Блоки питания и зарядки

Обратноходовой блок питания UC3845

Приветствую, Самоделкины!
Уже довольно давно у автора YouTube канала «Open Frime TV» появилось желание повторить конструкцию блока питания ноутбука, так как они зарекомендовали себя с лучшей стороны. И вот этот день настал. В этой статье подробно разберем полный процесс создания подобного устройства от разработки до испытаний и тестов.

Обратноходовой блок питания UC3845

В руках автора побывало немалое количество блоков питания от ноутбуков. Попадались как отличные схемные решение, так и откровенно говоря не очень.

Обратноходовой блок питания UC3845

В данном проекте блок будет построен по вот такой (см. изображение ниже), довольно распространенной схеме, которая используется во многих промышленных блоках питания.

Обратноходовой блок питания UC3845

Схемотехника данного блока не отличается от микросхем, у которых в одном корпусе и контроллер, и транзистор. Однако у данного решения более широкий спектр параметров, которые к тому же можно регулировать, а именно ток, выходную мощность и частоту.
Теперь давайте рассмотрим схему более детально. Глядя на схему, мы видим обыкновенный обратноходовой блок питания.
Принцип работы такого блока был подробно разобран в одном из предыдущих проектов автора. Сейчас затронем только основные моменты, и начнем с микросхем, которые можно сюда устанавливать. Серия UC3840 включает в себя 4 разные микросхемы.

Обратноходовой блок питания UC3845

В свою очередь они разбиваются на 2 части: с 50-ти процентным заполнением и со 100-процентным.
Обратноходовой блок питания UC38454
У тех, что заполнение 50% частота на выходе в 2 раза меньше, чем задающая. Для сборки обратноходового блока питания лучше использовать микросхемы именно с 50-ти процентным заполнением, чтобы обезопасить себя от насыщения сердечника. Следовательно, нам подходят UC3844 и UC3845 микросхемы. Между собой они отличаются только напряжением запуска, 9 или 18 вольт.

Обратноходовой блок питания UC3845

На первый взгляд может показаться, что это не самый существенный момент. Но стоит подумать о том, какое напряжение мы подадим на затвор транзистора. При 18-ти вольтовой микросхеме нам придется на затвор подать именно такое напряжение. А вот при 9-вольтовой, мы можем спокойно ограничиться 12-13В.Еще стоит добавить, что по даташиту данные микросхемы стабильно работают от 0 градусов, поэтому для работ при отрицательных температурах желательно использовать серию UC2840.Теперь переходим к остальным частям схемы. Сперва рассмотрим входной фильтр.

Обратноходовой блок питания UC3845

На нем производители зачастую экономят, но делать этого не стоит. В данном примере автор использовал Х конденсаторы на 0,15 мкФ и синфазный дроссель на специальном сердечнике.

Обратноходовой блок питания UC3845

Следом идет основная емкость.

Обратноходовой блок питания UC3845

Ее следует выбирать из расчета 1 мкФ на 1 Вт выходной мощности. Демпфер мы пока посчитать не можем, к нему вернемся после намотки трансформатора.Во многих ноутбучных (и не только) блоках питания можно заметить, что производители устанавливают последовательно 2 резистора для самозапита.

Обратноходовой блок питания UC3845

Это делается из соображений надежности, так как в теории сетевое напряжение может пробить один резистор.
Ниже у нас расположен силовой транзистор.

Обратноходовой блок питания UC3845

Тут можно применять такие транзисторы как 4N60, 6N60 или даже 10N60. Здесь следует понимать, что чем мощнее транзистор, тем больше будут потери при переключении, так что всегда выбирайте транзистор с умом.

Обратноходовой блок питания UC3845

Резистор ограничения тока нам любезно посчитает программа Старичка при расчете трансформатора.

Обратноходовой блок питания UC3845

На выходе блока все довольно стандартно: диод, конденсатор и установлен дополнительный фильтр (дроссель и еще один конденсатор). Это помогает снизить пульсации на выходе блока питания.

Обратноходовой блок питания UC3845

TL431 выступает в роли усилителя ошибки, которая управляет оптроном.

Обратноходовой блок питания UC3845

Оптрон же необходимо запитывать прямо от выходного диода, а уже обратную связь можно брать после дополнительного фильтра. Таким образом мы избежим паразитных колебаний от дросселя.

Обратноходовой блок питания UC3845

Ток светодиода оптопары выбираем примерно равной 10 мА.

Обратноходовой блок питания UC3845

Для небольшой подстройки выходного напряжения на плату добавлен подстроечный резистор.

Обратноходовой блок питания UC3845

На выходе не обошлось без резистора нагрузки, который удерживает блок в рабочем режиме, не позволяя сорваться в релейный.

Обратноходовой блок питания UC3845

Мощность, которая на нем рассеивается, должна быть примерно равна 1Вт.Со схемой закончили, приступаем к изготовлению печатной платы. Скачать схему и печатку в архиве можно ЗДЕСЬ.
Автор решил не заморачиваться и заказал изготовление печатной платы в довольно известной китайской компании по производству печатных плат.

Обратноходовой блок питания UC3845

На выходе имеем печатные платы отличного заводского качества, что облегчает процесс сборки и наладки устройства.
После запаивания всех элементов переходим к намотке трансформатора.

Обратноходовой блок питания UC3845

Обратноходовой блок питания UC3845

Более подробно весь процесс изготовления обратноходового блока питания показан в видеоролике автора:

Как уже было сказано выше, после намотки трансформатора мы можем рассчитать демпфер. Но для этого нам необходимо знать индуктивность рассеивания. Для этого коротим все выходные обмотки трансформатора и измеряем индуктивность первички.

Обратноходовой блок питания UC3845

Обратноходовой блок питания UC3845

Запоминаем этот параметр и переходим в программу Старичка и открываем вкладку «Расчеты RCD клампера».

Обратноходовой блок питания UC3845

В первую очередь нас интересуют вот эти параметры:

Обратноходовой блок питания UC3845

С индуктивностью все понятно, а вот колебания нужно находить самому. Для этого включаем блок в сеть. Клампера у нас нет, поэтому сильно нагружать блок мы не будем, максимум 20% от номинала. Становимся земляным щупом на плюс (+) питания, а измерительным на сток транзистора. Нас сейчас интересуют свободные колебания. Для этого воспользуемся курсором и оценим длину одного периода.
Как видим, период получился в районе 1,7 мкс.  Запоминаем это значение и смотрим второй период от индуктивности рассеяния. Он находится в начале обратного хода, сразу после выброса. Также с помощью курсора находим интересующее нас значение одного периода.
Обратноходовой блок питания UC384526
Как видим, оно приблизительно равно 152 нс. Переносим полученные значения в программу, после чего производим расчет.

Обратноходовой блок питания UC3845

Обратноходовой блок питания UC3845

Теперь определимся с амплитудой выброса. Транзистор у нас на 600В. Максимальное сетевое может достигать 370В. Следовательно, на выброс и отраженное напряжение остается всего 230В. Отраженное напряжение составляет примерно 130В. Значит выброс не должен превышать 100В.

Обратноходовой блок питания UC3845

Программа посчитала емкость конденсатора 4,3нФ. Выброс получился 74В.
Обратноходовой блок питания UC384530
Следующий этап — определение правильности выбора резистора.
Конденсатор разряжается до напряжения 120В, что ниже отраженного напряжения, а это лишние затраты на заряд емкости. Исходя из этого нужно немного увеличить сопротивление резистора. В этом нам поможет вот это поле:

Обратноходовой блок питания UC3845

В него необходимо ввести значение напряжения оставшегося на конденсаторе после выброса. Смотрим, как и в первый раз, осциллографом. Нам нужна разница между максимальным разрядом конденсатора и значением сразу после закрытия диода.

Обратноходовой блок питания UC3845

Вот в принципе и все, сборка обратноходового блока питания завершена. Можно приступать к тестам. Первый тест под нагрузкой:

Обратноходовой блок питания UC3845

Обратноходовой блок питания UC3845

Как видим, напряжение стоит на месте, значит обратная связь работает корректно.
Второй тест — это тест на короткое замыкание. Коротим выход и смотрим, как отработает токовая защита.

Обратноходовой блок питания UC3845

Ну и последний тест — тест на пульсации, куда же без них.

Обратноходовой блок питания UC3845

Обратноходовой блок питания UC3845

Как видим, тут тоже все хорошо. На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Источник

Теги

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть