Основна работа
Сега в този IC имаме много важни градивни елементи. Има усилвател на напрежението, след това аналогов мултипликатор и разделител, усилвател на ток и PWM, който работи с фиксирана честота.
Имаме и драйвер на портата, който работи добре с мощни MOSFET, след това 7.5V справка, нещо, наречено линеен очаровател, сравнител, активен за натоварване, детектор с ниско съдържание на предлагане и сравнителния сравнител.
Така че този IC работи, използвайки нещо, наречено среден контрол на режим на ток. Това означава, че той контролира тока по такъв начин, който поддържа честотата фиксирана, но също така гарантира, че системата остава стабилна и изкривяването остава ниско.
Сега, ако сравним това с контрола на върховия режим на тока, тогава средният тип изглежда по-добре, защото поддържа правилно синусоидалния ток на входния ток, без да се нуждае от компенсация на наклона и без да е твърде чувствителен към шумови шипове.
Този IC има високо референтно напрежение и силен осцилатор сигнал, така че не се влияе лесно от шум. Също така, тъй като има бърза PWM верига, тя може да работи при честоти на превключване над 200kHz, което е доста високо.
Сега можем да го използваме както в еднофазни, така и в трифазни системи и може да обработва входните напрежения от 75 V до 275V, като същевременно работи с честоти на променлив ток от 50Hz до 400Hz.
Друга приятна характеристика е, че когато IC стартира, той не привлича много мощност, така че захранването за захранване не се претоварва.
Що се отнася до опаковката, този IC се предлага в 16-пинови пластмасови и керамични DIP (двоен вграден пакет) версии и има и опции за монтиране на повърхността. Така че като цяло, доста полезен IC за правилно извършване на корекцията на фактора на мощността работи!
Подробно описание
Този UC3854 IC ни помага да правим активна корекция на коефициента на мощност в системи, където в противен случай бихме имали не-сунусоидален ток, който се извлича от синусоидална мощност. Така че този IC гарантира, че системата изтегля мощността от линията по най -добрия възможен начин, като същевременно поддържа изкривяването на тока възможно най -ниско, нали?
За да постигнем това, ние имаме среден контрол на режима в този IC и това, което прави това, е, той поддържа текущата контролна фиксирана честота, но в същото време също гарантира добра стабилност и ниско изкривяване.
Хубавото на средния контрол на режима на текущия режим е, че той позволява на етапа на усилване да се движи между непрекъснат режим и прекъснат режим, без да причинява проблеми с производителността.
Но ако бяхме използвали режим на върхов ток, тогава ще се нуждаем от компенсация на наклона и все пак няма да може да поддържаме перфектен синусоидален ток на линията. Плюс пиковия режим на тока има тенденция да реагира повече на шумовите преходни процеси, но средният ток режим не се влияе много, добре?
Сега този UC3854 IC има всичко вътре в него, което трябва да направим захранване, което може да извлече ток оптимално от захранващата линия, като същевременно поддържаме линията изкривяване до минимум.
И така, тук имаме усилвател на напрежението, аналогов мултипликатор и разделител, усилвател на ток, а също и PWM с фиксирана честота в този единствен IC.
Но изчакайте, този IC има и драйвер за порта, който е напълно съвместим с Power Mosfets, 7.5V референция, извличащ линей, сравнител, активен за натоварване, детектор с ниска доставка и сравнителния сравнител.
Така че всичко, от което се нуждаем за активна корекция на коефициента на мощност, вече е вътре, което прави този IC супер полезен за проектиране на ефективни захранвания.
Този UC3854 IC има всички вериги, които трябва да контролираме коректора на коефициента на мощност, нали? Сега този IC е проектиран главно да работи със среден контрол на режима, но хубавото е, че можем да го използваме и с различни мощни топологии и методи за контрол, ако искаме. И така, тя е доста гъвкава.
Блок -диаграма
Недостатъчното блокиране и активиране на сравнителите
Ако погледнем блок-схемата, в горния ляв ъгъл, виждаме две важни неща-сравнителния сравнител за блокиране на напрежението и сравнителния сравнител. Тези две трябва да са в 'истинското' състояние, за да започна ИС да започне да работи, нали?
Усилвател на грешка в напрежението и функция на мек старт
След това имаме усилвател на грешката на напрежението, чийто инвертиращ вход отива към Pin Vsense. Сега на диаграмата виждаме някои диоди около усилвателя за грешка в напрежението, но тези диоди са просто там, за да ни помогнат да разберем как работят вътрешните вериги. Те не са действителни диоди вътре.
Ами какво ще кажете за неинвертиращия вход на усилвателя за грешка? Обикновено се свързва със 7,5V DC референция, но се използва и за мек старт.
И така, това, което се случва, е, когато веригата стартира, тази настройка позволява на контурния контур за управление на напрежението да започне да работи, преди изходното напрежение да достигне крайното си ниво.
По този начин не получаваме това досадно превишаване, което имат много захранващи доставки.
След това има друг идеален диод в диаграмата между VSENSE и инвертиращия вход на усилвателя за грешка, но е просто там, за да се изчисти объркване - няма допълнителен спад на диод в действителната верига. Вместо това, вътре в IC правим всичко това, използвайки диференциални усилватели. Също така, ние имаме вътрешен източник на ток, за да зареждаме кондензатора на меки старт.
Мултипликаторна функционалност
Сега нека поговорим за множителя. Изходът на усилвателя за грешка в напрежението е наличен на Pin Vaout и това също е един от входовете към мултипликатора.
Друг вход към мултипликара е IAC, който идва от входните токоизправители и помага да се програмира формата на вълната. Този IAC щифт се държи вътрешно на 6V и действа като текущ вход.
След това имаме VFF, който е вход за подаване и вътре в IC стойността му става квадрат, преди да отиде до входа на разделител на мултипликатора.
Друго нещо, което влиза в мултипликатора, е ISET, който идва от Pin RSET, и помага да се настрои максималният изходен ток.
Сега какво излиза от мултипликатора? IMO ток, който тече от PIN Multout и това се свързва с неинвертиращия вход на текущия усилвател за грешка.
Текуща контрола и модулация на ширината на импулса
Сега инвертиращият вход на токовия усилвател е свързан към щифта и изходът му отива към PWM сравнителя, където се сравнява със сигнала на рампата на осцилатора от PIN CT.
След това осцилаторът и сравнителният контролират наборния флип-флоп, който от своя страна задвижва изхода с висок ток при PIN GTDRV.
Сега за защита на мощните MOSFET, изходното напрежение на IC се притиска вътрешно до 15V, така че ние не в крайна сметка превишаваме портите на MOSFET.
Връзки с върхови токове и захранващи връзки
За безопасността има аварийна функция на върховия ток, която се контролира от PIN PKLMT. Ако този щифт се изтегли малко под земята, тогава изходният импулс се изключва незабавно.
Накрая имаме изход на референтното напрежение на PIN VREF и входното напрежение отива към PIN VCC.
Информация за кандидатстване
Добре, така че този IC се използва главно в AC-DC захранвания, където се нуждаем от корекция на активен фактор на мощност (PFC) от универсална променлива линия. Това означава, че можем да го използваме в системи, в които входното напрежение може да варира значително, но все пак трябва да сме сигурни, че коефициентът на мощност остава висок и хармониците на входния ток остават ниски, добре?
Сега приложенията, които използват този UC3854 IC, обикновено следват стандартите за вход на Harmonics от клас D, който е част от EN61000-3-2.
Това е важен стандарт за захранващите захранвания, които имат номинална мощност над 75W, така че ако проектираме нещо подобно, тогава този IC ни помага да посрещнем тези хармонични граници на изкривяване без допълнителна караница.
Ако проверим производителността на този IC в корекционната верига на коефициента на мощност 250W, тогава можем да видим, че той е правилно тестван с помощта на прецизен PFC и THD измервателен инструмент.
Резултатите? Коефициентът на мощност е 0,999, което е почти перфектно и общото хармонично изкривяване (THD) е едва 3,81%. Тези стойности бяха измерени до 50 -та хармоника на линейната честота при номинална входно напрежение и пълно натоварване. Така че това ни казва, че този IC наистина може да ни помогне да получим чисто и ефективно преобразуване на мощността.
Типично приложение (диаграма на PFC схема)
Ако погледнем фигурата по -горе, виждаме типична схема на приложения, където UC3854 IC се използва като предварителен фактор с висока мощност и висока ефективност.
И така, как се изгражда това? В тази верига имаме две основни секции:
- Контролната верига, която е изградена около UC3854.
- Секцията за захранване, която всъщност обработва преобразуването на мощността.
Сега секцията за захранване тук е преобразувател за усилване, а индукторът вътре работи в режим на непрекъсната проводимост (CCM).
Това означава, че работният цикъл ще зависи от съотношението на входното напрежение към изходното напрежение, нали? Но хубавото е, защото индукторът работи в непрекъснат режим, така че входният ток пулсация при честотата на превключване остава нисък.
Това означава, че получаваме по -малко шум по силовата линия, което е важно за съответствието на EMI.
Сега едно важно нещо в тази верига е, че изходното напрежение винаги трябва да бъде по -високо от върховото напрежение на най -високо очакваното променливо входно напрежение. Затова трябва да изберем внимателно всички компоненти, като се уверим, че могат да се справят с оценките на напрежението без никакъв проблем.
При пълно натоварване тази схема на предрегулатор постига коефициент на мощност от 0,99, без значение какво е напрежението на входната захранваща линия, стига да остане между 80V до 260V RMS. Това означава, че дори ако входното напрежение се промени, веригата все още коригира ефективно коефициента на мощност.
Сега, ако имате нужда от по -високо ниво на мощност, все пак можете да използвате същата верига, но може да се наложи да направите малки промени в етапа на захранване. Така че не е необходимо да препроектирате всичко от нулата, просто ощипвайте няколко неща, за да се справите с по -високите изисквания за мощност.
Изисквания за проектиране
За по -горе показания пример за проектиране на веригата PFC ще използваме параметрите, както е посочено в следната таблица 1 като входни параметри.
Изчерпателен процес на проектиране
Порталката на мощността MOSFET в контролния етап на веригата получава PWM импулсите (GTDRV) от UC3854. Четири различни входа на чипа работят заедно, за да регулират едновременния цикъл на този изход.
В този дизайн се предлагат добавени контроли на спомагателен тип. Те служат като предпазна мярка срещу специфични преходни ситуации за MOSFET за превключване на мощността.
Входове за защита
Сега говорим за входовете за защита в този IC. Те са важни, защото ни помагат да контролираме схемата в случай на проблеми, забавяне на захранването или свръхток ситуации, ОК.
Ena (активиране) щифт
Сега, тук имаме PIN ENA, който означава Anable. Този щифт трябва да достигне 2.5 V, преди изходите VREF и GTDRV да могат да се включат. Така че това означава, че можем да използваме този щифт, за да изключим задвижването на портата, ако нещо се обърка или можем да го използваме, за да забавим стартирането, когато веригата захранва първо.
Но има още. Този щифт има пропаст в хистерезис от 200 mV, което помага да се предотврати нередовно превключване или нежелани завои поради шум. Така че след като пресече 2.5 V, той ще остане, докато напрежението не падне под 2.3 V, което прави операцията по -стабилна, ОК.
Имаме и защита от напрежение вътре в IC, която директно работи във VCC. IC ще се включи, когато VCC достигне 16 V и ще се изключи, ако VCC падне под 10 V. Това означава, че ако напрежението на захранването спадне твърде ниско, тогава IC автоматично ще се изключи, за да предотврати неизправност.
Но ако не използваме щифта ENA, тогава трябва да го свържем към VCC, използвайки 100 кило-ом резистор. В противен случай може да плава и да предизвика нежелано поведение.
SS (мек старт) ПИН
След това преминаваме към SS щифт, който означава мек старт. Той контролира колко бързо започва веригата с намаляване на референтното напрежение на усилвателя на грешката по време на стартиране.
Обикновено, ако оставим SS PIN отворен, референтното напрежение остава на 7,5 V., но ако свържем кондензатор CSS от SS към земята, тогава вътрешният източник на ток вътре в ИК ще зарежда този кондензатор бавно.
Токът за зареждане е около 14 милиампа, така че кондензаторът зарежда линейно от 0 V до 7,5 V. Времето, необходимо за това, е дадено от тази формула.
Меко начално време = 0,54 * CSS в микрофаради секунди
Това означава, че ако използваме по -голям кондензатор, тогава времето за стартиране става по -дълго, карайки веригата да се включи гладко, вместо внезапно да скочи до пълно напрежение, добре.
PKLMT (PICE ток граница) ПИН
Сега идваме в PKLMT, който означава максимален ток граница. Този щифт е много важен, защото задава максималния ток, с който е позволено на мощността MOSFET да се справи.
Нека да кажем, че използваме резисторния разделител, показан на схема на веригата. Ето какво се случва.
Напрежението при PKLMT PIN достига 0 волта, когато спада на напрежението през токовия сензор резистор е:
7,5 волта * 2 k / 10 k = 1,5 волта
Ако използваме резистор от 0,25 ома ток, тогава този спад от 1,5 волта съответства на ток от:
Ток i = 1,5 / 0,25 ома = 6 ампера
Така че това означава, че максималният ток е ограничен до 6 ампера, ОК.
Но още нещо. TI препоръчва да свържем байпасен кондензатор от PKLMT към земята. Защо. Тъй като това помага да се филтрират високочестотен шум, като се уверите, че откриването на текуща граница работи точно и не се влияе от нежеланите шипове на шума.
Контролни входове
VSense (изход DC напрежение)
Добре, сега говорим за щифта на VSense. Този щифт се използва за усещане на изходното постоянен ток. Праговото напрежение за този вход е 7,5 волта, а токът на входната отклонение обикновено е 50 наноамари.
Ако проверим стойностите в диаграмата на веригата, виждаме, че те се основават на изходно напрежение от 400 волта DC. В тази верига усилвателят на напрежението работи с постоянно нискочестотно усилване, за да поддържа колебанията на изхода минимални.
Също така намираме кондензатор за обратна връзка с 47 нанофаради, който създава 15 Hertz полюс в контура на напрежението. Защо се нуждаем от това? Тъй като не позволява на 120 Hertz Ripple да повлияе на входния ток, което прави операцията по -стабилна, ОК.
IAC (Линия форма на вълната)
Сега нека да се преместим в IAC щифт. Какво прави? Той помага да се гарантира, че формата на вълна на линията следва същата форма като напрежението на линията.
И така, как работи? В този щифт се подава малка проба от вълновата форма на напрежението на захранването. Вътре в IC този сигнал се умножава по изхода на усилвателя на напрежението във вътрешния мултипликатор. Резултатът е референтен сигнал, използван от текущия контур за управление, ОК.
Но ето нещо важно. Този вход не е вход на напрежение, а ток вход и затова го наричаме IAC.
Сега как да зададем този ток? Използваме резисторен разделител с 220 кило-ома и 910 кило-ома. Напрежението на IAC щифт е вътрешно фиксирано при 6 волта. Така че тези резистори са избрани по такъв начин, че токът, който се влива в IAC, започва от нула при всеки нулев кръстовище и достига около 400 микроампера в пика на формата на вълната.
Използваме следните формули за изчисляване на тези стойности на резистора:
RAC = VPK / IACPK
което ни дава
Rac = (260 волта ac * √2) / 400 microamperes = 910 кило-ома
където VPK е върховото напрежение на линията.
Сега изчисляваме RREF, използвайки:
RREF = RAC / 4
И така, RREF = 220 кило-ома
