У джерелах живлення (ІП), шим-контролери, в парі з опорним польовим транзистором, мають широке застосування не тільки у складі телевізорів, але і в інших електронних пристроях, у тому числі DVD, ресиверах і так далі. Принцип роботи вони один, методика ремонту також однакова, різні лише схеми.
Запропонована методика, це перевірка та ремонт самого генератора ШІМ. За основу візьму ІП телевізора HORIZONT 14A01 Шасі ЩЦТ-739М1, шим-контролер UC3842AN.
Джерело можна грубо розділити на три частини:
а) ШІМ генератор
б) силова частина первинних ланцюгів ІП
в) вторинні силові ланцюги
Отже, ШИМ UC3842AN.
Схема подачі живлення на мікросхему стандартна, але є свої тонкощі.
У момент включення, 300 вольт, через R808, подаються на 7 ногу мікросхеми. Мікросхема стартує та дає пачку імпульсів на польовий транзистор. Але особливість даної мікросхеми, в тому, що у неї стартова напруга вища, у нашому випадку на 2 вольти, ніж робоча. А резистор R808 розрахований таким чином, що на 7-й нозі мікросхеми, за відсутності підживлення c ТПІ (у нашому випадку з 3-ї ноги ТПІ через VD806) напруга робоча, але не стартова! Тобто якщо ІП не запустився або пішов на захист, то немає підживлення з VD806 і мікросхема не видає імпульсів.
Отже, якщо ІП нестабільно працює або не запускається, або видає знижену напругу, насамперед заміряється напруга на 7-й нозі, якщо вона нижче робітника (12-12, 5 вольт) то С816 слід замінити. Якщо ж немає напруги, то R808 у кручі, або мікросхема несправна.
Далі. При інших несправностях, зокрема, при виході з ладу польового транзистора або відсутності запуску.
Щоб виключити вплив силової частини на сам ШІМ, достатньо випаяти опорний транзистор VT800 і можна при включеній напрузі перевіряти і ремонтувати генератор, не побоюючись за вихід з інших елементів ІП та іншої схеми.
За результатами вимірів напруги живлення та виходу на польовий транзистор, можна майже на 100% судити про справність мікросхеми.
Приладом заміряємо на 7 нозі напруга. На стрілочному приладі все наочно видно. Стрілка від 12 вольт має стрибати до 14. Якщо так, то з харчуванням порядок. Якщо ні, то знову ж таки несправний С816 або R808, або та ж мікросхема. Як тільки з напругою на 7 нозі норма, слід заміряти напругу на 6 нозі, це вихід через R816 на польовий транзистор. Якщо на межі 1-2-2,5 вольта стрілка смикається, то на 99% ШІМ генератор робочий. Польовий транзистор впаюється назад і, якщо потрібно, ІП ремонтується далі.
Варіанти цієї ІВ, які випускаються різними виробниками, можуть відрізнятися префіксами, але обов'язково містять ядро 3842, 3843, 3844.
Мікросхема випускається в корпусах SOIC-8 та SOIC-14, але в переважній більшості випадків зустрічається її модифікація у корпусі DIP-8. На рис. 1 представлена цоколівка, а на рис. 2 - її структурна схема та типова схема ІП. Нумерація висновків дана для корпусів з вісьмома висновками, у дужках наведені номери висновків для корпусу SOIC-14. Слід зазначити, що між двома варіантами виконання ІВ є незначні відмінності. Так, варіант у корпусі SOIC-14 має окремі висновки живлення та землі для вихідного каскаду.
Мікросхема uc3843 призначена для побудови на її основі стабілізованих імпульсних ІП із широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Оскільки потужність вихідного каскаду ІВ порівняно невелика, а амплітуда вихідного сигналу може досягати напруги живлення мікросхеми, то як ключ разом із цією ІВ застосовується n-канальний МОП транзистор.
Мал. 1. Цоколівка мікросхеми UC3843
Призначення висновків ІС для DIP корпусу.
1. Comp: цей висновок підключено до виходу підсилювача помилки компенсації. Для нормальної роботи ІС необхідно компенсувати АЧХ підсилювача помилки, з цією метою до зазначеного висновку зазвичай підключається конденсатор ємністю близько 100 пФ, другий висновок якого з'єднаний з виведенням 2 ІС.
2. Vfb: вхід зворотного зв'язку. напруга на цьому висновку порівнюється із зразковим, що формується всередині ІВ. Результат порівняння модулює шпаруватість вихідних імпульсів, стабілізуючи таким чином вихідну напругу ІП.
3. C/S: сигнал обмеження струму. Цей висновок повинен бути приєднаний до резистора в ланцюзі джерела ключового транзистора (КТ). При підвищенні струму через КТ (наприклад, у разі перевантаження ІП) напруга на цьому резисторі збільшується і після досягнення порогового значення припиняє роботу ІС і переводить КТ у закритий стан.
4. Rt/Ct: висновок, призначений для підключення RC-ланцюжка. Робоча частота внутрішнього генератора встановлюється приєднанням резистора R до опорної напруги Vref і конденсатора (як правило, ємністю близько 3 000 пФ) до загального висновку. Ця частота може бути змінена в досить широких межах, зверху вона обмежується швидкодією КТ, а знизу потужністю імпульсного трансформатора, яка падає зі зменшенням частоти. Практично частота вибирається в діапазоні 35 ... 85 кГц, але іноді ІП цілком нормально працює і при значно більшій або значно меншій частоті. Слід зазначити, що як час, що задає, повинен застосовуватися конденсатор з можливо великим опором постійному струму. У практиці автора зустрічалися екземпляри ІВ, які взагалі відмовлялися запускатися при використанні як час, що задає деяких типів керамічних конденсаторів.
5. Gnd: загальний висновок Слід зауважити, що загальний дріт ІП в жодному разі не повинен бути з'єднаний із загальним проводом пристрою, в якому він застосовується.
6. Out: вихід ІВ, підключається до затвора КТ через резистор або паралельно з'єднані резистор та діод (анодом до затвора).
7. Vcc: вхід живлення ІС. Розглянута ІВ має деякі дуже суттєві особливості, пов'язані з харчуванням, які будуть пояснені під час розгляду типової схеми включення ІВ.
8. Vref: вихід внутрішнього джерела опорної напруги, вихідний струм до 50 мА, напруга 5 В.
Джерело зразкової напруги використовується для підключення до нього одного з плечей резистивного дільника, призначеного для оперативного регулювання вихідної напруги ІП, а також для підключення резистора, що час задає.
Розглянемо тепер типову схему включення ІВ, подану на рис. 2.
Мал. 2. Типова схема включення UC3843
Як видно з принципової схеми, ІП розрахований на напругу мережі 115 В. Безперечною перевагою даного типу ІП є те, що його з мінімальними доопрацюваннями можна використовувати в мережі з напругою 220 В, треба лише:
* Замінити діодний міст, включений на вході ІП на аналогічний, але зі зворотною напругою 400 В;
* Замінити електролітичний конденсатор фільтра живлення, включений після діодного моста, на рівний по ємності, але з робочою напругою 400 В;
* Збільшити номінал резистора R2 до 75 ... 80 кОм;
* перевірити КТ на допустиму напругу сток-исток, яка повинна становити не менше 600 В. Як правило, навіть в ІП, призначених для роботи в мережі 115, застосовуються КТ, здатні працювати в мережі 220 В, але, звичайно, можливі винятки. Якщо КТ потрібно замінити, автор рекомендує BUZ90.
Як згадувалося раніше, ІВ має деякі особливості, пов'язані з її харчуванням. Розглянемо їх докладніше. У перший момент після включення ІП в мережу внутрішній генератор ІВ ще не працює, і в цьому режимі вона споживає від ланцюгів живлення дуже невеликий струм. Для живлення ІВ, що знаходиться в цьому режимі, достатньо напруги, що отримується з резистора R2 і накопиченого на конденсаторі C2. Коли напруга цих конденсаторах досягає значення 16…18 У, запускається генератор ІВ, і вона починає формувати на виході імпульси управління КТ. На вторинних обмотках трансформатора Т1, зокрема і обмотці 3-4, з'являється напруга. Ця напруга випрямляється імпульсним діодом D3, фільтрується конденсатором C3 і через діод D2 подається в ланцюг живлення ІС. Як правило, в ланцюг живлення включається стабілітрон D1, що обмежує напругу на рівні 18 ... 22 В. Після того, як ІС увійшла в робочий режим, вона починає відстежувати зміни свого напруги живлення, яке через дільник R3, R4 подається на вхід зворотного зв'язку Vfb. Стабілізуючи власну напругу живлення, ІВ фактично стабілізує і решту напруги, що знімаються з вторинних обмоток імпульсного трансформатора.
При замикання в ланцюгах вторинних обмоток, наприклад, в результаті пробою електролітичних конденсаторів або діодів різко зростають втрати енергії в імпульсному трансформаторі. В результаті напруги, що отримується з обмотки 3-4, недостатньо для підтримки нормальної роботи ІВ. Внутрішній генератор відключається, на виході ІС з'являється напруга низького рівня, що переводить КТ в закритий стан, і мікросхема знову виявляється в режимі низького споживання енергії. Через деякий час її напруга живлення зростає до рівня, достатнього для запуску внутрішнього генератора, процес повторюється. З трансформатора у разі чути характерні клацання (цикання), період повторення яких визначається номіналами конденсатора C2 і резистора R2.
При ремонті ІП іноді виникають ситуації, коли з трансформатора чути характерне цокання, але ретельна перевірка вторинних ланцюгів показує, що коротке замикання відсутня. І тут треба перевірити ланцюга живлення самої ІВ. Наприклад, у практиці автора були випадки, коли було пробито конденсатор C3. Частою причиною такої поведінки ІП є урвище випрямного діода D3 або діода розв'язки D2.
При проби потужного КТ його, як правило, доводиться міняти разом з ІВ. Справа в тому, що затвор КТ підключений до виходу ІС через резистор вельми невеликого номіналу, і при проби КТ на вихід ІС потрапляє висока напруга з первинної обмотки трансформатора. Автор категорично рекомендує при несправності КТ змінювати його разом з ІВ, благо вартість її невисока. В іншому випадку, є ризик «вбити» і новий КТ, тому що, якщо на його затворі буде тривалий час бути високий рівень напруги з пробитого виходу ІВ, то він вийде з ладу через перегрівання.
Було помічено ще деякі особливості цієї ІВ. Зокрема, при проби КТ дуже часто вигоряє резистор R10 в ланцюгу витоку. При заміні цього резистора слід дотримуватись номіналу 0,33…0,5 Ом. Особливо небезпечним є завищення номіналу резистора. У цьому випадку, як показала практика, при першому включенні ІП в мережу і мікросхема, і транзистор виходять з ладу.
У деяких випадках відмова ІП відбувається через пробій стабілітрона D1 в ланцюзі живлення ІС. У цьому випадку ІС та КТ, як правило, залишаються справними, необхідно лише замінити стабілітрон. У разі обриву стабілітрона часто виходять з ладу як сама ІВ, так і КТ. Для заміни автор рекомендує використовувати вітчизняні стабілітрони КС522 у металевому корпусі. Викусивши або випаявши несправний штатний стабілітрон, можна напаяти КС522 анодом висновку 5 ІС, катодом висновку 7 ІС. Як правило, після такої заміни аналогічні несправності не виникають.
Слід звернути увагу на справність потенціометра, що використовується для регулювання вихідної напруги ІП, якщо є в схемі. У наведеній схемі його немає, але його не важко ввести, включивши в розрив резисторів R3 та R4. Висновок 2 ІВ треба підключити до двигуна цього потенціометра. Зауважу, що в деяких випадках така доробка просто необхідна. Іноді після заміни ІС вихідні напруги ІП виявляються завищеними або заниженими, а регулювання відсутнє. У цьому випадку можна включити потенціометр, як вказувалося вище, або підібрати номінал резистора R3.
За спостереженням автора, якщо в ІП використані високоякісні компоненти, і він не експлуатується в граничних режимах, його надійність досить висока. У деяких випадках надійність ІП можна підвищити, застосувавши резистор R1 більшого номіналу, наприклад, 10...15 Ом. В цьому випадку перехідні процеси при включенні живлення протікають набагато спокійніше. У відеомоніторах і телевізорах це потрібно робити, не торкаючись ланцюга розмагнічування кінескопа, тобто резистор ні в якому разі не можна включати в розрив загального ланцюга живлення, а лише в ланцюг підключення власне ІП.
Завантажити datasheet на uc3843 можна
ШИМ UC3842AN
UC3842 являє собою схему ШІМ-контролера зі зворотним зв'язком по струму і напрузі для управління ключовим каскадом на n-канальному МОП транзисторі, забезпечуючи розряд його вхідної ємності форсованим струмом величиною до 0.7А. Мікросхема SMPS контролер полягає у серії мікросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) ШІМ-контролерів. Ядро UC3842 спеціально розроблене для тривалої роботи з мінімальною кількістю зовнішніх дискретних компонентів. ШИМ-контролер UC3842 відрізняється точним керуванням робочого циклу, температурною компенсацією та має невисоку вартість. Особливістю UC3842 є здатність працювати в межах 100% робочого циклу (наприклад UC3844 працює з коефіцієнтом заповнення до 50%.). Вітчизняним аналогом UC3842 є 1114ЕУ7. Блоки живлення виконані на мікросхемі UC3842 відрізняються підвищеною надійністю та простотою виконання.
Мал. Таблиця типономіналів.
Ця таблиця дає повне уявлення у відмінностях мікросхем UC3842, UC3843, UC3844, UC3845 між собою.
Загальний опис.
Для бажаючих глибше ознайомитись із ШІМ-контролерами серії UC384X, рекомендується наступний матеріал.
- Datasheet UC3842B (завантажити)
- Datasheet 1114ЕУ7 вітчизняний аналог мікросхеми UC3842А (скачать).
- Стаття "Зворотноходовий перетворювач", Дмитра Макашева.
- Опис роботи ШИМ-контролерів серії UCX84X (завантажити).
- Стаття "Еволюція зворотноходових імпульсних джерел живлення", С. Косенко. Статтю опубліковано в журналі "Радіо" №7-9 за 2002р.
Документ від НТЦ СІТ, найвдаліший опис російською для ШІМ UC3845 (К1033ЕУ16), настійно рекомендується для ознайомлення. (Завантажити).
Відмінність мікросхем UC3842A та UC3842B, A споживає менший струм до моменту запуску.
UC3842 має два варіанти виконання корпусу 8pin і 14pin, розташування висновків цих виконань істотно відрізняються. Далі розглядатиметься лише варіант виконання корпусу 8pin.
Спрощена структурна схема, необхідна розуміння принципу роботи ШИМ-контролера.
Мал. Структурна схема UC3842
Структурна схема більш докладному варіанті, необхідна для діагностики та перевірки працездатності мікросхеми. Оскільки розглядаємо варіант виконання 8pin, то Vc-7pin, PGND-5pin.
Мал. Структурна схема UC3842 (докладний варіант)
Мал. Розміщення висновків (pinout) UC3842
Тут має бути матеріал за призначенням висновків, проте набагато зручніше читати та дивитися на практичну схему включення ШІМ-контролера UC3842. Схема намальована настільки вдало, що набагато спрощує розуміння призначення висновків мікросхеми.
Мал. Схема вмикання UC3842 на прикладі блоку живлення для TV
1. Comp:(рус. Корекція) вихід підсилювача помилки. Для нормальної роботи ШІМ-контролера необхідно компенсувати АЧХ підсилювача помилки, з цією метою до зазначеного висновку зазвичай підключається конденсатор ємністю близько 100 пФ, другий висновок якого з'єднаний з висновком 2 ІС. Якщо цьому висновку напруга занизити нижче 1вольта, то виході 6 мікросхеми буде зменшуватися тривалість імпульсів, зменшуючи потужність даного ШИМ–контроллера.
2. Vfb: (рус. Напруга зворотнього зв'язку) вхід зворотного зв'язку. Напруга на цьому висновку порівнюється із зразковим, що формується всередині ШІМ-контролера UC3842. Результат порівняння модулює шпаруватість вихідних імпульсів, в результаті вихідна напруга блоку живлення стабілізується. Формально другий висновок служить для скорочення тривалості імпульсів на виході, якщо на нього подати вище +2,5 вольта, то імпульси скоротяться і мікросхема знизить потужність, що видається.
3. C/S: (друге позначення I sense) (рус. Струмовий зворотний зв'язок) сигнал обмеження струму. Цей висновок повинен бути приєднаний до резистора в ланцюзі джерела ключового транзистора. У момент перевантаження МОП транзистора напруга на опорі збільшується і при досягненні певного порога UC3842A припиняє роботу, закриваючи вихідний транзистор. Простіше кажучи, висновок служить для відключення імпульсу на виході при подачі на нього напруги вище 1вольта.
4. Rt/Ct: (рус. Завдання частоти) підключення часзадаючої RC-ланцюжка, необхідної для встановлення частота внутрішнього генератора. R підключається до Vref - опорна напруга, а до загального дроту (зазвичай вибирається кілька десятків nF). Ця частота може бути змінена в досить широких межах, зверху вона обмежується швидкодією ключового транзистора, а знизу потужністю імпульсного трансформатора, яка падає зі зменшенням частоти. Практично частота вибирається в діапазоні 35 ... 85 кГц, але іноді джерело живлення цілком нормально працює і при значно більшій або значно меншій частоті.
Для RC-ланцюжка, що час задає, краще відмовитися від керамічних конденсаторів.
5. Gnd: (рус. Загальний) загальний висновок. Загальний висновок не повинен бути з'єднаний із корпусом схеми. Це земля "гаряча" з'єднується з корпусом пристрою через пару конденсаторів.
6. Out: (рус. Вихід) вихід ШІМ-контролера, підключається до затвора ключового транзистора через резистор або паралельно з'єднані резистор і діод (анодом до затвора).
7. Vcc: (рус. живлення) вхід живлення ШИМ-контролера, на цей висновок мікросхеми подається напруга живлення в діапазоні від 10 вольт ON/OFF можуть відрізнятися див. Таблицю Типономіналів), відбудеться її відключення від напруги живлення. Мікросхема також має захист від перенапруги: якщо напруга живлення на ній перевищить 34вольта, мікросхема відключиться.
8. Vref: вихід внутрішнього джерела опорної напруги, його вихідний струм до 50 мА, напруга 5 В. Підключається до одного з плечів дільника для оперативного регулювання Uвиходу всього блоку живлення.
Трохи теорії.
Схема відключення при зниженні вхідної напруги.
Мал. Схема відключення при зниженні вхідної напруги.
Схема відключення при зниженні вхідної напруги або UVLO-схема (англійською відключення при зниженні напруги - Under-Voltage LockOut) гарантує, що напруга Vcc дорівнює напруги, що робить мікросхему UC384x повністю працездатною для включення вихідного каскаду. Рис. показано, що UVLO-схема має порогові напруги включення та вимкнення, значення яких дорівнюють 16 і 10, відповідно. Гістерезис, рівний 6В, запобігає безладним включенням і вимкненням напруги під час подачі живлення.
Генератор.
Мал. Генератор UC3842.
Частотозадающий конденсатор Ct заряджається від Vref(5В) через частотозадавальний резистор Rt, а розряджається внутрішнім джерелом струму.
Мікросхеми UC3844 та UС3845 мають вбудований лічильний тригер, який служить для отримання максимального робочого циклу генератора, що дорівнює 50%. Тому генератори цих мікросхем потрібно встановити на частоту перемикання вдвічі вище за бажану. Генератори мікросхем UC3842 та UC3843 встановлюється на бажану частоту перемикання. Максимальна робоча частота генераторів сімейства UC3842/3/4/5 може досягати 500 кГц.
Зчитування та обмеження струму.
Мал. Організація зворотного зв'язку струму.
Перетворення струм-напруга виконано на зовнішньому резисторі Rs, пов'язаному із землею. RC фільтр для придушення викидів вихідного ключа. Інвертуючий вхід чутливого компаратора UC3842 внутрішньо зміщений на 1Вольт. Обмеження струму відбувається, якщо напруга виведення 3 досягає цього порогового значення.
Підсилювач сигналу помилки.
Мал. Структурна схема підсилювача сигналу помилки.
Неінвертуючий вхід сигналу помилки немає окремого виведення і внутрішньо зміщений на 2,5вольт. Вихід підсилювача сигналу помилки з'єднаний з висновком 1 для приєднання зовнішнього компенсуючого ланцюга, дозволяючи користувачу керувати частотною характеристикою замкнутої петлі зворотного зв'язку конвертора.
Мал. Схема компенсуючого ланцюга.
Схема компенсуючого ланцюга, придатна для стабілізації будь-якої схеми перетворювача з додатковим зворотним зв'язком по струму, крім зворотноходових і конвертерів, що підвищують, що працюють зі струмом котушки індуктивності.
Способи блокування.
Можливі два способи блокування мікросхеми UC3842:
підвищення напруги на виведенні 3 вище за рівень 1 вольт,
або підтягування напруги на виведенні 1 рівня не перевищує падіння напруги на двох діодах, щодо потенціалу землі.
Кожен із цих способів призводить до встановлення ВИСОКОГО логічного рівня напруги на виході ШИМ-копаратора (структурна схема). Оскільки основним (за умовчанням) станом ШІМ-фіксатора є стан скидання, на виході ШІМ-компаратора буде утримуватися НИЗЬКИЙ логічний рівень до тих пір, поки не зміниться стан на висновках 1 і/або 3 в наступному тактовому періоді (періоді, який слідує за розглянутим тактовим періодом, коли виникла ситуація).
Схема підключення.
Найпростіша схема підключення ШІМ-контролера UC3842 має суто академічний характер. Схема є найпростішим генератором. Незважаючи на простоту, дана схема робоча.
Мал. Найпростіша схема включення 384x
Як видно зі схеми, для роботи ШИМ-контролера UC3842 необхідний тільки RC ланцюжок та живлення.
Схема включення ШІМ контролера ШИМ-контролера UC3842A на прикладі блоку живлення телевізора.
Мал. Схема блока живлення UC3842A.
Схема дає наочне та просте уявлення використання UC3842A у найпростішому блоці живлення. Схема для спрощення читання дещо змінена. Повний варіант схеми можна знайти у PDF документі "Блоки живлення 106 схем" Товарницький Н.І.
Схема включення ШІМ контролера ШИМ-контролера UC3843 на прикладі блоку живлення маршрутизатора D-Link, JTA0302E-E.
Мал. Схема блока живлення UC3843.
Схема хоч і виконана за стандартним включенням для UC384X, однак R4(300к) та R5(150) виводять із стандартів. Проте вдало, а головне, логічно виділені ланцюги допомагають зрозуміти принцип роботи блоку живлення.
Блок живлення на ШИМ-контролері UC3842. Схема не призначена для повторення, а має тільки ознайомлювальні цілі.
Мал. Стандартна схема включення з данихцеет-а (схема дещо змінена, для більш простого розуміння).
Ремонт блоку живлення на основі ШИМ UC384X.
Перевірка за допомогою зовнішнього блока живлення.
Мал. Моделювання роботи ШІМ контролера.
Перевірка роботи проводиться без випоювання мікросхеми із блока живлення. Блок живлення перед проведенням діагностики необхідно вимкнути із мережі 220В!
Від зовнішнього стабілізованого блоку живлення подати напругу на контакт 7(Vcc) мікросхеми напруга більше напруги включення UVLO, загальному випадку більше 17В. При цьому ШІМ-контролер UC384X має запрацювати. Якщо напруга живлення буде менше напруги включення UVLO (16В/8.4В), то мікросхема не запуститься. Докладніше про UVLO можна почитати тут.
Перевірка внутрішнього джерела опорної напруги.
ПеревіркаUVLO
Якщо зовнішнє джерело живлення дозволяє регулювати напругу, бажано перевірити роботу UVLO. Змінюючи напругу на контакт 7(Vcc) контакті в межах діапазону напруг UVLO опорна напруга на контакті 8(Vref) = +5В не повинна змінюватися.
Не рекомендується подавати напругу 34В і вище на контакт 7(Vcc). Можлива наявність у ланцюгу живлення ШІМ-контролера UC384X захисного стабілітрона, тоді вище робочої напруги цього стабілітрона подавати не рекомендується.
Перевірка роботи генератора та зовнішніх ланцюгів генератора.
Для перевірки знадобиться осцилограф. На контакті 4(Rt/Ct) має бути стабільна «пилка».
Перевірка вихідного сигналу, що управляє.
Для перевірки знадобиться осцилограф. В ідеалі на контакті 6(Out) мають бути імпульси прямокутної форми. Однак досліджувана схема може відрізнятись від наведеної і тоді потрібно відключити зовнішні ланцюги зворотного зв'язку. Загальний принцип показано на рис. – при такому вмиканні ШИМ-контролер UC384X гарантовано запуститься.
Мал. Робота UC384x із відключеними ланцюгами зворотного зв'язку.
Мал. Приклад реальних сигналів під час моделювання роботи ШІМ контролера.
Якщо БП з керуючим ШІМ-контролером типу UC384x не вмикається або вмикається з великою затримкою, то перевірте заміною електролітичний конденсатор, який фільтрує живлення (7 висновок) цієї м/с. Також необхідно перевірити елементи ланцюга початкового запуску (зазвичай два послідовно включені резистори 33-100kOhm).
При заміні силового (польового) транзистора БП з керуючою м/с 384x слід обов'язково перевіряти резистор, що виконує функцію датчика струму (коштує на початку польовика). Зміна його опору за номіналу в частки Ома дуже складно виявити звичайним тестером! Збільшення опору цього резистора веде до помилкового спрацьовування струмового захисту БП. При цьому можна дуже довго шукати причини навантаження БП у вторинних ланцюгах, хоча їх там зовсім немає.
Мікросхема UC3842(UC3843)- являє собою схему ШІМ-контролера зі зворотним зв'язком по струму і напрузі для управління ключовим каскадом на n-канальному МОП транзисторі, забезпечуючи розряд його вхідної ємності форсованим струмом величиною до 0.7А. Мікросхема SMPSконтролер полягає у серії мікросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845)ШИМ-контролерів. Ядро UC3842спеціально розроблено для тривалої роботи з мінімальною кількістю зовнішніх дискретних компонентів. ШИМ-контролер UC3842відрізняється точним керуванням робочого циклу, температурною компенсацією та має невисоку вартість. Особливістю UC3842є здатність працювати в межах 100% робочого циклу (для прикладу UC3844працює з коефіцієнтом заповнення до 50%.). Вітчизняним аналогом UC3842є 1114ЕУ7. Блоки живлення виконані на мікросхемі UC3842відрізняються підвищеною надійністю та простотою виконання.
Відмінності по напрузі живлення UC3842 та UC3843:
UC3842_________| 16 Вольт / 10 Вольт
UC3843_________| 8.4 Вольт / 7.6 Вольт
Відмінності по шпаруватості імпульсів:
UC3842, UC3843__ | 0%/98%
Цоколівка UC3842(UC3843)показано на рис. 1
Найпростіша схема включення показано на рис. 2 
Мікросхема ШІМ-контролера UC3842 є найпоширенішою при побудові блоків живлення моніторів. Крім того, ці мікросхеми застосовуються для побудови імпульсних регуляторів напруги в блоках малої розгортки моніторів, які є стабілізаторами високих напруг і схемами корекції растру. Мікросхема UC3842 часто використовується для управління ключовим транзистором у системних блоках живлення (однотактних) та блоках живлення друкуючих пристроїв. Одним словом, ця стаття буде цікава всім фахівцям, так чи інакше пов'язаним з джерелами харчування.
Вихід з ладу мікросхеми UC 3842 практично відбувається досить часто. Причому, як свідчить статистика таких відмов, причиною несправності мікросхеми стає пробою потужного польового транзистора, яким керує ця мікросхема. Тому при заміні силового транзистора блоку живлення у разі його несправності, рекомендується проводити перевірку керуючої мікросхеми UC 3842.
Існує кілька методик перевірки та діагностики мікросхеми, але найбільш ефективними та простими для застосування на практиці в умовах слабо оснащеної майстерні є перевірка вихідного опору та моделювання роботи мікросхеми із застосуванням зовнішнього джерела живлення.
Для цієї роботи будуть потрібні наступні прилади:
Можна виділити два основні способи перевірки справності мікросхеми:
Функціональна схема наводиться на рис.1, а розташування та призначення контактів на рис.2.
Перевірка вихідного опору мікросхеми
Дуже точну інформацію про справність мікросхеми дає її вихідний опір, так як при пробоях силового транзистора високовольтний імпульс напруги прикладається саме до вихідного каскаду мікросхеми, що в результаті служить причиною її виходу з ладу.
Вихідний опір мікросхеми має бути нескінченно великим, тому що її вихідний каскад є квазікомпліментарним підсилювачем.
Перевірити вихідний опір можна омметр між контактами 5 (GND) і 6 (OUT) мікросхеми (рис.3), причому полярність підключення вимірювального приладу не має значення. Такий вимір краще проводити при випаяної мікросхеми. У разі пробою мікросхеми цей опір стає рівним кільком Ом.
Якщо ж вимірювати вихідний опір, не випаюючи мікросхему, необхідно попередньо випаяти несправний транзистор, тому що в цьому випадку може "дзвонитися" його пробитий перехід "затвор-витік". Крім того, при цьому слід врахувати, що зазвичай у схемі є узгоджувальний резистор, що включає між виходом мікросхеми і "корпусом". Тому у справної мікросхеми під час перевірки може виникнути вихідний опір. Хоча воно зазвичай не буває менше 1 ком.
Таким чином, якщо вихідний опір мікросхеми дуже мало або має значення близьке до нуля, її можна вважати несправною.
Моделювання роботи мікросхеми
Така перевірка проводиться без випоювання мікросхеми із блока живлення. Блок живлення перед проведенням діагностики необхідно вимкнути!
Суть перевірки полягає в подачі живлення на мікросхему від зовнішнього джерела та аналізі її характерних сигналів (амплітуди та форми) за допомогою осцилографа та вольтметра.
Порядок роботи включає наступні кроки:
- 1) Вимкнути монітор від мережі змінного струму (від'єднати мережний кабель).
- 2) Від зовнішнього стабілізованого джерела струму подати на контакт 7 мікросхеми напруга живлення більше 16В (наприклад, 17-18 В). При цьому мікросхема має запуститися. Якщо напруга живлення буде менше 16 В, то мікросхема не запуститься.
- 3) За допомогою вольтметра (або осцилографа) виміряти напругу на контакті 8 (VREF) мікросхеми. Там має бути опорна стабілізована напруга +5 В постійного струму.
- 4) Змінюючи вихідну напругу зовнішнього джерела струму, переконатися в стабільності напруги на контакті 8. (Напруга джерела струму можна змінювати від 11 до 30 В, при подальшому зменшенні або збільшенні напруги мікросхема буде відключатися, і напруга на контакті 8 пропадатиме).
- 5) Осцилограф перевірити сигнал на контакті 4 (CR). У разі справної мікросхеми та її зовнішніх ланцюгів на цьому контакті буде лінійно змінюється напруга (пилкоподібної форми).
- 6) Змінюючи вихідну напругу зовнішнього джерела струму, переконайтеся у стабільності амплітуди та частоти пилкоподібної напруги на контакті 4.
- 7) Осцилограф перевірити наявність імпульсів прямокутної форми на контакті 6 (OUT) мікросхеми (вихідні керуючі імпульси).
Якщо всі зазначені сигнали присутні і поводяться відповідно до вищенаведених правил, то можна зробити висновок про справність мікросхеми та її правильне функціонування.
Насамкінець хочеться відзначити, що на практиці варто перевірити справність не тільки мікросхеми, а й елементів її вихідних ланцюгів (рис.3). В першу чергу це резистори R1 і R2, діод D1, стабілітрон ZD1, резистори R3і R4, які формують сигнал струмового захисту. Ці елементи часто виявляються несправними при пробоях
Імпульсні джерела живлення на основі мікросхеми UC3842
Стаття присвячена влаштуванню, ремонту та доопрацюванню джерел живлення широкого спектру апаратури, виконаних на основі мікросхеми UC3842. Деякі відомості отримані автором в результаті особистого досвіду і допоможуть Вам не тільки уникнути помилок і зберегти час при ремонті, але й підвищити надійність джерела живлення. Починаючи з другої половини 90-х років, випущено величезну кількість телевізорів, відеомоніторів, факсів та інших пристроїв, в джерелах живлення (ІП) яких застосовується інтегральна мікросхема UC3842 (далі - ІС). Мабуть, це пояснюється її невисокою вартістю, малою кількістю дискретних елементів, необхідних її «обважування» і, нарешті, досить стабільними характеристиками ІВ, що теж важливо. Варіанти цієї ІВ, які випускаються різними виробниками, можуть відрізнятися префіксами, але обов'язково містять ядро 3842.
ІС UC3842 випускається в корпусах SOIC-8 та SOIC-14, але в переважній більшості випадків зустрічається її модифікація в корпусі DIP-8. На рис. 1 представлена цоколівка, а на рис. 2 - її структурна схема та типова схема ІП. Нумерація висновків дана для корпусів з вісьмома висновками, у дужках наведені номери висновків для корпусу SOIC-14. Слід зазначити, що між двома варіантами виконання ІВ є незначні відмінності. Так, варіант у корпусі SOIC-14 має окремі висновки живлення та землі для вихідного каскаду.
Мікросхема UC3842 призначена для побудови на її основі стабілізованих імпульсних ІП із широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Оскільки потужність вихідного каскаду ІВ порівняно невелика, а амплітуда вихідного сигналу може досягати напруги живлення мікросхеми, то як ключ разом із цією ІВ застосовується n-канальний МОП транзистор.
Мал. 1. Цоколівка мікросхеми UC3842 (вид зверху)
Розглянемо докладніше призначення висновків ІВ для восьмививідного корпусу, що найчастіше зустрічається.
- Comp: цей висновок підключено до виходу підсилювача помилки компенсації. Для нормальної роботи ІС необхідно компенсувати АЧХ підсилювача помилки, з цією метою до зазначеного висновку зазвичай підключається конденсатор ємністю близько 100 пФ, другий висновок якого з'єднаний з виведенням 2 ІС.
- Vfb: вхід зворотного зв'язку. Напруга на цьому висновку порівнюється із зразковим, що формується всередині ІВ. Результат порівняння модулює шпаруватість вихідних імпульсів, стабілізуючи таким чином вихідну напругу ІП.
- C/S: сигнал обмеження струму. Цей висновок повинен бути приєднаний до резистора в ланцюзі джерела ключового транзистора (КТ). При підвищенні струму через КТ (наприклад, у разі перевантаження ІП) напруга на цьому резисторі збільшується і після досягнення порогового значення припиняє роботу ІС і переводить КТ у закритий стан.
- Rt/Ct: висновок, призначений для підключення RC-ланцюжка. Робоча частота внутрішнього генератора встановлюється приєднанням резистора R до опорної напруги Vref і конденсатора (як правило, ємністю близько 3 000 пФ) до загального висновку. Ця частота може бути змінена в досить широких межах, зверху вона обмежується швидкодією КТ, а знизу потужністю імпульсного трансформатора, яка падає зі зменшенням частоти. Практично частота вибирається в діапазоні 35 ... 85 кГц, але іноді ІП цілком нормально працює і при значно більшій або значно меншій частоті. Слід зазначити, що як час, що задає, повинен застосовуватися конденсатор з можливо великим опором постійному струму. У практиці автора зустрічалися екземпляри ІВ, які взагалі відмовлялися запускатися при використанні як час, що задає деяких типів керамічних конденсаторів.
- Gnd: загальний висновок Слід зауважити, що загальний дріт ІП в жодному разі не повинен бути з'єднаний із загальним проводом пристрою, в якому він застосовується.
- Out: вихід ІВ, підключається до затвора КТ через резистор або паралельно з'єднані резистор та діод (анодом до затвора).
- Vcc: вхід живлення ІС. Розглянута ІВ має деякі дуже суттєві особливості, пов'язані з харчуванням, які будуть пояснені під час розгляду типової схеми включення ІВ.
- Vref: вихід внутрішнього джерела опорної напруги, вихідний струм до 50 мА, напруга 5 В.
Джерело зразкової напруги використовується для підключення до нього одного з плечей резистивного дільника, призначеного для оперативного регулювання вихідної напруги ІП, а також для підключення резистора, що час задає.
Розглянемо тепер типову схему включення ІВ, подану на рис. 2.
Мал. 2. Типова схема включення UC3862
Як видно з принципової схеми, ІП розрахований на напругу мережі 115 В. Безперечною перевагою даного типу ІП є те, що його з мінімальними доопрацюваннями можна використовувати в мережі з напругою 220 В, треба лише:
- замінити діодний міст, включений на вході ІП на аналогічний, але зі зворотною напругою 400;
- замінити електролітичний конденсатор фільтра живлення, включений після діодного моста, на рівний за ємністю, але з робочою напругою 400 В;
- збільшити номінал резистора R2 до 75...80 кОм;
- перевірити КТ на допустиму напругу стік-витік, яка має становити не менше 600 В. Як правило, навіть в ІП, призначених для роботи в мережі 115 В, застосовуються КТ, здатні працювати в мережі 220 В, але, звичайно, можливі винятки. Якщо КТ потрібно замінити, автор рекомендує BUZ90.
Як згадувалося раніше, ІВ має деякі особливості, пов'язані з її харчуванням. Розглянемо їх докладніше. У перший момент після включення ІП в мережу внутрішній генератор ІВ ще не працює, і в цьому режимі вона споживає від ланцюгів живлення дуже невеликий струм. Для живлення ІВ, що знаходиться в цьому режимі, достатньо напруги, що отримується з резистора R2 і накопиченого на конденсаторі C2. Коли напруга цих конденсаторах досягає значення 16…18 У, запускається генератор ІВ, і вона починає формувати на виході імпульси управління КТ. На вторинних обмотках трансформатора Т1, зокрема і обмотці 3-4, з'являється напруга. Ця напруга випрямляється імпульсним діодом D3, фільтрується конденсатором C3 і через діод D2 подається в ланцюг живлення ІС. Як правило, в ланцюг живлення включається стабілітрон D1, що обмежує напругу на рівні 18 ... 22 В. Після того, як ІС увійшла в робочий режим, вона починає відстежувати зміни свого напруги живлення, яке через дільник R3, R4 подається на вхід зворотного зв'язку Vfb. Стабілізуючи власну напругу живлення, ІВ фактично стабілізує і решту напруги, що знімаються з вторинних обмоток імпульсного трансформатора.
При замикання в ланцюгах вторинних обмоток, наприклад, в результаті пробою електролітичних конденсаторів або діодів різко зростають втрати енергії в імпульсному трансформаторі. В результаті напруги, що отримується з обмотки 3-4, недостатньо для підтримки нормальної роботи ІВ. Внутрішній генератор відключається, на виході ІС з'являється напруга низького рівня, що переводить КТ в закритий стан, і мікросхема знову виявляється в режимі низького споживання енергії. Через деякий час її напруга живлення зростає до рівня, достатнього для запуску внутрішнього генератора, процес повторюється. З трансформатора у разі чути характерні клацання (цикання), період повторення яких визначається номіналами конденсатора C2 і резистора R2.
При ремонті ІП іноді виникають ситуації, коли з трансформатора чути характерне цокання, але ретельна перевірка вторинних ланцюгів показує, що коротке замикання відсутня. І тут треба перевірити ланцюга живлення самої ІВ. Наприклад, у практиці автора були випадки, коли було пробито конденсатор C3. Частою причиною такої поведінки ІП є урвище випрямного діода D3 або діода розв'язки D2.
При проби потужного КТ його, як правило, доводиться міняти разом з ІВ. Справа в тому, що затвор КТ підключений до виходу ІС через резистор вельми невеликого номіналу, і при проби КТ на вихід ІС потрапляє висока напруга з первинної обмотки трансформатора. Автор категорично рекомендує при несправності КТ змінювати його разом з ІВ, благо вартість її невисока. В іншому випадку, є ризик «вбити» і новий КТ, тому що, якщо на його затворі буде тривалий час бути високий рівень напруги з пробитого виходу ІВ, то він вийде з ладу через перегрівання.
Було помічено ще деякі особливості цієї ІВ. Зокрема, при проби КТ дуже часто вигоряє резистор R10 в ланцюгу витоку. При заміні цього резистора слід дотримуватись номіналу 0,33…0,5 Ом. Особливо небезпечним є завищення номіналу резистора. У цьому випадку, як показала практика, при першому включенні ІП в мережу і мікросхема, і транзистор виходять з ладу.
У деяких випадках відмова ІП відбувається через пробій стабілітрона D1 в ланцюзі живлення ІС. У цьому випадку ІС та КТ, як правило, залишаються справними, необхідно лише замінити стабілітрон. У разі обриву стабілітрона часто виходять з ладу як сама ІВ, так і КТ. Для заміни автор рекомендує використовувати вітчизняні стабілітрони КС522 у металевому корпусі. Викусивши або випаявши несправний штатний стабілітрон, можна напаяти КС522 анодом висновку 5 ІС, катодом висновку 7 ІС. Як правило, після такої заміни аналогічні несправності не виникають.
Слід звернути увагу на справність потенціометра, що використовується для регулювання вихідної напруги ІП, якщо є в схемі. У наведеній схемі його немає, але його не важко ввести, включивши в розрив резисторів R3 та R4. Висновок 2 ІВ треба підключити до двигуна цього потенціометра. Зауважу, що в деяких випадках така доробка просто необхідна. Іноді після заміни ІС вихідні напруги ІП виявляються завищеними або заниженими, а регулювання відсутнє. У цьому випадку можна включити потенціометр, як вказувалося вище, або підібрати номінал резистора R3.
За спостереженням автора, якщо в ІП використані високоякісні компоненти, і він не експлуатується в граничних режимах, його надійність досить висока. У деяких випадках надійність ІП можна підвищити, застосувавши резистор R1 більшого номіналу, наприклад, 10...15 Ом. В цьому випадку перехідні процеси при включенні живлення протікають набагато спокійніше. У відеомоніторах і телевізорах це потрібно робити, не торкаючись ланцюга розмагнічування кінескопа, тобто резистор ні в якому разі не можна включати в розрив загального ланцюга живлення, а лише в ланцюг підключення власне ІП.
Олексій Калінін
"Ремонт електронної техніки"
