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.

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

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

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.

В свою очередь они разбиваются на 2 части: с 50-ти процентным заполнением и со 100-процентным.

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.

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.

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.

Следом идет основная емкость.

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.

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

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.

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

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.

TL431 выступает в роли усилителя ошибки, которая управляет оптроном.

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.

Ток светодиода оптопары выбираем примерно равной 10 мА.

Для небольшой подстройки выходного напряжения на плату добавлен подстроечный резистор.

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

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.

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

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.

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

В первую очередь нас интересуют вот эти параметры:

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.

Как видим, оно приблизительно равно 152 нс. Переносим полученные значения в программу, после чего производим расчет.

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.

Программа посчитала емкость конденсатора 4,3нФ. Выброс получился 74В.

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:

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.

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

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.

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

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

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Кнопка «Наверх»


Яндекс.Метрика
Закрыть
Закрыть