Обратноходовой блок питания UC3845 - Своими руками
Своими руками

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.
Обратноходовой блок питания UC3845В данном проекте блок будет построен по вот такой (см. изображение ниже), довольно распространенной схеме, которая используется во многих промышленных блоках питания.
Обратноходовой блок питания UC3845Схемотехника 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 UC3845В свою очередь они разбиваются на 2 части: с 50-ти процентным заполнением и со 100-процентным.
Обратноходовой блок питания UC3845У 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 UC3845На 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 UC3845На 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 UC3845Следом идет основная емкость.
Обратноходовой блок питания UC3845Ее 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 UC3845Это делается из соображений надежности, так как в теории сетевое напряжение может пробить один резистор.
Ниже у нас расположен силовой транзистор.
Обратноходовой блок питания UC3845Тут 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 UC3845Резистор ограничения тока нам любезно посчитает программа Старичка при расчете трансформатора.
Обратноходовой блок питания UC3845На 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 UC3845TL431 выступает в роли усилителя ошибки, которая управляет оптроном.
Обратноходовой блок питания UC3845Оптрон 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 UC3845Ток светодиода оптопары выбираем примерно равной 10 мА.
Обратноходовой блок питания UC3845Для небольшой подстройки выходного напряжения на плату добавлен подстроечный резистор.
Обратноходовой блок питания UC3845На выходе не обошлось без резистора нагрузки, который удерживает блок в рабочем режиме, не позволяя сорваться в релейный.
Обратноходовой блок питания UC3845Мощность, 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 UC3845На 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 UC3845Обратноходовой блок питания UC3845Более 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 UC3845Обратноходовой блок питания UC3845Запоминаем этот параметр и переходим в программу Старичка и открываем вкладку «Расчеты RCD клампера».
Обратноходовой блок питания UC3845В первую очередь нас интересуют вот эти параметры:
Обратноходовой блок питания UC3845С 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 UC3845Как видим, оно приблизительно равно 152 нс. Переносим полученные значения в программу, после чего производим расчет.
Обратноходовой блок питания UC3845Обратноходовой блок питания UC3845Теперь 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 UC3845Программа посчитала емкость конденсатора 4,3нФ. Выброс получился 74В.
Обратноходовой блок питания UC3845Следующий 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 UC3845В 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 UC3845Вот в принципе и все, сборка обратноходового блока питания завершена. Можно приступать к тестам. Первый тест под нагрузкой:
Обратноходовой блок питания UC3845Обратноходовой блок питания UC3845Как 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 UC3845Ну и последний тест – тест на пульсации, куда же без них.
Обратноходовой блок питания UC3845Обратноходовой блок питания UC3845Как видим, тут тоже все хорошо. На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.