Компактный обратноход на UC3845

Автор: Рязанцев Владислав
Опубликовано 05.10.2021
Создано при помощи КотоРед.

Предисловие

    Из спортивного интереса за ночь был разработан и собран преобразователь 220-12В. Есть у меня некоторое количество всяких разных микросхем закупленных на всякий случай. Среди них нашлись UC3845, на которых я еще ничего не собирал. Раньше обратноходы собирал на TOP в основном. 

    В качестве ключа был выбран так-же имеющийся 06N80 в смд исполнении. Такая компоновка преобразователей мной уже многократно испытана, включая заказы ушедшие в серию. Все активные элементы распологаются на нижней стороне платы. Все массивные элементы в выводном исполнении сверху. Плата устанавливается на алюминиевую пластину через теплопроводящий клей или "терможевачку". Так получается максимально компактная и удобная сборка. Что-то похожее встречается в пластиковых БП для ноутбуков, например.

Преобразователь работает на частоте около 420кГц. Что позволяет использовать достаточно компактный трансформатор.

Вид снизу:

Вид сверху:

Немного о UC384*

Микросхемка наша ни что иное как офлайн ШИМ контроллер. Есть несколько разновидностей в серии- 3842, 3843, 3844, 3845. Различия в максимальном заполнении и работе UVLO, то-есть защиты от заниженного напряжения. Позволяет строить как однотактные, так и двухтактные схемы с применением драйверов с метрвым временем или трансформаторов развязки управления.

Так для однотактных схем лучше использовать 3842/3843, они позволяют заполнение до 97%. Но нам хватит и 50% которые позволяет 3844/3845. Да и по питанию здесь конечно лучше подойдет 3844. Можете использовать ее.

Блок схема:

Как видим из периферии- усилитель ошибки с неинвертирующим входом подключенным к внутреннему источнику опорного напряжения в 2.5В. Так мы имеем доступ к инвертирующему входу и выходу. Так-же имеется вывод неивертирующего входа компаратора ошибки с опорным напряжением 1В. Он первоначально рассчитан на подключение к шунту ключа/ключей для защиты по току.

Имеется выход опорного напряжения в 5В. Частота задается подключением RC цепочки или внешнего генератора частоты на вывод внутреннего осцилятора. Граничная частота по даташиту 500кГц.

По выходу у нас стандартный полумост на биполярных транзисторах рассчитаных на ток до 1А. Что позволяет раскачивать достаточно емкие по затвору ключи без дополнительного драйвера.

Схема

А вот и схема:

Тут у нас все по классике в общем. 

Преобразователь работает на частоте примерно 420кГц. Задающая цепочка R3 - C4. При включении питание поступает через R4, заряжая С10, после выхода на рабочую полку, которая у UC3845 составляет в районе 8.5В- уже начинается самозапитка с дополнительнорй обмотки через D4. Питание горячей части здесь расчитано в районе 15В для полного открытия ключа. Стабилитрон D1 не позволяет резистору R4 перезарядить конденсатор C10 выше нужного. Да и вообще от выбросов всяких микросхемку защищает.

Микросхема эта до появления на ней не менее 8.5В не запустится. Очень полезно для ключей. Позволяет не вваливатся особо в линейный режим на пуске или если еще чего случится.

Обратная связь через оптрон. Вот только почему-то все вешают ее после компаратора ошибки на 1 ногу. Я ее завел через него. Так вот обратная отрицательная связь через R2 и С3 занимается помехоподавлением кроме всего прочего. Напряжение отсечки обратной связи- 2.5В. Так при достижении на выходе нужных 12В, оптрон открывается и дает на 2 ногу 5В с референса на 8 ноге. Импульс обрубается. Вот вам и ШИМ. С софт стартом я решил не заморачиватся, не особо он тут нужен то в обратноходе.

R6 токоограничительный для затвора транзистора T1. Чтобы драйвер не спалить. R7 помогает его разряду, и разрядит его если вдруг UC3845 вдруг перестанет работать или отгорит R6. Спасает от выхода белого дыма короче в случае чего.

Расчетная аплитуда тока около 2А. Вход защиты по току имеет порог 1В. Так шунт на R9 R10 R11 выдаст 1В при токе 3А. 

Снаббер классический для обратнохода такой мощности. Быстрый диод D3, клампер D2, С6 и разрядный R5.

По выходу выпрямитель на шоттки D6. R12-С11 вторичный снаббер для впитывания иголок, которые могут спалить шоттку. 

Обратная связь на стабилитроне D5. Так его 10В+ примерно 2В необходимые для работы светодиода оптопары= около 12В. R13 задает рабочий ток для стабилитрона, R14 ограничивает ток через стабилитрон и оптопару. R15 и С12 обеспечивает более агрессивную реакцию на скачкообразные изменения.

Ну вот и все. По входу стандартный термистор для более плавной зарядки С1. Варистор VDR1 сжигающий предохранитель при превышении входящего более 300В.

 Трансформатор

Трансформатор расчитывался в программе Старичка. Частотозадающая цепь тоже. Сердечник феритовый E29х21х11

Первичная обмотка мотается 2мя частями. Половина снизу, половина сверху. Вторичные посередине. Так как преобразователь обратноходовой, в нагрузку используется обратный индукционный всплеск. Ну и трансформатор по хорошему и не трансформатор, а дроссель. Вторичные обмотки включаются направлением наоборот.

Элементы схемы

Супрессоры D2-D7 впаиваются стоя, средняя точка на воздухе соединяется скруткой и пропаивается.

Резисторы R4, R5- выводные мощностью 2Вт.

Резисторы R6, R7, R13, R14, R16 - размера 1206

Резисторы R9, R10, R11- размера 2512

Все остальные резисторы 0805

Конденсаторы С6, С8 - типа Y1 на напряжение не менее 1кВ

Конденсаторы С9, С10, С11- размера 1206

Конденсатор С1- на напрядение 450В

Конденсаторы С14, С15- на напряжение 25В

Конденсатор С13- пленочный на 250В

Остальные конденсаторы рамера 0805

Стабилитроны D1, D5 в смд исполнении мощностью 0.5Вт

D6- в корпусе TO252

UC3845 в корпусе SOIC8

Еще пара слов...

Мощность здесь указа с небольшой хитростью. Так на выход в 8А плотность тока составляет 7-8А, работать конечно будет, но нужно охлаждение трансформатора. Без особого нагрева 5-6А отдаст легко.

Каюсь рассчетный зазор был меньше. Но гриндер не согласился и сожрал лишнего. Получилось 1.4мм. Файл расчета в программе старичка в архиве к статье.

Еще раз каюсь- пренебрег фильтрацией. Но так как преследовалось собрать его быстро и максимально компактно, а так-же сертификации никакой не предвидется.

В архиве все файлы и исходники проекта. Схема в SPLAN7, плата в SL5, файл расчета трансформатора.

Файлы:
Архив RAR

Все вопросы в Форум.