Osnovno delo
Zdaj imamo znotraj tega IC -ja veliko pomembnih gradnikov. Obstaja ojačevalnik napetosti, nato analogni množitelj in delilnik, trenutni ojačevalnik in PWM, ki deluje s fiksno frekvenco.
Imamo tudi gonilnika vrat, ki dobro deluje z Power MOSFET-ji, nato 7,5V referenco, nekaj, kar se imenuje predvidevalnik linije, primerjalnik, ki ga omogoča obremenitev, detektor z nizko oskrbo in primerjalnim primerjalnim tokom.
Torej ta IC deluje z uporabo nečesa, kar se imenuje povprečni nadzor trenutnega načina. To pomeni, da nadzoruje tok tako, da ohranja frekvenco fiksirano, hkrati pa zagotavlja, da sistem ostane stabilen in izkrivljanje ostane nizko.
Če to primerjamo s kontrolo največjega trenutnega načina, potem je povprečna vrsta videti bolje, ker ohranja vhodno tokovno valovno obliko pravilno sinusoidno, ne da bi potrebovali kompenzacijo naklona in ne da bi bili preveč občutljivi na šume.
Ta IC ima visoko referenčno napetost in močan signal oscilatorja, tako da nanj ne vpliva zlahka. Tudi zato, ker ima hitro vezje PWM, lahko deluje pri preklapljanju frekvenc nad 200kHz, kar je precej visok.
Zdaj ga lahko uporabimo v enofaznih in trifaznih sistemih in lahko obvlada vhodne napetosti od 75V do 275 V, hkrati pa deluje tudi z izmeničnimi frekvencami od 50Hz do 400Hz.
Druga lepa lastnost je, da ko se IC začne, ne pritegne veliko moči, zato se napajanje, ki ga napaja, ne preobremeni.
Ko gre za embalažo, je ta IC na voljo v 16-pinskih plastičnih in keramičnih dip (dvojnih in-linijskih paketih) različicah, na voljo pa so tudi možnosti površine. Torej na splošno precej uporaben IC za pravilno delo popravljanje moči FACTOR!
Podroben opis
Ta UC3854 IC nam pomaga pri popravljanju aktivnega faktorja moči v sistemih, kjer drugače, bi imeli nesinusoidni tok, ki se črpa iz sinusoidne daljnovoda. Torej ta IC poskrbi, da sistem na najboljši možni način potegne moč iz črte, hkrati pa ohranja popačenje toka čim manjše, v redu?
Da bi to dosegli, imamo v tem IC-ju povprečno kontrolo trenutnega načina, in to je, da ohranja trenutni nadzor s fiksno frekvenco, hkrati pa zagotavlja tudi dobro stabilnost in nizko popačenje.
Dobra stvar pri povprečnem nadzoru trenutnega načina je, da omogoča premikanje stopnje med neprekinjenim načinom in prekinitvijo načina, ne da bi povzročil težave z zmogljivostjo.
Če pa bi uporabili način največjega trenutnega, bi potrebovali kompenzacijo naklona in še vedno ne bi mogli vzdrževati popolnega sinusoidnega linijskega toka. Plus največji način trenutnega načina se bolj reagira na prehodne hrupe, vendar povprečni trenutni način ne vpliva veliko, v redu?
Zdaj ima ta UC3854 IC vse v sebi, da moramo narediti napajanje, ki lahko optimalno izvleče tok iz daljnovoda, hkrati pa ohranja izkrivljanje linijskega toka na minimum.
Torej imamo tukaj ojačevalnik napetosti, analogni množitelj in delilnik, trenutni ojačevalnik in tudi PWM s fiksno frekvenco, vse znotraj tega posameznega IC.
Toda počakaj, ta IC ima tudi gonilnik vrat, ki je popolnoma združljiv s Power MOSFETS, 7,5 V referenco, predvidevanjem linije, primerjalnikom, ki ga je omogočil obremenitev, detektor z nizko ponudbo in primerjalnim primerjalnim tokom.
Torej je vse, kar potrebujemo za korekcijo aktivnega faktorja moči, že v notranjosti, zato je ta IC zelo uporaben za oblikovanje učinkovitih napajalnikov.
Ta UC3854 IC ima v notranjosti vsa vezja, ki jih moramo nadzorovati korektor faktorja moči, kajne? Zdaj je ta IC zasnovan predvsem tako, da deluje s povprečnim trenutnim nadzorom načina, vendar je dobro, da ga lahko uporabimo tudi z različnimi topologijami moči in nadzornimi metodami, če želimo. Torej je precej prilagodljiv.
Blok diagram
Premajhna zaklepanja in omogočajo primerjalnikom
Če pogledamo diagram bloka, v zgornjem levem kotu vidimo dve pomembni stvari-primerjalnik za zaklepanje premajhne napetosti in primerjalnik Enable. Ta dva morata biti v 'resničnem' stanju, da bo IC začel delovati, v redu?
Ojačevalnik napak na napetosti in funkcija mehkega zagona
Nato imamo ojačevalnik napak na napetosti, katerega pretvorbe vhod gre v Pin vSense. Zdaj na diagramu vidimo nekaj diod okoli ojačevalnika napetostnih napak, vendar so te diode ravno tam, da nam pomagajo razumeti, kako delujejo notranja vezja. V notranjosti niso dejanske diode.
Kaj pa neobremenjen vhod ojačevalnika napak? Običajno se poveže s 7,5 V referenco DC, vendar se uporablja tudi za mehko zagon.
Torej, ko se vezje zažene, ta nastavitev omogoča, da se krmilna zanka napetosti začne delovati, preden izhodna napetost doseže končno raven.
Tako ne dobimo tako motečega vklopa, ki ga ima veliko napajalnikov.
Potem je na diagramu med VSense in pretvornim vhodom ojačevalnika napak še ena idealna dioda, vendar je samo tam, da se očistijo, da v dejanskem vezju ni dodatnega padca diode. Namesto tega znotraj IC vse to počnemo z uporabo diferencialnih ojačevalnikov. Prav tako imamo notranji tokovni vir za polnjenje kondenzatorja mehkega zagona.
Funkcionalnost multiplikatorja
Zdaj pa se pogovorimo o multiplikatorju. Izhod ojačevalnika napetostnih napak je na voljo na Pin Vaout in to je tudi eden od vhodov v množitelj.
Drug vhod v množitelj je IAC, ki prihaja iz vhodnih usmernikov in pomaga pri programiranju oblike valov. Ta IAC PIN se notranje hrani pri 6V in deluje kot trenutni vložek.
Potem imamo VFF, ki je vhod Feedforward in znotraj IC -ja se njegova vrednost na kvadrat, preden se odpravite do delitvenega vhoda multiplikatorja.
Druga stvar, ki sega v množitelj, je ISET, ki prihaja iz Pin RSet, in pomaga nastaviti največji izhodni tok.
Kaj zdaj izhaja iz množilca? IMO tok, ki teče iz zatičenja pin in ta se povezuje z neobveznim vhodom trenutnega ojačevalnika napak.
Modulacija toka krmiljenja in širine impulza
Zdaj je pretvorljivi vhod trenutnega ojačevalnika povezan s pin iSense, njegov izhod pa sega v primerjalnik PWM, kjer se v primerjavi s signalom osilatorja rampe iz Pin CT.
Oscilator in primerjalnik nato nadzirata flip-flop nastavitvenega nabora, kar posledično poganja izhod z visokim tokom na PIN GTDRV.
Zdaj za zaščito moči MOSFET je izhodna napetost IC vklopljena notranje na 15V, zato ne na koncu pretiravamo z vrati MOSFET.
Najvišja meja toka in napajanja
Zaradi varnosti obstaja funkcija omejitve toka v sili, ki jo nadzira PIN PKLMT. Če se ta zatič potegne nekoliko pod zemljo, se izhodni impulz takoj izklopi.
Končno imamo izhod referenčne napetosti na pin VREF in vhodna napetost gre za Pin VCC.
Informacije o prijavi
V redu, zato se ta IC uporablja predvsem v napajanju z AC-DC, kjer potrebujemo aktivno korekcijo faktorja moči (PFC) iz univerzalne AC linije. To pomeni, da ga lahko uporabimo v sistemih, kjer se lahko vhodna napetost zelo razlikuje, vendar moramo še vedno zagotoviti, da faktor moči ostane visok in da vhodne tokovni harmoniki ostanejo nizki, v redu?
Zdaj aplikacije, ki uporabljajo to UC3854 IC, običajno sledijo standardom harmonike v vnosu opreme razreda D, kar je del EN61000-3-2.
To je pomemben standard za napajalnike, ki imajo nazivno moč nad 75W, tako da, če oblikujemo kaj takega, nam ta IC pomaga pri izpolnjevanju teh harmoničnih omejitev popačenja brez dodatnih težav.
Če preverimo zmogljivost tega IC -ja v korekcijskem vezju 250W moči, potem lahko vidimo, da je bil pravilno preizkušen z natančnim merilnim instrumentom PFC in THD.
Rezultati? Faktor moči je bil 0,999, kar je skoraj popolno in skupno harmonično popačenje (THD) le 3,81%. Te vrednosti so bile izmerjene do 50. harmonike linijske frekvence, pri nazivni vhodni napetosti in polnem obremenitvi. Tako nam to pove, da nam lahko ta IC resnično pomaga, da dobimo čisto in učinkovito pretvorbo moči.
Tipična uporaba (diagram vezja PFC)
Če pogledamo zgornjo sliko, vidimo tipično aplikacijsko vezje, kjer se UC3854 IC uporablja kot predpogoji z visoko močjo in visoko učinkovitostjo.
Torej, kako je to zgrajeno? V tem vezju imamo dva glavna odseka:
- Krmilni vezje, ki je zgrajeno okoli UC3854.
- Oddelek za moč, ki dejansko obravnava pretvorbo moči.
Zdaj je razdelek o napajanju pretvornik za povečanje in induktor znotraj njega deluje v načinu neprekinjene prevodnosti (CCM).
Kaj to pomeni, da bo delovni cikel odvisen od razmerja vhodne napetosti in izhodne napetosti, v redu? Toda dobra stvar je, ker induktor deluje v neprekinjenem načinu, zato vhodni tok valovanja pri frekvenci stikala ostane nizka.
To pomeni, da na daljnovodu dobimo manj hrupa, kar je pomembno za skladnost EMI.
Zdaj je ena pomembna stvar v tem vezju, da mora biti izhodna napetost vedno višja od največje napetosti najvišje pričakovane vhodne napetosti AC. Zato moramo natančno izbrati vse komponente in se prepričajte, da lahko brez kakršnih koli težav obravnavajo napetostne ocene.
Pri popolni obremenitvi to predhodno vezje doseže faktor moči 0,99, ne glede na to, kakšna je napetost vhodne daljnovoda, dokler ostane med 80 do 260 V RMS. To pomeni, da tudi če se vhodna napetost spremeni, vezje še vedno učinkovito popravlja faktor moči.
Če potrebujete višjo raven moči, potem lahko še vedno uporabite to isto vezje, vendar boste morda morali narediti majhne spremembe v stopnji moči. Zato vam ni treba prenoviti vsega iz nič, le popraviti nekaj stvari, da obravnavate zahteve z večjo močjo.
Oblikovne zahteve
Za zgornji prikazani primer PFC vezja bomo uporabili parametre, kot je navedeno v naslednji tabeli 1 kot vhodne parametre.
Celovit postopek oblikovanja
Vrata moči MOSFET v kontrolni fazi vezja sprejema PWM impulze (GTDRV) iz UC3854. Štirje različni vhodi v čip sodelujejo skupaj, da sočasno uravnavajo delovni cikel tega izhoda.
V tej zasnovi so na voljo dodane kontrole pomožne vrste. Služijo kot zaščita pred določenimi prehodnimi situacijami za stikalne moči MOSFET.
Zaščitni vhodi
Zdaj govorimo o vnosih zaščite v tem IC. Te so pomembne, ker nam pomagajo nadzorovati vezje v primeru težav, zamud v napajanju ali prekomerne tožbe v redu.
ENA (omogoči) PIN
Zdaj imamo tu zatič ENA, ki pomeni Enable. Ta zatič mora doseči 2,5 V, preden se lahko vklopijo izhodi VREF in GTDRV. Torej to pomeni, da lahko s tem zatičkom izklopimo pogon vrat, če gre kaj narobe ali pa ga lahko uporabimo za odložitev zagona, ko se vezje najprej poveča.
Vendar je še več. Ta zatič ima vrzel histereze 200 mV, kar pomaga preprečiti zmotno preklapljanje ali neželene zavoje zaradi hrupa. Ko prečka 2,5 V, bo ostal vklopljen, dokler napetost ne pade pod 2,3 V, zaradi česar je operacija bolj stabilna, v redu.
V IC imamo tudi podkrepljeno zaščito, ki neposredno deluje na VCC. IC se bo vklopil, ko VCC doseže 16 V in se izklopi, če VCC pade pod 10 V. To pomeni, da če se napajalna napetost pade prenizka, se bo IC samodejno izklopila, da prepreči okvaro.
Če pa ne uporabljamo zatiča ENA, ga moramo povezati z VCC s 100 kilogrami upori. V nasprotnem primeru lahko plava in povzroči neželeno vedenje.
Pin ss (mehki start)
Nato se premaknemo na pin SS, ki pomeni mehko začetek. Nadzira, kako hitro se vezje začne z zmanjšanjem referenčne napetosti ojačevalnika napak med zagonom.
Običajno, če pustimo odprt SS PIN, potem referenčna napetost ostane pri 7,5 V. Če pa priključimo kondenzator CSS iz SS na ozemljitev, bo notranji tokovni vir znotraj IC ta kondenzator napolnil počasi.
Polnilni tok je približno 14 miliamps, tako da kondenzator linearno zaračuna od 0 V do 7,5 V. Čas, potreben, da se to zgodi, je dana s to formulo.
Mehki začetni čas = 0,54 * CSS v mikrofaradah
To pomeni, da če uporabimo večji kondenzator, postane čas zagona daljši, zato se vezje nemoteno vklopi, namesto da bi nenadoma skočili na polno napetost, ok.
PKLMT (najvišja meja toka) PIN
Zdaj pridemo do PKLMT, ki pomeni največjo mejo trenutnega. Ta zatič je zelo pomemben, ker nastavi največji tok, ki ga lahko upravlja moči MOSFET.
Recimo, da uporabljamo delilnik upora, prikazan v diagramu vezja. Tukaj se zgodi.
Napetost na PKLMT PINu doseže 0 voltov, ko je napetost padca čez trenutni smiselni upor:
7,5 voltov * 2 k / 10 k = 1,5 voltov
Če uporabimo uporni upor 0,25 ohma, potem ta 1,5 -voltni padec ustreza toku:
Tok i = 1,5 / 0,25 ohmov = 6 amperov
Torej to pomeni, da je največji tok omejen na 6 amperov, v redu.
Ampak še ena stvar. TI priporoča, da priključimo obvodni kondenzator od PKLMT na ozemljitev. Zakaj. Ker to pomaga filtrirati visokofrekvenčni hrup, pri čemer zagotovite, da zaznavanje trenutnih mej deluje natančno in ne vplivajo na neželene šumenje.
Kontrolni vhodi
VSense (izhodna dc napetostna smisel)
V redu, zdaj govorimo o pin VSense. Ta zatič se uporablja za zaznavanje izhodne DC napetosti. Mejna napetost za ta vhod je 7,5 voltov, vhodni tok pristranskosti pa običajno 50 nanoamperov.
Če preverimo vrednosti v diagramu vezja, vidimo, da temeljijo na izhodni napetosti 400 voltov DC. V tem vezju napetostni ojačevalnik deluje s konstantnim nizkofrekvenčnim dobičkom, da ostanejo izhodna nihanja minimalna.
Poiščemo tudi kondenzator povratnih informacij 47 nanofarada, ki v napetostni zanki ustvari 15 Hertz pol. Zakaj to potrebujemo? Ker preprečuje, da bi 120 Hertz Ripple vplival na vhodni tok, zaradi česar je operacija bolj stabilna, v redu.
IAC (linijski valovni obliki)
Zdaj se premaknemo na Pin IAC. Kaj počne? Pomaga zagotoviti, da valovna oblika črte sledi enaki obliki kot napetost črte.
Torej, kako deluje? V ta zatič se napaja majhen vzorec valovne oblike napetosti. Znotraj IC se ta signal pomnoži z izhodom napetostnega ojačevalnika v notranjem multiplikatorju. Rezultat je referenčni signal, ki ga uporablja trenutna krmilna zanka, OK.
Toda tukaj je nekaj pomembnega. Ta vhod ni napetostni vhod, ampak trenutni vhod in zato ga imenujemo IAC.
Kako zdaj nastavimo to tok? Uporabljamo delilnik upora z 220 kilogramov in 910 kilogramov. Napetost na IAC PIN -ju je notranje pritrjena na 6 voltov. Tako so ti upori izbrani tako, da se tok, ki teče v IAC, začne od ničle na vsakem ničlo in doseže približno 400 mikroamperov na vrhuncu valovne oblike.
Za izračun teh upornih vrednosti uporabljamo naslednje formule:
RAC = VPK / IACPK
kar nam daje
RAC = (260 voltov AC * √2) / 400 mikroamperov = 910 kilogramov
kjer je VPK vršna napetost.
Zdaj izračunamo RREF z uporabo:
Rref = rac / 4
Torej, RREF = 220 kilogramov
