotní kompenzaci a nízkou cenu. Charakteristickým rysem UC3842 je schopnost pracovat v rámci 100% pracovního cyklu (například UC3844 pracuje s pracovním cyklem až 50%). Domácí analog UC3842 je 1114EU7. Napájecí zdroje vyrobené na čipu UC3842 se vyznačují zvýšenou spolehlivostí a snadností provedení.
Rýže. Typ tabulky.
Tato tabulka poskytuje úplný obrázek o rozdílech mezi mikroobvody UC3842, UC3843, UC3844, UC3845.
Obecný popis.
Pro ty, kteří se chtějí hlouběji seznámit s PWM regulátory řady UC384X, je doporučen následující materiál.
- Datový list UC3842B (stáhnout)
- Datasheet 1114EU7 tuzemský analog čipu UC3842A (stáhnout).
- Článek "Flyback converter", Dmitrij Makashev (ke stažení).
- Popis činnosti PWM regulátorů řady UCX84X (ke stažení).
- Článek "Evoluce flyback spínaných zdrojů", S. Kosenko (ke stažení). Článek vyšel v časopise "Rádio" č. 7-9 za rok 2002.
Dokument od STC SIT, nejúspěšnější popis v ruštině pro PWM UC3845 (K1033EU16), důrazně doporučujeme ke kontrole. (Stažení).
Rozdíl mezi čipy UC3842A a UC3842B, A spotřebovává méně proudu až do startu.
UC3842 má dvě verze pouzdra 8pin a 14pin, pinout těchto verzí je výrazně odlišný. Dále bude zvažována pouze varianta 8pinového balíčku.
Pro pochopení principu činnosti PWM regulátoru je nutné zjednodušené blokové schéma.
Rýže. Blokové schéma UC3842
Pro diagnostiku a testování výkonu mikroobvodu je nutné strukturní schéma v podrobnější verzi. Vzhledem k tomu, že uvažujeme o 8pinové verzi, Vc je 7pin, PGND je 5pin.
Rýže. Blokové schéma UC3842 (podrobná verze)
Rýže. Pinout UC3842
K účelu závěrů by měl být materiál, ale mnohem pohodlnější je přečíst a podívat se na praktický obvod pro zapnutí PWM regulátoru UC3842. Obvod je nakreslen tak dobře, že je mnohem snazší pochopit účel kolíků mikroobvodu.
Rýže. Schéma zapojení UC3842 na příkladu napájecího zdroje pro TV
1. Komp:( Rus. Oprava) chyba výstupu zesilovače. Pro běžný provoz PWM regulátoru je nutné kompenzovat frekvenční charakteristiku chybového zesilovače, k tomuto účelu se na indikovaný výstup obvykle připojuje kondenzátor o kapacitě cca 100 pF, jehož druhý výstup je připojen na výstup 2 IC. Pokud je napětí na tomto kolíku sníženo pod 1 volt, pak se na výstupu 6 mikroobvodu sníží doba trvání pulzu, čímž se sníží výkon tohoto PWM regulátoru.
2. Vfb: (rus. Napětí zpětné vazby) vstup zpětné vazby. Napětí na tomto kolíku se porovnává s referenčním napětím generovaným uvnitř regulátoru UC3842 PWM. Výsledek porovnání moduluje pracovní cyklus výstupních impulsů, v důsledku čehož se výstupní napětí zdroje stabilizuje. Formálně druhý výstup slouží ke zkrácení doby trvání výstupních impulsů, pokud na něj aplikujete více než +2,5 voltu, pak se impulsy sníží a mikroobvod sníží výstupní výkon.
3.C/S: (druhé označení cítím) (rus. Aktuální zpětná vazba) signál omezení proudu. Tento pin musí být připojen k rezistoru ve zdrojovém obvodu spínacího tranzistoru. V okamžiku přetížení MOS tranzistoru se napětí na odporu zvýší a při dosažení určité prahové hodnoty UC3842A zastaví svou činnost a uzavře výstupní tranzistor. Jednoduše řečeno, výstup slouží k vypnutí pulzu na výstupu, když je na něj přivedeno napětí nad 1 volt.
4.Rt/Ct: (rus. Referenční frekvence) zapojení časovacího RC obvodu potřebného pro nastavení frekvence vnitřního generátoru. R je připojen na Vref - referenční napětí a C na společný vodič (obvykle se volí několik desítek nF). Tuto frekvenci lze měnit v dosti širokém rozsahu, shora je omezena rychlostí klíčového tranzistoru a zespodu výkonem pulzního transformátoru, který se s klesající frekvencí klesá. V praxi se frekvence volí v rozsahu 35 ... 85 kHz, ale někdy napájení funguje zcela normálně i na mnohem vyšší nebo mnohem nižší frekvenci.
Pro časovací RC obvod je lepší opustit keramické kondenzátory.
5.Gnd: (rus. Všeobecné) obecný závěr. Společná svorka nesmí být připojena k tělu obvodu. Tato "horká" zem je připojena k tělu zařízení přes dvojici kondenzátorů.
6. Ven: (rus. Výstup) výstup PWM regulátoru je připojen k hradlu klíčového tranzistoru přes rezistor nebo rezistor a paralelně zapojenou diodu (s anodou k hradlu).
7.Vcc: (rus. Výživa) příkon regulátoru PWM, tento výstup mikroobvodu je napájen napájecím napětím v rozsahu od 16 voltů do 34 voltů, upozorňujeme, že tento mikroobvod má vestavěnou Schmidtovu spoušť (UVLO), která zapíná mikroobvod pokud napájecí napětí překročí 16 voltů, pokud napětí z nějakého důvodu klesne pod 10 voltů (u ostatních mikroobvodů řady UC384X se hodnoty ON / OFF mohou lišit, viz tabulka jmenovitých hodnot), bude odpojeno od napájecího napětí. Mikroobvod má také ochranu proti přepětí: pokud napájecí napětí na něm překročí 34 voltů, mikroobvod se vypne.
8. Vref: výstup vnitřního zdroje referenčního napětí, jeho výstupní proud je do 50 mA, napětí je 5 V. Připojuje se k jednomu z ramen děliče a slouží k rychlému nastavení U výstupu celého zdroje.
Trochu teorie.
Vypínací obvod při poklesu vstupního napětí.
Rýže. Vypínací obvod při poklesu vstupního napětí.
Obvod Under-Voltage LockOut nebo UVLO zajišťuje, že Vcc se rovná napětí, díky kterému je UC384x plně funkční pro zapnutí koncového stupně. Na Obr. je ukázáno, že obvod UVLO má prahová napětí zapnutí a vypnutí, jejichž hodnoty jsou 16 a 10. Hystereze 6V zabraňuje nepravidelnému zapínání a vypínání během zapínání.
Generátor.
Rýže. Generátor UC3842.
Kondenzátor Ct pro nastavení frekvence se nabíjí z Vref(5V) přes rezistor Rt pro nastavení frekvence a je vybíjen vnitřním zdrojem proudu.
UC3844 a UC3845 mají vestavěný počítací klopný obvod, který se používá k dosažení maximálního pracovního cyklu oscilátoru 50 %. Proto musí být generátory těchto mikroobvodů nastaveny na dvakrát vyšší spínací frekvenci, než je požadováno. Čipové generátory UC3842 a UC3843 jsou nastaveny na požadovanou spínací frekvenci. Maximální pracovní frekvence generátorů rodiny UC3842/3/4/5 může dosáhnout 500 kHz.
Čtení a omezení proudu.
Rýže. Organizace aktuální zpětné vazby.
Převod proudu na napětí se provádí pomocí externího rezistoru Rs připojeného k zemi. RC filtr pro potlačení špiček výstupních kláves. Invertující vstup komparátoru proudového snímání UC3842 je vnitřně předpětí 1V. K omezení proudu dojde, pokud napětí na kolíku 3 dosáhne této prahové hodnoty.
Chybový zesilovač signálu.
Rýže. Strukturní schéma zesilovače chybového signálu.
Neinvertující chybový vstup nemá žádný samostatný kolík a je vnitřně předpětí 2,5 V. Výstup zesilovače chybového signálu je připojen k pinu 1 pro připojení externího kompenzačního obvodu, který umožňuje uživateli ovládat frekvenční odezvu zpětné vazby převodníku.
Rýže. Schéma kompenzačního obvodu.
Kompenzační obvod vhodný pro stabilizaci libovolného obvodu měniče s přídavnou proudovou zpětnou vazbou, kromě zpětných a zesilovacích měničů pracujících s indukčním proudem.
Metody blokování.
Existují dva způsoby, jak zablokovat čip UC3842:
zvýšení napětí na kolíku 3 nad úroveň 1 voltu,
nebo zvýšení napětí na kolíku 1 na úroveň nepřesahující pokles napětí na dvou diodách vzhledem k potenciálu země.
Každá z těchto metod vede k logické úrovni vysokého napětí na výstupu PWM koparátoru (strukturální diagram). Protože je hlavní (výchozí) stav PWM latch resetován, bude výstup PWM komparátoru držen na LOW, dokud se stav na pinech 1 a/nebo 3 nezmění v další periodě hodin (perioda následující po příslušné periodě). perioda hodin, když nastane situace, která vyžaduje zablokování mikroobvodu).
Schéma zapojení.
Nejjednodušší schéma zapojení pro regulátor UC3842 PWM je čistě akademické. Obvod je nejjednodušší generátor. Navzdory své jednoduchosti toto schéma funguje.
Rýže. Nejjednodušší schéma spínání 384x
Jak je patrné ze schématu, regulátor UC3842 PWM vyžaduje ke své činnosti pouze RC obvod a napájení.
Schéma zapnutí PWM regulátoru PWM regulátoru UC3842A na příkladu TV zdroje.
Rýže. Schéma napájení pro UC3842A.
Schéma poskytuje vizuální a jednoduché znázornění použití UC3842A v jednoduchém napájecím zdroji. Schéma pro snadnější čtení, mírně upraveno. Plnou verzi obvodu najdete v PDF dokumentu "Napájení 106 obvodů" Tovarnitsky N.I.
Schéma zapnutí PWM regulátoru PWM regulátoru UC3843 na příkladu napájení routeru D-Link, JTA0302E-E.
Rýže. Schéma napájecího zdroje na UC3843.
Obvod je sice vyroben podle standardního zařazení pro UC384X, nicméně R4 (300k) a R5 (150) jsou odvozeny z norem. Úspěšně, a co je nejdůležitější, však logicky vybrané obvody pomáhají pochopit princip fungování napájecího zdroje.
Napájení na regulátoru UC3842 PWM. Schéma není určeno k opakování, ale slouží pouze pro informační účely.
Rýže. Standardní schéma zahrnutí z datového listu-a (schéma bylo mírně upraveno pro snazší pochopení).
Oprava napájecího zdroje na bázi PWM UC384X.
Kontrola pomocí externího zdroje napájení.
Rýže. Simulace PWM regulátoru.
Kontrola provozu se provádí bez pájení mikroobvodu z napájecího zdroje. Před prováděním diagnostiky je nutné odpojit napájení ze sítě 220V!
Z externího stabilizovaného napájecího zdroje přiveďte napětí na kolík 7 (Vcc) mikroobvodu, napětí vyšší než zapínací napětí UVLO, v obecném případě více než 17V. V tomto případě by měl PWM ovladač UC384X fungovat. Pokud je napájecí napětí nižší než zapínací napětí UVLO (16V / 8,4V), pak se mikroobvod nespustí. Více o UVLO si můžete přečíst zde.
Kontrola interní referenční hodnoty napětí.
ZkouškaUVLO
Pokud externí zdroj umožňuje regulaci napětí, pak je vhodné zkontrolovat činnost UVLO. Změnou napětí na kolíku 7 (Vcc) kolíku v rozsahu napětí UVLO by se referenční napětí na kolíku 8 (Vref) = +5V nezměnilo.
Nedoporučuje se přivádět na kolík 7 (Vcc) napětí 34V a vyšší. Je možné, že v napájecím obvodu regulátoru UC384X PWM je ochranná zenerova dioda, pak se nedoporučuje aplikovat tuto zenerovu diodu nad provozní napětí.
Kontrola činnosti generátoru a vnějších obvodů generátoru.
Ke kontrole budete potřebovat osciloskop. Pin 4(Rt/Ct) by měl mít stabilní „pilu“.
Kontrola výstupního řídicího signálu.
Ke kontrole budete potřebovat osciloskop. V ideálním případě by měl mít kolík 6 (výstup) pulsy obdélníkové vlny. Zkoumaný obvod se však může lišit od zobrazeného a pak bude nutné vypnout obvody externí zpětné vazby. Obecný princip je znázorněn na Obr. - s tímto zahrnutím je zaručeno, že se PWM ovladač UC384X spustí.
Rýže. Provoz UC384x s deaktivovanými obvody zpětné vazby.
Rýže. Příklad reálných signálů při simulaci činnosti PWM regulátoru.
Pokud se napájecí jednotka s regulátorem UC384x PWM nezapne nebo se zapne s velkým zpožděním, zkontrolujte výměnou elektrolytického kondenzátoru, který filtruje napájení (pin 7) tohoto m/s. Je také nutné zkontrolovat prvky počátečního startovacího obvodu (obvykle dva 33-100kOhm rezistory zapojené do série).
Při výměně výkonového (polního) tranzistoru v napájecím zdroji s řízením m/s 384x je bezpodmínečně nutné zkontrolovat odpor, který funguje jako proudový snímač (je u zdroje pole). Změna jeho odporu při nominální hodnotě ve zlomcích ohmů je běžným testerem velmi obtížně zjistitelná! Zvýšení odporu tohoto rezistoru vede k chybné činnosti proudové ochrany zdroje. Přitom je možné velmi dlouho hledat příčiny přetížení PSU v sekundárních okruzích, ačkoliv tam vůbec nejsou.
Čip UC3842(UC3843)- je obvod PWM regulátoru s proudovou a napěťovou zpětnou vazbou pro ovládání klíčového stupně na n-kanálovém MOS tranzistoru, zajišťující vybití jeho vstupní kapacity vynuceným proudem až 0,7A. Čip SMPSřadič se skládá z řady čipů UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) PWM regulátory. Jádro UC3842 speciálně navržený pro dlouhodobý provoz s minimálním počtem externích diskrétních komponent. PWM regulátor UC3842 nabízí přesné řízení pracovního cyklu, teplotní kompenzaci a nízkou cenu. Vlastnosti UC3842 je schopnost pracovat v rámci 100 % pracovního cyklu (např UC3844 pracuje s faktorem plnění do 50 %). Domácí analog UC3842 je 1114EU7. Napájecí zdroje vyrobené na mikroobvodu UC3842 vyznačuje se zvýšenou spolehlivostí a snadností provedení.
Rozdíly v napájecím napětí UC3842 a UC3843:
UC3842_________| 16V / 10V
UC3843_________| 8,4 V / 7,6 V
Rozdíly v pracovním cyklu pulsů:
UC3842, UC3843__| 0 % / 98 %
Tsokolevka UC3842(UC3843) znázorněno na Obr. 1
Nejjednodušší spínací obvod je znázorněn na Obr. 2 
Čip řadiče UC3842 PWM je nejběžnější při stavbě napájecích zdrojů monitoru. Kromě toho se tyto mikroobvody používají pro stavbu spínacích regulátorů napětí v horizontálních skenerech monitorů, což jsou jak vysokonapěťové stabilizátory, tak obvody pro korekci rastru. Čip UC3842 se často používá k ovládání klíčového tranzistoru v systémových napájecích zdrojích (jednocyklové) a v napájecích zdrojích tiskáren. Stručně řečeno, tento článek bude zajímat absolutně všechny specialisty, tak či onak spojené se zdroji energie.
K selhání čipu UC 3842 v praxi dochází poměrně často. Navíc, jak ukazují statistiky takových poruch, příčinou poruchy mikroobvodu se stává porucha výkonného tranzistoru s efektem pole, který je řízen tímto mikroobvodem. Při výměně výkonového tranzistoru zdroje v případě poruchy se proto důrazně doporučuje zkontrolovat řídicí čip UC 3842.
Existuje několik metod testování a diagnostiky mikroobvodu, ale nejúčinnější a nejsnáze proveditelné v praxi ve špatně vybavené dílně je kontrola výstupního odporu a simulace provozu mikroobvodu pomocí externího zdroje energie.
Pro tuto práci budete potřebovat následující zařízení:
Existují dva hlavní způsoby, jak zkontrolovat zdraví mikroobvodu:
Funkční schéma je na obr. 1 a umístění a účel kontaktů na obr. 2.
Kontrola výstupního odporu mikroobvodu
Velmi přesné informace o zdraví mikroobvodu jsou dány jeho výstupní impedancí, protože při poruchách výkonového tranzistoru je vysokonapěťový napěťový impuls aplikován přesně na výstupní stupeň mikroobvodu, což nakonec způsobí jeho poruchu.
Výstupní impedance mikroobvodu musí být nekonečně velká, protože jeho výstupním stupněm je kvazikomplementární zesilovač.
Výstupní odpor můžete zkontrolovat ohmmetrem mezi piny 5 (GND) a 6 (OUT) mikroobvodu (obr. 3) a na polaritě připojení měřícího zařízení nezáleží. Takové měření se nejlépe provádí pomocí pájeného mikroobvodu. V případě poruchy mikroobvodu se tento odpor rovná několika ohmům.
Pokud měříte výstupní odpor bez pájení mikroobvodu, musíte nejprve odpájet vadný tranzistor, protože v tomto případě může jeho zlomený přechod hradlo-zdroj "zazvonit". Navíc je třeba vzít v úvahu, že obvykle má obvod mezi výstup mikroobvodu a "pouzdro" zapojen zakončovací odpor. Proto může mít provozuschopný mikroobvod během testování výstupní impedanci. Obvykle se to však nestane méně než 1 kOhm.
Pokud je tedy výstupní odpor mikroobvodu velmi malý nebo má hodnotu blízkou nule, lze jej považovat za vadný.
Modelování činnosti mikroobvodu
Taková kontrola se provádí bez pájení mikroobvodu z napájecího zdroje. Před prováděním diagnostiky musí být vypnuto napájení!
Podstatou testu je napájet mikroobvod z externího zdroje a analyzovat jeho charakteristické signály (amplitudu a tvar) pomocí osciloskopu a voltmetru.
Pracovní postup zahrnuje následující kroky:
- 1) Odpojte monitor od zdroje střídavého proudu (odpojte napájecí kabel).
- 2) Z externího stabilizovaného zdroje proudu přiveďte na kolík 7 mikroobvodu napájecí napětí vyšší než 16V (například 17-18 V). V tomto případě by se měl mikroobvod spustit. Pokud je napájecí napětí menší než 16 V, pak se mikroobvod nespustí.
- 3) Pomocí voltmetru (nebo osciloskopu) změřte napětí na kolíku 8 (VREF) mikroobvodu. Mělo by existovat referenční stabilizované napětí +5 V DC.
- 4) Změnou výstupního napětí externího zdroje proudu se ujistěte, že je stabilní napětí na pinu 8. (Napětí zdroje proudu lze měnit z 11 V na 30 V, s dalším poklesem nebo zvýšením napětí, mikroobvod se vypne a napětí na kolíku 8 zmizí).
- 5) Pomocí osciloskopu zkontrolujte signál na pinu 4 (CR). V případě pracovního mikroobvodu a jeho vnějších obvodů bude na tomto kontaktu lineárně se měnící napětí (pilový zub).
- 6) Změnou výstupního napětí externího zdroje proudu se ujistěte, že amplituda a frekvence pilového napětí na pinu 4 jsou stabilní.
- 7) Pomocí osciloskopu zkontrolujte přítomnost pravoúhlých impulzů na kolíku 6 (OUT) mikroobvodu (pulsy řízení výstupu).
Pokud jsou všechny tyto signály přítomny a chovají se v souladu s výše uvedenými pravidly, pak můžeme dojít k závěru, že mikroobvod je v dobrém stavu a že funguje správně.
Na závěr bych rád poznamenal, že v praxi stojí za to zkontrolovat provozuschopnost nejen mikroobvodu, ale také prvků jeho výstupních obvodů (obr. 3). Především jsou to odpory R1 a R2, dioda D1, zenerova dioda ZD1, odpory R3 a R4, které tvoří signál proudové ochrany. Tyto prvky se často při poruchách ukáží jako vadné.
Spínané zdroje založené na čipu UC3842
Článek je věnován zařízení, opravám a zdokonalení napájecích zdrojů pro širokou škálu zařízení vyrobených na bázi čipu UC3842. Některé z uvedených informací získal autor na základě osobních zkušeností a pomohou vám nejen vyhnout se chybám a ušetřit čas při opravách, ale také zvýšit spolehlivost napájení. Od druhé poloviny 90. let bylo vyrobeno obrovské množství televizorů, videomonitorů, faxů a dalších zařízení, v jejichž napájecích zdrojích (IP) je použit integrovaný obvod UC3842 (dále jen IO). Zřejmě je to dáno jeho nízkou cenou, malým množstvím diskrétních prvků potřebných pro jeho „body kit“ a nakonec docela stabilní charakteristikou integrovaného obvodu, což je také důležité. Varianty tohoto IC, vyráběné různými výrobci, se mohou lišit v prefixech, ale nutně obsahují jádro 3842.
UC3842 je k dispozici v pouzdrech SOIC-8 a SOIC-14, ale v naprosté většině případů se jeho modifikace nachází v pouzdru DIP-8. Na Obr. 1 ukazuje pinout a na Obr. 2 - jeho blokové schéma a typický IP diagram. Číslování pinů je pro pouzdro s 8 piny, čísla pinů v závorkách jsou pro pouzdro SOIC-14. Je třeba poznamenat, že mezi oběma verzemi IS jsou drobné rozdíly. Verze v pouzdře SOIC-14 má tedy samostatné napájecí a zemnicí kolíky pro koncový stupeň.
Čip UC3842 je navržen tak, aby na jeho základě postavil stabilizované pulzní zdroje s modulací šířky pulzu (PWM). Protože výkon výstupního stupně integrovaného obvodu je relativně malý a amplituda výstupního signálu může dosáhnout napájecího napětí mikroobvodu, je ve spojení s tímto integrovaným obvodem jako klíč použit n-kanálový tranzistor MOS.
Rýže. 1. Pinout UC3842 (pohled shora)
Podívejme se blíže na přiřazení pinů IC pro nejběžnější osmipinové pouzdro.
- Comp: Tento kolík je připojen k výstupu zesilovače kompenzační chyby. Pro normální činnost IO je nutné kompenzovat frekvenční odezvu chybového zesilovače, k tomuto účelu se obvykle připojuje kondenzátor o kapacitě cca 100 pF, jehož druhý výstup je připojen na výstup 2 IC.
- vfb: vstup zpětné vazby. Napětí na tomto kolíku se porovnává s referenčním napětím generovaným uvnitř IC. Výsledek porovnání moduluje pracovní cyklus výstupních impulsů a tím stabilizuje výstupní napětí MT.
- C/S: signál omezení proudu. Tento výstup musí být připojen k rezistoru ve zdrojovém obvodu klíčového tranzistoru (CT). S nárůstem proudu přes CT (např. při přetížení IP) se napětí na tomto rezistoru zvyšuje a po dosažení prahové hodnoty zastaví IC a přepne CT do sepnutého stavu.
- Rt/Ct: kolík pro připojení časovacího RC obvodu. Pracovní kmitočet vnitřního oscilátoru se nastavuje připojením odporu R k referenčnímu napětí Vref a kondenzátoru C (obvykle asi 3000 pF) k zemi. Tuto frekvenci lze měnit v dosti širokém rozsahu, shora je omezena rychlostí CT a zespodu výkonem pulzního transformátoru, který klesá s klesající frekvencí. V praxi se frekvence volí v rozsahu 35 ... 85 kHz, ale někdy IP funguje zcela normálně i na mnohem vyšší nebo mnohem nižší frekvenci. Je třeba poznamenat, že jako časovací kondenzátor by měl být použit kondenzátor s co největší odolností proti stejnosměrnému proudu. V autorově praxi se vyskytly případy integrovaných obvodů, které se obecně odmítaly spustit, když byly některé typy keramických kondenzátorů použity jako časovač.
- Gnd: obecný závěr. Je třeba poznamenat, že společný vodič IP by v žádném případě neměl být připojen ke společnému vodiči zařízení, ve kterém je použit.
- Ven: výstup integrovaného obvodu, připojený k hradlu CT přes odpor nebo rezistor a paralelně zapojenou diodu (anoda k hradlu).
- Vcc: Vstup napájení IC. Uvažovaný IC má některé velmi významné vlastnosti související s výkonem, které budou vysvětleny při zvažování typického napájecího obvodu IC.
- Vref: Interní referenční napěťový výstup, jeho výstupní proud je až 50mA, napětí je 5V.
Vzorový zdroj napětí slouží k připojení jednoho z ramen odporového děliče k rychlému nastavení výstupního napětí IP a také k připojení časovacího odporu.
Uvažujme nyní typický obvod pro zapínání IS, znázorněný na Obr. 2.
Rýže. 2. Typické schéma zapojení UC3862
Jak je patrné ze schématu zapojení, IP je navržena pro síťové napětí 115 V. Nepochybnou výhodou tohoto typu IP je, že jej lze s minimálními úpravami použít v síti s napětím 220 V, stačí potřeba:
- vyměňte diodový můstek připojený na vstupu IP za podobný, ale se zpětným napětím 400 V;
- vyměňte elektrolytický kondenzátor výkonového filtru, zapojený za diodový můstek, za stejný kapacitně, ale s provozním napětím 400 V;
- zvyšte hodnotu odporu R2 na 75 ... 80 kOhm;
- zkontrolujte na transformátoru přípustné napětí kolektor-zdroj, které by mělo být alespoň 600 V. Zpravidla se i v IP určených pro provoz v síti 115 V používají proudové transformátory schopné provozu v síti 220 V, ale např. samozřejmě jsou možné výjimky. Pokud je třeba vyměnit CT, autor doporučuje BUZ90.
Jak již bylo zmíněno, IP má některé funkce související s jeho napájením. Zvažme je podrobněji. V první chvíli po zapnutí IP v síti ještě nepracuje vnitřní generátor IC a v tomto režimu spotřebovává velmi málo proudu ze silových obvodů. Pro napájení IC v tomto režimu stačí napětí získané z rezistoru R2 a akumulované na kondenzátoru C2. Když napětí na těchto kondenzátorech dosáhne hodnoty 16 ... 18 V, spustí se IC generátor a na výstupu začne generovat řídicí impulsy CT. Na sekundárních vinutích transformátoru T1 včetně vinutí 3-4 se objevuje napětí. Toto napětí je usměrněno pulzní diodou D3, filtrováno kondenzátorem C3 a přiváděno přes diodu D2 do napájecího obvodu IC. Do napájecího obvodu je zpravidla zařazena zenerova dioda D1 omezující napětí na úrovni 18 ... 22 V. Poté, co IO vstoupí do provozního režimu, začne sledovat změny svého napájecího napětí, které je přiveden přes dělič R3, R4 na zpětnovazební vstup Vfb. Stabilizací vlastního napájecího napětí IC vlastně stabilizuje všechna ostatní napětí odebíraná ze sekundárních vinutí pulzního transformátoru.
V případě zkratů v obvodech sekundárních vinutí, například v důsledku poruchy elektrolytických kondenzátorů nebo diod, se energetické ztráty v pulzním transformátoru prudce zvyšují. V důsledku toho napětí přijaté z vinutí 3-4 nestačí k udržení normálního provozu IC. Interní oscilátor se vypne, na výstupu IC se objeví nízké napětí, čímž se CT přepne do uzavřeného stavu a mikroobvod je opět v režimu nízké spotřeby. Po chvíli jeho napájecí napětí stoupne na úroveň dostatečnou ke spuštění vnitřního generátoru a proces se opakuje. V tomto případě jsou z transformátoru slyšet charakteristická kliknutí (kliknutí), jejichž opakovací perioda je určena hodnotami kondenzátoru C2 a odporu R2.
Při opravě zdroje občas nastanou situace, kdy se z transformátoru ozve charakteristické tikání, ale důkladná kontrola sekundárních obvodů ukáže, že v nich není zkrat. V tomto případě musíte zkontrolovat napájecí obvody samotného IC. Například v praxi autora se vyskytly případy, kdy došlo k rozbití kondenzátoru C3. Častým důvodem tohoto chování zdroje je prasknutí usměrňovací diody D3 nebo oddělovací diody D2.
Když se výkonný CT porouchá, musí být zpravidla vyměněn společně s IC. Faktem je, že brána CT je připojena k výstupu IC přes odpor velmi malé hodnoty a v případě poruchy CT vstupuje na výstup vysoké napětí z primárního vinutí transformátoru. IC. Autor kategoricky doporučuje v případě poruchy CT vyměnit jej spolu s IC, naštěstí je jeho cena nízká. V opačném případě hrozí „zabití“ nového CT, protože pokud je na jeho hradle delší dobu vysoká úroveň napětí z rozbitého výstupu IC, pak selže v důsledku přehřátí.
Byly zaznamenány některé další vlastnosti této IP. Zejména při poruše CT velmi často vyhoří rezistor R10 v obvodu zdroje. Při výměně tohoto odporu byste měli dodržet jmenovitou hodnotu 0,33 ... 0,5 Ohm. Zvláště nebezpečné je nadhodnocování odporu. V tomto případě, jak ukázala praxe, při prvním zařazení IP do sítě selže jak mikroobvod, tak tranzistor.
V některých případech dochází k selhání IP v důsledku poruchy zenerovy diody D1 v napájecím obvodu IC. V tomto případě zůstávají IC a CT zpravidla provozuschopné, je nutné pouze vyměnit zenerovu diodu. V případě prasknutí zenerovy diody často selže jak samotný IC, tak CT. Pro výměnu autor doporučuje použít domácí zenerovy diody KS522 v kovovém pouzdře. Po pokousání nebo připájení vadné standardní zenerovy diody můžete KS522 připájet anodou ke svorce 5 IC, katodu ke svorce 7 IC. Po takové výměně již zpravidla nedochází k podobným poruchám.
Měli byste věnovat pozornost zdraví potenciometru používaného k nastavení výstupního napětí IP, pokud je v obvodu. Není ve výše uvedeném obvodu, ale není obtížné jej zavést zařazením rezistorů R3 a R4 do mezery. Pin 2 IC musí být připojen k posuvníku tohoto potenciometru. Podotýkám, že v některých případech je takové upřesnění prostě nutné. Někdy po výměně IC jsou výstupní napětí SP příliš vysoká nebo příliš nízká a nedochází k žádné úpravě. V tomto případě můžete buď zapnout potenciometr, jak je uvedeno výše, nebo zvolit hodnotu odporu R3.
Podle pozorování autora, pokud jsou v IP použity kvalitní komponenty a není provozován v extrémních podmínkách, je jeho spolehlivost poměrně vysoká. V některých případech lze spolehlivost IP zlepšit použitím rezistoru R1 s mírně větším jmenovitým výkonem, například 10 ... 15 ohmů. V tomto případě jsou přechodové jevy při zapnutí mnohem uvolněnější. U videomonitorů a televizorů to musí být provedeno bez ovlivnění demagnetizačního obvodu kineskopu, tj. rezistor by v žádném případě neměl být zahrnut do přerušení společného napájecího obvodu, ale pouze do připojovacího obvodu samotného IP.
Alexej Kalinin
"Opravy elektronických zařízení"
