Alapvető munka
Most ezen az IC -ben sok fontos építőeleme van. Van egy feszültségerősítő, majd egy analóg szorzó és elválasztó, egy áramerősítő és egy PWM, amely rögzített frekvencián fut.
Van egy kapu-illesztőprogramunk is, amely jól működik a Power MOSFET-ekkel, majd egy 7,5 V-os referenciával, valami vonal előrejelzővel, terhelés-engedélyezhető összehasonlítóval, alacsony ellátási detektorral és egy túláram-összehasonlítóval.
Tehát ez az IC az átlagos áramkép-vezérlésnek nevezett valami felhasználásával működik. Ez azt jelenti, hogy az áramot úgy szabályozza, hogy a frekvenciát rögzítse, de gondoskodik arról, hogy a rendszer stabil maradjon, és a torzulás alacsony maradjon.
Most, ha ezt összehasonlítjuk a csúcsáram-üzemmód vezérléssel, akkor az átlagos típus jobban néz ki, mert a bemeneti áram hullámformáját szinuszosnak tartja anélkül, hogy lejtős kompenzációra lenne szükség, és anélkül, hogy túl érzékeny lenne a zajtermékekre.
Ennek az IC -nek nagy referenciakor feszültsége és erős oszcillátor jele van, így a zaj nem befolyásolja könnyen. Ugyanakkor azért is, mert gyors PWM -áramkörrel rendelkezik, 200 kHz feletti váltási frekvenciákon működhet, ami meglehetősen magas.
Most felhasználhatjuk azt mind az egyfázisú, mind a háromfázisú rendszerekben, és képes kezelni a bemeneti feszültségeket 75 V-tól 275 V-ig, miközben az AC vonalfrekvenciákkal is 50 Hz-től 400Hz-ig is dolgozik.
Egy másik jó tulajdonság az, hogy amikor az IC elindul, nem vonzza be sok energiát, tehát a táplálék táplálékát nem terheli túl.
A csomagolásról ez az IC 16 tűs műanyag és kerámia merülési (kettős on-line csomag) verziókban érkezik, és vannak felületi felszerelések is. Tehát összességében egy nagyon hasznos IC a teljesítménytényező korrekciójának megfelelő megvalósításához!
Részletes leírás
Ez az UC3854 IC segít az aktív teljesítménytényező korrekciójának elvégzésében olyan rendszerekben, ahol egyébként nem szinusoid áramot vonnánk ki egy szinuszos erővonalból. Tehát ez az IC gondoskodik arról, hogy a rendszer a lehető legjobb módon húzza a hatalmat a vonalból, miközben a vonaláram -torzítást a lehető legkisebben tartja, oké?
Ennek elérése érdekében az IC-ben az átlagos üzemmód-vezérlés van, és ez az, hogy ez megőrzi az aktuális vezérlőt rögzített frekvenciát, de ugyanakkor jó stabilitást és alacsony torzulást is biztosít.
A jó dolog az átlagos üzemmód -vezérlésnél az, hogy lehetővé teszi a fokozatos stádium mozgását a folyamatos és a szakaszos mód között anélkül, hogy bármilyen teljesítményproblémát okozna.
De ha a csúcsáram -üzemmódot használtuk volna, akkor lefelé kompenzációra lenne szükségünk, és mégis nem lenne képes fenntartani a tökéletes szinuszos vonaláramot. Plusz a csúcsáram -üzemmód inkább reagál a zajátmenetekre, de az átlagos áram üzemmódot nem befolyásolja, rendben?
Most ennek az UC3854 IC -nek mindent tartalmaz, amelyben olyan tápegységet kell készítenünk, amely optimálisan kinyerheti az áramot az elektromos vezetékből, miközben a vonal áramát a minimumig tartja.
Tehát itt van egy feszültségerősítő, egy analóg szorzó és elválasztó, egy áramerősítő, valamint egy rögzített frekvenciájú PWM.
De várjon, ennek az IC-nek van egy kapu-illesztőprogramja is, amely teljesen kompatibilis a Power MOSFET-ekkel, egy 7,5 V-os referenciával, egy vonal előrejelzőjével, egy terhelés-engedélyezhető összehasonlítóval, egy alacsony ellátás-detektorral és egy túláram-összehasonlítóval.
Tehát minden, amire szükségünk van az aktív teljesítménytényező korrekcióhoz, már benne van, így ez az IC szuper hasznos a hatékony tápegységek megtervezéséhez.
Ennek az UC3854 IC -nek van minden olyan áramköre, amelyben szükségünk van egy teljesítménytényező korrektor irányításához, igaz? Most ezt az IC -t elsősorban az átlagos aktuális üzemmódvezérléssel való munkavégzésre tervezték, de jó dolog az, hogy azt is használhatjuk, ha akarjuk. Tehát ez elég rugalmas.
Blokkdiagram
Alulfeszültség-zárolás és engedélyezési komparátorok
Ha megnézzük a blokkdiagramot, a bal felső sarokban, két fontos dolgot látunk-az alulfeszültség-lezárási összehasonlító és az engedélyezési összehasonlító. Ennek a kettőnek mindkettőnek 'igaz' állapotban kell lennie, hogy az IC kezdjen működni, oké?
Feszültséghiba erősítő és lágy indító funkció
Ezután megvan a feszültséghiba erősítője, amelynek fordított bemenete a PIN VSENSE -hez vezet. Most a diagramban néhány diódát látunk a feszültséghiba erősítő körül, de ezek a diódák csak ott vannak, hogy megértsék, hogyan működnek a belső áramkörök. Nem tényleges diódák.
Mi van a hibaerősítő nem invertáló bemenetével? Általában egy 7,5 V-os DC referenciához kapcsolódik, de a lágy induláshoz is használják.
Tehát mi történik, amikor az áramkör elindul, ez a beállítás lehetővé teszi a feszültségvezérlő hurok működését, mielőtt a kimeneti feszültség elérné a végső szintet.
Ilyen módon nem kapjuk meg azt a bosszantó bekapcsolási túllépést, amely sok tápegységnek van.
Ezután van egy másik ideális dióda a VSense és a hibaerősítő beadódó bemenete közötti diagramban, de csak ott van, hogy megtisztítsák a zavart - a tényleges áramkörben nincs extra dióda. Ehelyett az IC -ben mindezt differenciális erősítőkkel végezzük. Ezenkívül van egy belső áramforrásunk, amely feltöltheti a lágy indítású időzítő kondenzátort.
Szorzó funkció
Most beszéljünk a szorzóról. A feszültséghiba erősítő kimenete elérhető a VAOUT PIN -n, és ez a szorzó bemeneteinek egyike.
A szorzó másik bemenete az IAC, amely a bemeneti egyenirányítókból származik, és elősegíti a hullám alakjának programozását. Ezt az IAC tűt belsőleg 6 V -os hőmérsékleten tartják, és aktuális bemenetként működik.
Akkor van VFF, amely a FeedForward bemenet, és az IC -ben az értéke négyzetbe kerül, mielőtt a szorzó elválasztó bemenetére megyünk.
Egy másik dolog, ami a szorzóba kerül, az ISET, amely a PIN RSET -ből származik, és elősegíti a maximális kimeneti áram beállítását.
Most mi jön ki a szorzóból? Az IMO áram, amely a PIN Multout-ból áramlik, és ez kapcsolódik az aktuális hibaerősítő nem invertáló bemenetéhez.
Aktuális vezérlés és impulzusszélesség modulációja
Most az aktuális erősítő invertáló bemenete csatlakozik a PIN -izense -hez, és kimenete a PWM -összehasonlítóhoz kerül, ahol összehasonlítja a CT PIN -es oszcillátor rámpák jelével.
Az oszcillátor és az összehasonlító ezután vezérli a Set-RESET flip-flop-ot, amely viszont a GTDRV PIN-kódnál vezet.
A Power MOSFET -ek védelme érdekében az IC kimeneti feszültségét belsőleg 15 V -ra szorítják, így nem végezzük el a MOSFET kapukat.
Csúcsáram -határ- és tápegység csatlakozások
A biztonság érdekében van egy sürgősségi csúcsáram -határfüggvény, amelyet a PIN PKLMT vezérel. Ha ezt a csapot kissé a föld alá húzza, akkor az impulzusok azonnal kikapcsolják.
Végül megvan a referencia feszültség kimenete a PIN VREF -en, és a bemeneti feszültség a VCC PIN -kódhoz vezet.
Alkalmazási információk
Oké, tehát ezt az IC-t elsősorban az AC-DC tápegységekben használják, ahol aktív teljesítmény-faktor korrekcióra (PFC) van szükségünk egy univerzális AC vonalból. Ez azt jelenti, hogy felhasználhatjuk azokat a rendszerekben, ahol a bemeneti feszültség nagyon eltérő lehet, de továbbra is meg kell győződnünk arról, hogy a teljesítménytényező magas marad, és a bemeneti áram harmonikája alacsony, rendben?
Most olyan alkalmazások, amelyek ezt az UC3854 IC-t használják, általában a D osztályú berendezések bemeneti aktuális harmonikus szabványait követik, amelyek az EN61000-3-2 része.
Ez egy fontos szabvány azoknak a tápegységeknek, amelyek 75W feletti teljesítménytermesztése van, tehát ha valami ilyesmit tervezünk, akkor ez az IC segít nekünk a harmonikus torzítási határok elérésében extra gond nélkül.
Ha ellenőrizzük ennek az IC -nek a teljesítményét egy 250W -os teljesítménytényező -korrekciós áramkörben, akkor láthatjuk, hogy azt egy precíziós PFC és THD mérő eszköz segítségével megfelelően teszteltük.
Az eredmények? A teljesítménytényező 0,999 volt, ami szinte tökéletes, és a teljes harmonikus torzulás (THD) mindössze 3,81%volt. Ezeket az értékeket a vonal frekvenciájának 50. harmonikájáig mértük, névleges bemeneti feszültség és teljes terhelés mellett. Tehát ez azt mondja nekünk, hogy ez az IC valóban segíthet nekünk a tiszta és hatékony energiaátalakítás megszerzésében.
Tipikus alkalmazás (PFC áramköri rajz)
Ha megnézzük a fenti ábrát, akkor egy tipikus alkalmazási áramkört látunk, ahol az UC3854 IC -t nagy teljesítménytényező és nagy hatékonyságú előregulátorként használják.
Szóval hogyan épül ez? Két fő szakasz van ebben az áramkörben:
- Az UC3854 körül épített vezérlőáramkör.
- Az a teljesítményszakasz, amely valóban kezeli az energiaváltást.
Most itt az energia szakasz egy Boost Converter, és az induktor a benne lévő folyamatos vezetőképes módban (CCM) működik.
Ez azt jelenti, hogy a vámciklus a bemeneti feszültség és a kimeneti feszültség arányától függ, rendben? De a jó dolog az, mert az induktor folyamatos módban működik, így a bemeneti áram hulláma a kapcsolási frekvencián alacsony marad.
Ez azt jelenti, hogy kevesebb zajt kapunk az elektromos vezetéken, ami fontos az EMI -megfelelés szempontjából.
Most az egyik fontos dolog ebben az áramkörben az, hogy a kimeneti feszültségnek mindig magasabbnak kell lennie, mint a legmagasabb várt AC bemeneti feszültség csúcsfeszültsége. Tehát gondosan ki kell választanunk az összes alkatrészt, ügyelve arra, hogy probléma nélkül kezeljék -e a feszültség besorolását.
Teljes terhelés esetén ez az előregítő áramkör 0,99 teljesítménytényezőt ér el, függetlenül attól, hogy milyen a bemeneti energiafeszültség, mindaddig, amíg 80 V és 260 V RMS között marad. Ez azt jelenti, hogy még ha a bemeneti feszültség megváltozik is, az áramkör továbbra is hatékonyan javítja a teljesítménytényezőt.
Most, ha magasabb teljesítményszintre van szüksége, akkor továbbra is használhatja ugyanazt az áramkört, de lehet, hogy kis változtatásokat kell végrehajtania a teljesítmény szakaszában. Tehát nem kell mindent átalakítania a semmiből, csak néhány dolgot módosítson a magasabb energiaigények kezelésére.
Tervezési követelmények
A fenti PFC áramköri tervezési példához a paramétereket az alábbi 1. táblázatban szereplő paramétereket használjuk a bemeneti paraméterekként.
Átfogó tervezési folyamat
Az áramkör vezérlő szakaszában lévő Power MOSFET kapu a PWM impulzusokat (GTDRV) kapja az UC3854 -ről. A chip négy különböző bemenete együtt működik, hogy egyidejűleg szabályozza a kimenet vámciklusát.
Ebben a kialakításban hozzáadott kiegészítő típusú ellenőrzéseket kínálnak. Segédként szolgálnak a kapcsoló teljesítményű MOSFET -ek meghatározott átmeneti helyzeteivel szemben.
Védelmi bemenetek
Most beszélünk az IC védelmi bemeneteiről. Ezek azért fontosak, mert segítenek az áramkörnek a problémák, a bekapcsolási késések vagy a túláramok esetében történő szabályozásában, rendben.
ENA (engedélyezési) PIN -kód
Most itt van az ENA PIN, amely az Engedélyezésre vonatkozik. Ennek a PIN -nek el kell érnie a 2,5 V -ot, mielőtt a VREF és a GTDRV kimenetek bekapcsolódnának. Tehát ez azt jelenti, hogy ezt a PIN -kódot használhatjuk a kapu meghajtó leállításához, ha valami rosszul fordul elő, vagy felhasználhatjuk az indítás késleltetésére, amikor az áramkör először fellép.
De van még. Ennek a PIN-nek egy hiszterézis rése 200 mV, amely elősegíti a zaj miatti szabálytalan váltást vagy a nem kívánt fordulókat. Tehát amint átlépte a 2,5 V -ot, addig marad, amíg a feszültség 2,3 V alá nem esik, így a művelet stabilabb, rendben.
Az IC -ben alulfeszültség védelme is van, amely közvetlenül a VCC -n működik. Az IC bekapcsol, amikor a VCC eléri a 16 V -ot, és kikapcsol, ha a VCC 10 V alá esik. Ez azt jelenti, hogy ha a tápegység feszültsége túl alacsonyra csökken, akkor az IC automatikusan leáll, hogy megakadályozza a hibát.
De ha nem az ENA PIN-kódot használjuk, akkor 100 kilo-ohm ellenállással kell csatlakoztatnunk a VCC-hez. Ellenkező esetben lebeghet és nem kívánt viselkedést okozhat.
SS (puha indítás) PIN
Ezután az SS PIN -re költözünk, amely a puha indítás mellett áll. Ellenőrzi, hogy az áramkör milyen gyorsan kezdődik azáltal, hogy csökkenti a hibaerősítő referencia feszültségét az indítás során.
Általában, ha az SS PIN -kódot nyitva hagyjuk, akkor a referencia feszültség 7,5 V -os marad. De ha egy kondenzátor CSS -t csatlakoztatunk az SS -től a földig, akkor az IC belsejében lévő belső áramforrás lassan tölti fel ezt a kondenzátort.
A töltési áram kb. 14 milliamps, tehát a kondenzátor lineárisan tölti fel 0 V -tól 7,5 V -ig. Ez az idő, hogy ennek megtörténjen, ez a képlet adja meg.
Puha kezdési idő = 0,54 * CSS a mikrofarádok másodpercben
Ez azt jelenti, hogy ha nagyobb kondenzátort használunk, akkor az indítási idő hosszabb lesz, így az áramkör zökkenőmentesen bekapcsol, ahelyett, hogy hirtelen teljes feszültségre ugrik, rendben.
PKLMT (csúcsáram -határ) PIN
Most eljutunk a PKLMT -hez, amely a csúcsáram -határértéket képviseli. Ez a PIN -kód nagyon fontos, mert beállítja azt a maximális áramot, hogy a MOSFET teljesítménye megengedje.
Tegyük fel, hogy az áramköri ábrán látható ellenállás elválasztót használjuk. Itt van, ami történik.
A PKLMT csapnál a feszültség eléri a 0 V -ot, amikor a feszültségcsökkenés az aktuális érzékelő ellenálláson:
7,5 Volt * 2 K / 10 K = 1,5 Volt
Ha 0,25 ohm -os áramérzési ellenállást használunk, akkor ez az 1,5 voltos csepp megfelel a következőknek:
Áram i = 1,5 / 0,25 ohm = 6 amperes
Tehát ez azt jelenti, hogy a maximális áram 6 amperre korlátozódik, OK.
De még egy dolog. A TI azt javasolja, hogy csatlakoztassunk egy bypass kondenzátort a PKLMT -től a földig. Miért. Mivel ez elősegíti a magas frekvenciájú zaj kiszűrését, annak ellenőrzése érdekében, hogy az aktuális határdetektálás pontosan működik, és a nem kívánt zajcsövek nem befolyásolják.
Vezérlő bemenetek
VSENSE (kimeneti egyenáramú érzék)
Oké, most a vsense PIN -ről beszélünk. Ezt a tűt használják a kimeneti DC feszültség érzékelésére. Ennek a bemenetnek a küszöbfeszültsége 7,5 volt, és a bemeneti torzítási áram általában 50 nanoamper.
Ha ellenőrizzük az áramköri diagramban szereplő értékeket, akkor látjuk, hogy azok a 400 V -os kimeneti feszültségen alapulnak. Ebben az áramkörben a feszültség erősítő állandó alacsony frekvenciájú nyereséggel működik, hogy a kimeneti ingadozások minimálisak maradjanak.
Találunk egy 47 Nanofarad visszacsatoló kondenzátort is, amely egy 15 Hertz pólust hoz létre a feszültséghurokban. Miért van szükségünk erre? Mivel megakadályozza, hogy a 120 Hertz fodrozódás befolyásolja a bemeneti áramot, így a művelet stabilabbá válik, rendben.
IAC (vonal hullámforma)
Most mozogjunk az IAC PIN -re. Mit csinál? Segít annak biztosításában, hogy a vonaláram hullámforma ugyanolyan formát követ, mint a vonal feszültségét.
Tehát hogyan működik? Ebbe a csapba egy kis mintát adnak az elektromos vezeték feszültségének hullámformájáról. Az IC -ben ezt a jelet megszorozzuk a feszültség erősítő kimenetével a belső szorzóban. Az eredmény egy referenciajel, amelyet az aktuális vezérlőhurok használ, OK.
De itt van valami fontos. Ez a bemenet nem feszültségbemenet, hanem árambemenet, ezért hívjuk IAC -nak.
Most hogyan állíthatjuk be ezt az áramot? Rezisztencia-elválasztót használunk 220 kilo-ohm-os és 910 kilo-ohmmal. Az IAC tűnél lévő feszültség belsőleg 6 voltra van rögzítve. Tehát ezeket az ellenállásokat úgy választják meg, hogy az IAC -ba áramló áram nullánál kezdődik minden nulla keresztezésnél, és a hullámforma csúcsán kb. 400 mikroamperát ér el.
A következő képleteket használjuk ezen ellenállási értékek kiszámításához:
RAC = VPK / IACPK
Ami ad nekünk
RAC = (260 volt AC * √2) / 400 mikroamperes = 910 kilo-ohm
ahol a VPK a csúcsvonal feszültsége.
Most kiszámoljuk az RREF -et:
Rref = Rac / 4
Tehát, rref = 220 kilo-ohm
