Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Odwrócony step-down - źródło prądowe - na UC3843

-RoMan- 10 Gru 2011 22:07 25818 1
  • #1 10 Gru 2011 22:07
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Już od jakiegoś czasu odgrażam się w różnych miejscach, że opublikuję swoje doświadczenia związane z wykorzystaniem bardzo ciekawej i bardzo prostej w zastosowaniu konfiguracji inverted step-down z użyciem taniego i popularnego kontrolera pracującego w trybie prądowym - UC3843.

    Dzisiaj wersja najprostsza - źródło prądowe o prądzie ok. 1A, mogące służyć do zasilania diod LED (rys 1):

    Odwrócony step-down - źródło prądowe - na UC3843

    Ponieważ czytają to również całkiem początkujący, to informacja dla nich o znaczeniu poszczególnych elementów:

    R1 i C1 - wyznaczają częstotliwość pracy przetwornicy, w naszym wypadku ok. 52 kHz
    R2 - rezystor czujnika prądu (oznaczany często Rsc) - nie może to być rezystor drutowy!
    R3 i C4 - filtr dolnoprzepustowy, zapobiegający zbyt wczesnemu wyłączaniu tranzystora kluczującego
    R4 - rezystor bramkowy, zmniejszający szybkość przełączania tranzystora kluczującego - z korzyścią dla zmniejszenia zakłóceń w.cz.
    C2, C3, C5 i C6 to kondensatory blokujące, bardzo często pomijane na schematach ale w przypadku wszelkich przetwornic wyjątkowo ważne, dlatego właśnie one znalazły się na schemacie a nie kondensatory elektrolityczne, służące jedynie wygładzaniu
    U1 - kontroler przetwornicy
    Q1 - tranzystor kluczujący
    D1 - dioda zwrotna - zamyka obwód podczas wyłączenia klucza

    Elementy krytyczne:
    Wspólny, główny punkt masy - pokazany przy rezystorze R2.
    Pętla prądowa: R2 - Q1 - D1/L1+C6 - C5 - R2 - powinna być jak najkrótsza a zasilanie podłączone dokładnie tak, jak narysowano.

    Zasilanie kontrolera:
    - jeśli napięcie zasilania całego układu mieści się w zakresie 9-16V, to można podłączyć pin Vcc do plusa zasilania poprzez rezystor 10R,
    - jeśli napięcie zasilania mieści się w zakresie 14-35V, to można użyć stabilizatora 78L12 do obniżenia napięcia dla kontrolera,
    - jeśli napięcie zasilania jest wyższe, należy wymienić diodę D1 na diodę o odpowiednio wyższym napięciu wstecznym a kontroler zasilić ze stabilizatora na elementach dyskretnych o napięciu wyjściowym ok. 12V.

    Straty - miejsca powstawania:
    - rezystor R2 - spadek napięcia na nim wynosi ok. 1V i strata na nim może wynieść nawet 1W - w następnych odcinkach pokażę metody ograniczenia strat w tym punkcie,
    - rezystancja Rds(on) tranzystora kluczującego - dla podanych danych nieistotna,
    - przełączanie tranzystora kluczującego - w naszym wypadku nieistotne,
    - rezystancja dławika i straty w jego rdzeniu.

    Uprzedzając pytania:
    - to jest najprostsza wersja, z ustalonym prądem za pomocą rezystora R2. Rezystor dobieramy zgodnie z prawem Ohma, którego uczyć nie zamierzam,
    - tak, można zastosować inny tranzystor i inną diodę Schottky - oba elementy o adekwatnych parametrach do zastosowania,
    - dławik dobieramy na stronie: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/abw_smps_e.html - w przypadku diod LED radzę zwiększyć wartość obliczonego dławika dwukrotnie,
    - o żółto-białych rdzeniach wydłubanych z zasilaczy komputerowych w innej notce, jak znajdę wolną chwilę.

    Gdzie kupić gotowe dławiki mogę napisać jedynie na wyraźne życzenie - nie chcę być posądzany o spam.

  • Pomocny post
    #2 11 Gru 2011 14:48
    -RoMan-
    Poziom 42  

    Do dalszych rozważań na temat układu użyję oryginalnej dokumentacji TI, znajdującej się tu: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc3843a.pdf

    Zajmiemy się teraz ograniczeniem strat na rezystorze czujnika prądu - na naszym schemacie R2. Duże straty na nim wynikają ze stosunkowo wysokiego progu zadziałania komparatora przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego.

    Przypominam, że straty mocy na rezystorze R2 i tranzystorze kluczującym są wprost zależne od prądu skutecznego. A prąd skuteczny jest silnie zależny od wypełnienia i kształtu impulsów prądu płynącego przez te elementy.
    Odpowiednie wzory na liczenie prądy skutecznego oraz mocy strat zawarte są w temacie: http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1440560.html a dane do tych wzorów są do wyciągnięcia z wykresów generowanych przez stronę http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/abw_smps_e.html
    Dla niskich napięć wyjściowych wypełnienie jest stosunkowo niewielkie i straty mocy małe - nie należy wpadać w histerię i szukać tranzystorów kluczujących o Rds(on) rzędu ułamków milioma czy tez radykalnie ograniczać spadek napięcia na R2!

    Na stronie 6 dokumentacji mamy rysunek, który pozwalam sobie zacytować:

    Odwrócony step-down - źródło prądowe - na UC3843
    (rys. 2)

    Dociekliwi znajdą w dokumentacji wzmiankę o tym, że wzmacniacz błędu ma wyjście typu OC (otwarty kolektor) i jest obciążone źródłem prądowym 0.5mA. Po krótkiej analizie można dostrzec, że wystarczy np. za pomocą diody Zenera o napięciu 2.4V ograniczyć maksymalne napięcie na nóżce Comp, żeby na wejściu komparatora zamiast 1V było zaledwie 0.33V - a to oznacza również taki spadek napięcia na rezystorze R2 czyli trzykrotnie mniejszą moc strat tego rezystora. Zamiast dużego rezystora 1R/1W, pracującego na granicy swoich możliwości, wystarczy rezystor 0R33/0.6W, który jest znacznie mniejszy i będzie obciążony niewiele ponad połowa swojej mocy znamionowej. Można również zastosować dwa rezystory SMD 1206 0R68/0.25W połączone równolegle.

    Udało nam się zmniejszyć straty poprzez wpłynięcie na napięcia na nóżce Comp kontrolera. A może by tak spróbować regulacji napięcia na tej nóżce? Na przykład takim układem, opartym o diodę D2, tranzystor Q2, rezystor R5 i potencjometr RV1:

    Odwrócony step-down - źródło prądowe - na UC3843
    (rys. 3)

    Napięcie na suwaku potencjometru można regulować w zakresie 0-1.02V, spadek napięcia na złączu BE oraz na diodzie D2 kompensuje spadek napięcia na dwóch diodach wewnątrz kontrolera i na wejściu komparatora mamy regulację 0-0.34V - czyli w pełni liniową regulację prądu klucza!
    Jeśli R5 zmienimy na 10k, zamiast potencjometru damy rezystor 1k1 i zamiast do Vref podłączymy zewnętrzne napięcie regulowane, uzyskamy możliwość regulacji napięciem 0-10V, co jest standardem :)

    Inspiracją dla tego rozwiązania była 13 strona dokumentacji ON Semiconductors (d. Motorola) http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/UC3842B-D.PDF

    No dobrze - mamy regulację za pomocą potencjometru ale niektórzy wolą jednak użyć mikrokontrolera, który może na przykład sterować jasnością czy też włączać i wyłączać diodę - nic prostszego!

    Pozostawiamy regulację jasności potencjometrem do ustalania prądu maksymalnego oraz zapewnienia niskich strat na R2 i dodamy sterowanie PWM z zewnątrz:

    Odwrócony step-down - źródło prądowe - na UC3843
    (rys. 4)

    Wystarczy jedna dioda i mamy sterowanie włącz/wyłącz lub PWM poziomami TTL lub CMOS. Trzeba tylko pamiętać, żeby częstotliwość sygnału PWM była większa niż zauważalna dla oka oraz znacznie mniejsza niż częstotliwość pracy przetwornicy. W zupełności wystarczy 200Hz.

    Ale co zrobić, gdy potrzebujemy się galwanicznie odizolować a chcemy jednak mieć możliwość włączenia/wyłączenia i/lub regulacji PWM? Wystarczy zastosować transoptor i nadal możemy używać poziomów TTL/CMOS:

    Odwrócony step-down - źródło prądowe - na UC3843
    (rys. 5)

    W następnym odcinku - a może by tak ustalić jakieś napięcie na wyjściu i zrobić z tego ładowarkę?

Szybka odpowiedź lub zadaj pytanie
Dziękuję Ci. Ta wiadomość oczekuje na moderatora.
 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME