UC3842 SMPS Devre Şeması ve Çalışma Prensibi

[guclusat]

Bu şema, UC3843 entegresi üzerine kurulu, 80 kHz frekansında çalışan klasik ve oldukça eğitici bir Switching Power Supply (SMPS) tasarımıdır. Şema üzerindeki el yazısı notlar ve spesifik parça numaraları, bunun pratik bir uygulamadan alındığını gösteriyor.

80 kHz UC3843 SMPS Devre Analizi​

Bu devre, "Flyback" topolojisinin en temel ve anlaşılır hallerinden biridir. Özellikle trafo sarım detaylarının ve hesaplamaların şema üzerinde verilmiş olması, kendi trafosunu sarmak isteyenler için harika bir rehberdir.

1. Giriş ve Doğrultma (Input Stage)​

• Giriş Gerilimi: 117 VAC (Amerikan standartı) için tasarlanmış. Girişte bir sigorta ve ani akımı sınırlamak için 4.7Ohm veya 5.6Ohm (5W) bir direnç kullanılmış.
• Doğrultma: 1 Amperlik köprü diyot veya dört adet 1N4005 ile doğrultma yapılıyor. Filtre kondansatörü (250mF / 250V) sonrası yaklaşık 165V DC elde ediliyor.

2. Kontrol Katı ve Start-Up (UC3843)​

• Start-Up: Entegre, ilk çalışma voltajını 56k (2W) direnci üzerinden alır. Devre çalışmaya başladıktan sonra trafonun yardımcı sargısından (6T) gelen enerji ile beslenmeye devam eder.
• Zamanlama (RT/CT): 10k direnç ve 2.2nF kondansatör ile tam 80 kHz anahtarlama frekansı elde edilmiştir.
• Hata Amplifikatörü: R3 (20k) ve R4 (4k7) üzerinden voltaj geri beslemesi (VFA) sağlanır.

3. Güç Katı (Power Stage)​

• MOSFET: IRF740 (400V, 10A) kullanılmıştır. Bu MOSFET mutlaka bir soğutucuya (Heatsink) bağlanmalıdır.
• Snubber: 4k7 direnç ve .0022mF / 600V kondansatörden oluşan ağ, MOSFET kesime gittiğinde trafonun primerindeki yüksek voltaj piklerini emer.
• Akım Algılama: MOSFET'in Source bacağındaki 0.5Ohm direnç (veya paralel iki adet 1Ohm), aşırı akım koruması için 3 numaralı bacağa sinyal gönderir.

4. Trafo (T1) ve Sarım Detayları​

Şemanın en değerli kısmı buradaki sarım verileridir:

• Nüve: "PQ" tipi Ferrit nüve (Magnetics #42625).
• Hava Boşluğu (Gap): .0025" (inç). Bu boşluk, manyetik enerjinin depolanması için kritiktir.
• Primer: 33 Tur #26 veya #28 AWG tel.
• Sekonder: Çıkış voltajına göre hesaplanmış:
  
  • 12V için = 2.4 Tur (Çift yönlü).
  • Geri besleme için = 6 Tur.
• Hesap Mantığı: Şemadaki nota göre; 33 tur 165V'a karşılık geliyorsa, tur başına 5V düşmektedir.

Forum İçin Teknik Notlar​

• Çıkış Diyotları (DX): Şemadaki "NOTE" kısmında belirtildiği gibi, çıkış diyotları mutlaka "High Speed" (Ultra Hızlı) tipte olmalıdır. Standart 1N4007 gibi diyotlar 80 kHz'de aşırı ısınır ve yanar.
• 220V Modifikasyonu: Bu devreyi Türkiye'deki 220V şebekesinde kullanmak isterseniz:
  
  1. Giriş kondansatörünü 400V veya 450V yapmalısınız.
  2. Trafo sarım oranlarını (Primer tur sayısını) iki katına çıkararak yeniden hesaplamalısınız.
  3. MOSFET'i en az 600V-800V dayanımlı bir modelle (örneğin 12NK90Z) değiştirmelisiniz.

Özet: Bu şema, "Ben kendi SMPS trafomu sarmak istiyorum" diyen forum üyeleri için mükemmel bir hesaplama şablonudur. Hem PQ tipi nüve kullanımı hem de AWG tel kalınlıklarına kadar detay verilmiş olması devreyi çok değerli kılıyor.

 

[guclusat]

Paylaştığın son şema, serideki diğer devrelere göre oldukça güçlü bir yapıya sahip: 18V 8.0A (yaklaşık 150W) çıkış verebilen bir Flyback SMPS tasarımı. Bu devre, özellikle yüksek akım gerektiren şarjlı el aletleri veya güçlü DC motor beslemeleri için ideal bir teknik referans sunuyor.

UC3843B 18V / 8A Güç Kaynağı Analizi (Yüksek Akım Modeli)​

Bu devre, UC3843B kontrolcüsünün sınırlarını zorlayan, yüksek akım kapasiteli ve gürültü filtreleme düzeyi artırılmış bir tasarımdır.

1. Giriş ve Güç Katı​

• Giriş Filtreleme: 220mF / 400V ana filtre kondansatörü, 150W'lık bir güç için standart bir değerdir. Girişteki PTC1 (5R3) ani akım sınırlaması yaparak köprü diyodu korur.
• Anahtarlama MOSFET'i: 20NK60ZFP (20A, 600V) kullanılmış. Bu kadar yüksek akımlı bir MOSFET seçilmesi, anahtarlama kayıplarını (RDS-on) düşürerek verimi artırmak ve ısınmayı kontrol altında tutmak içindir.
• Snubber Yapısı: D4 (FR307), C7, R8 ve R16 elemanlarından oluşan snubber devresi, ana trafodaki kaçak endüktansın oluşturacağı yüksek voltaj piklerini sönümler.

2. Kontrol ve Geri Besleme (Feedback)​

• Start-Up: Entegre, ilk enerjisini R3 (300k) üzerinden alır. Sonrasında trafonun 2 numaralı sargısından beslenir.
• Akım Algılama (Sensing): Paralel bağlı iki adet 0.47Ohm direnç (R9 ve R17) kullanılmış. Toplamda yaklaşık 0.23Ohm direnç değeri ile 3 numaralı bacak üzerinden çok hassas bir aşırı akım koruması sağlanıyor.
• Regülasyon: Bu devrede bir önceki modellerden farklı olarak optokuplör görünmüyor; voltaj kontrolü doğrudan trafonun yardımcı sargısı üzerinden (Primary Side Regulation) yapılıyor gibi duruyor (R13 ve R18 üzerinden VFB bacağına).

3. Çıkış Katı ve Filtreleme (Sekonder Side)​

Devrenin en güçlü olduğu nokta burasıdır:

• Doğrultma: 60CPQ100 (60A, 100V) Schottky diyot kullanılmış. 8A çıkış için bu kadar yüksek akım kapasiteli bir diyot seçilmesi, düşük voltaj düşümü ve minimum ısı üretimi sağlar.
• Filtre Grubu: Çıkışta sadece kondansatörlerle yetinilmemiş, 10uH bir bobin (L) ile Pi-Filtre (C11-L-C14) yapısı kurulmuş. Bu, çıkıştaki yüksek frekanslı gürültüyü (ripple) neredeyse tamamen yok eder.
• Kapasite: Toplamda 2670mF üzerinde bir çıkış kapasitesi mevcuttur.

Forum İçin Teknik Detaylar ve Sarım Verileri​

Şema üzerindeki T1 trafo verileri, bu gücü almak isteyenler için kritiktir:

• Nüve: EI33 (Hava boşluğu 1mm).
• 1. Sargı (Primer): 32 Tur (0.5mm tel).
• 2. Sargı (Aux): 5 Tur (0.3mm tel).
• 3. Sargı (Sekonder): 5 Tur (4 adet 0.8mm tel paralel sarılmalı).
  
  • Not: 8A akımı tek tel taşıyamayacağı için sekonder sargısının 4 adet 0.8mm telin beraber sarılması (Litz teli mantığı) hayati önem taşır.

Avantajları​

• Yüksek Akım: 8 Amperlik çıkış kapasitesi.
• Düşük Gürültü: Çıkıştaki LC filtre yapısı.
• Sağlamlık: Seçilen komponentlerin (MOSFET ve Diyot) güç marjları çok yüksek tutulmuş.

 

[guclusat]

 

[guclusat]

Oldukça kompakt bir tasarıma sahip olan 12V DC girişli ve 14.5V DC çıkışlı bir Boost (Yükseltici) Converter devresidir. Yine UC3843 PWM kontrolcüsü üzerine kurulmuş bu devre, muhtemelen araç içinde 12V akü gerilimini kullanarak bir laptopu şarj etmek veya bir aküyü "float" şarj seviyesinde tutmak için tasarlanmış.

UC3843 12V to 14.5V Boost Converter Analizi​

Bu şema, karmaşık trafo sarımlarıyla uğraşmak istemeyenler için standart bir indüktör (bobin) mantığıyla çalışan, verimli bir yükseltici devresidir.

1. Devre Topolojisi ve Çalışma Mantığı​

• Giriş: 12V DC.
• Kontrolcü: UC3843. Bu entegre düşük voltajlarda (8.4V start-up) çalışabildiği için 12V sistemler için mükemmeldir.
• Yükseltme: MOSFET ile bobin (10 tur) üzerinden yapılan anahtarlama sayesinde, indüklenen yüksek voltaj FR207 hızlı diyotu üzerinden çıkışa aktarılır.
• Çıkış: 14.5V. Bu değer, bir kurşun-asit akünün tam dolum veya tampon şarj voltajıdır.

2. Kritik Bileşen Analizi​

• Zamanlama (Osilatör): 8 ve 4 numaralı bacaklar arasındaki 10k direnç ve 1nF (102) kondansatör, devrenin çalışma frekansını belirler.
• Geri Besleme (Feedback): Çıkıştaki 15k ve entegreye giden diğer dirençlerden oluşan gerilim bölücü ağ, çıkışın tam olarak 14.5V'ta sabit kalmasını sağlar.
• MOSFET Koruma: Gate ucundaki 10-24Ohm arası direnç ve paralelindeki 20V Zener diyot, MOSFET'in kararsız sürülmesini ve aşırı voltajdan yanmasını engeller.
• Akım Algılama: MOSFET'in altındaki 0.5 - 1Ohm direnç, devrenin aşırı akım çekmesini önleyerek sistemi korumaya alır.

3. Trafo / Bobin Yapısı​

• Şemada "10 B" ve "20 B" (muhtemelen Rusça Vitol - Tur anlamında) ifadeleri görülüyor.
• Bu aslında tam bir trafo değil, bir oto-trafo (autotransformer) veya çıkış sargısı eklenmiş bir bobin yapısıdır.
• 10 turluk kısım ana anahtarlamayı yaparken, eklenen 20 turluk kısım voltajın istenen seviyeye "boost" edilmesine yardımcı olur.

• Kullanım Alanı: "Araç içi laptop adaptörü yapımı" veya "Güneş panelinden 12V akü şarj kontrolcü" başlıkları altında paylaşılabilir.
• Modifikasyon: Çıkış voltajını değiştirmek isterseniz, 2 numaralı bacağa bağlı olan 15k direnç yerine bir trimpot ekleyerek ayarlı bir güç kaynağına dönüştürebilirsiniz.
• Soğutma: MOSFET ve çıkış diyotu (FR207) kompakt görünse de, yüksek akımlarda ısınacaktır. Küçük bir soğutucu eklenmesi devrenin ömrünü uzatır.

 

[guclusat]

Forum İçin Teknik Veriler ve Görsel Analiz​

• Verimlilik (KPI): Şemadaki nota göre verimlilik %90 civarındadır ve voltaj/akım dalgalanması (ripple) %1-2 seviyesini geçmemektedir.
• Trafo (Tr1): Görselde görülen devasa PQ3225 nüve, bu güç seviyelerinde (yaklaşık 100W) doyuma girmeden rahatça çalışabilir.
• Soğutma: Bitmiş kartta MOSFET ve çıkış diyotlarının soğutucuya bağlanmadığı görülüyor; ancak 3A tam yükte bu parçaların mutlaka uygun bir alüminyum soğutucuya monte edilmesi gerekir.

Uygulama Notları​

• Çıkış: 33.3V / 3.0A olarak etiketlenmiş. Bu, seri bağlı güçlü LED modüllerini beslemek için standart bir değerdir.
• Ayarlanabilirlik: Kart üzerindeki çok turlu (multi-turn) potansiyometre ile çıkış akımı ihtiyaca göre hassas bir şekilde kalibre edilebilir.

 

[guclusat]

DC-DC Converter mantığında, girişi değişken (80V - 100V DC arası), çıkışı ise sabit 12V 5A (60W) olan bir düşürücü (Buck) veya izoleli Flyback devresi lazım olduğu yerlerde
Giriş voltaj aralığı (80-100V), standart bir UC3843 devresi için oldukça avantajlıdır çünkü 220V AC doğrultulduğunda oluşan 310V DC'ye göre komponentler (özellikle MOSFET) çok daha az zorlanır.

İşte bu revize için yapmanız gereken kritik değişiklikler:

1. Entegre Beslemesi (VCC Hattı)​

UC384x serisi genellikle 12V-30V arasında çalışır. Girişiniz 80V-100V olduğu için:

• Start-up Direnci: Şemadaki R9, R10, R17 gibi yüksek değerli dirençleri küçültmeniz gerekir. 80V giriş için yaklaşık 10k - 15k / 2W bir direnç üzerinden entegrenin 7. bacağına (VCC) besleme verebilirsiniz.
• Besleme Zeneri: Entegre beslemesini korumak için 7. bacak ile şase arasına 18V veya 20V'luk bir Zener diyot eklemek çok daha güvenli olacaktır.

2. MOSFET Seçimi​

• 100V giriş için 200V-250V dayanımlı bir MOSFET yeterli olacaktır (örneğin IRFP250 veya IRFB4227).
• RDSon değeri düşük bir MOSFET seçerseniz (0.1 Ohm altı), 5 Amper çıkışta ısınma sorunu yaşamazsınız.

3. Trafo (T1) Sarım Oranı​

Giriş 80-100V, çıkış 12V olduğu için sarım oranını yaklaşık 5:1 veya 6:1 civarında tutmak verimi artırır.

• ETD29 Nüve: 60W (12V 5A) için ETD29 fazlasıyla yeterlidir.
• Primer: Yaklaşık 30-35 tur (Giriş voltajı düştüğü için tur sayısı azalır).
• Sekonder: 6-7 tur (12V için). 5 Amper için sekonderi tek kalın tel yerine, birkaç ince teli paralel sararak (Litz teli mantığı) "Skin Effect"ten kaçınmanızı öneririm.

4. Geri Besleme (Feedback)​

Paylaştığınız son şemadaki TL431 yapısını aynen kullanabilirsiniz. 12V çıkış için direnç değerleri şu şekilde olmalıdır:

• R15: 11k
• R14: 2.8k veya 3k (İnce ayar için araya trimpot ekleyebilirsiniz).

Teknik Tavsiye:​

Giriş voltajınız 80V-100V gibi nispeten "orta" bir seviyede olduğu için, eğer izolasyon (primer-sekonder ayrımı) çok kritik değilse, trafo yerine sadece bir bobin kullanarak "Buck Converter" topolojisini de düşünebilirsiniz. Ancak güvenlik ve kararlılık için trafolu (Flyback) yapı her zaman daha profesyonel bir çözümdür.