Põhitöö
Nüüd on selle IC sees palju olulisi ehitusplokke. Seal on pingevõimendi, seejärel analoogkordistaja ja jagaja, vooluvõimendi ja PWM, mis töötab fikseeritud sagedusel.
Meil on ka värava draiver, mis sobib hästi võimsusega MOSFETS-iga, seejärel 7,5 V viidet, midagi, mida nimetatakse liini ettevalmistajaks, koormatud võrdlus, madala tarnija detektori ja ülevoolu võrdlus.
Nii et see IC töötab, kasutades nn keskmist voolurežiimi juhtimist. See tähendab, et see kontrollib voolu sellisel viisil, mis hoiab sagedust fikseeritud, kuid tagab ka süsteemi püsimise stabiilse ja moonutused madalal.
Kui võrrelda seda praeguse voolurežiimi juhtimisega, näeb keskmine tüüp parem välja, kuna see hoiab sisendvoolu lainekuju õigesti sinusoidaalse, vajamata nõlva kompenseerimist ja ilma müra naelu suhtes liiga tundlik.
Sellel IC -l on kõrge võrdluspinge ja tugev ostsillaatori signaal, nii et müra ei mõjuta seda kergesti. Ka seetõttu, et sellel on kiire PWM -vooluahel, saab see töötada sageduste vahetamisel üle 200 kHz, mis on üsna kõrge.
Nüüd saame seda kasutada nii ühefaasilistes kui ka kolmefaasilistes süsteemides ning see saab hakkama sisendpingetega vahemikus 75 V kuni 275 V, töötades samal ajal vahelduvvoolu sagedustega ka kõikjal 50Hz kuni 400Hz.
Veel üks tore funktsioon on see, et kui IC käivitub, ei tõmba see palju energiat, nii et toiteallika toitmine ei koorma üle.
Pakendamisel on see IC 16-kontaktiline plastikust ja keraamilisest dip-i (kahesuunalisest pakendist) versioonidest ning saadaval on ka pinnale kinnitatavaid võimalusi. Nii et üldiselt on üsna kasulik IC võimsusteguri korrigeerimise korralikuks muutmiseks!
Üksikasjalik kirjeldus
See UC3854 IC aitab meil teha aktiivse võimsusteguri korrigeerimist süsteemides, kus vastasel juhul oleks meil sinusoidsest elektriliinist tõmmatud mitte-sinusoidne vool. Nii et see IC hoolitseb selle eest, et süsteem tõmbab joonelt võimsust parimal võimalikul viisil, hoides joonevoolu moonutusi võimalikult madalal, OK?
Selle saavutamiseks on meil selle IC-s keskmine režiimi juhtimine ja see, mis see on, hoiab praeguse juhtimise fikseeritud sageduse, kuid samal ajal tagab see ka hea stabiilsuse ja madala moonutuse.
Keskmise praeguse režiimi juhtimise hea asi on see, et see laseb tõukelava liikuda pideva režiimi ja katkendliku režiimi vahel, põhjustamata jõudlusprobleeme.
Kuid kui me oleksime kasutanud tipptasemel režiimi, vajaksime nõlva kompenseerimist ja siiski ei suuda see säilitada täiuslikku sinusoidaalset joone voolu. Pluss tipptasemel režiim kipub reageerima rohkem mürasiirdetele, kuid keskmine voolurežiim ei mõjuta palju, OK?
Nüüd on sellel UC3854 IC -l kõik selle sees, mis peame tegema toiteallika, mis suudab voolu optimaalselt elektriliinilt kaevandada, hoides samal ajal liini voolu moonutusi minimaalsena.
Nii et siin on meil pingevõimendi, analoogkordistaja ja jagaja, praegune võimendi ja ka fikseeritud sagedus PWM kõik selle ühe IC sees.
Kuid oodake, sellel IC-l on ka värava draiver, mis ühildub täielikult toitega MOSFETS-iga, 7,5 V-viide, liini ootuse, koormusega lubatud komparaatori, madala tarnija detektori ja ülevoolu võrdlusega.
Nii et kõik, mida vajame aktiivse võimsusteguri korrigeerimiseks, on juba sees, muutes selle IC tõhusate toiteallikate kavandamiseks ülitähtsaks.
Sellel UC3854 IC -l on kõik sees olevad vooluringid, mida peame toitefaktori korrektori juhtimiseks, eks? Nüüd on see IC peamiselt loodud töötama keskmise praeguse režiimi juhtimisega, kuid hea asi on see, et saame seda kasutada ka erinevate energiatopoloogiate ja juhtimismeetoditega. Niisiis, see on üsna paindlik.
Plokkskeem
Alapinge blokeerimine ja võrdlejad lubavad
Kui vaatame plokkskeemi, vasakus ülanurgas, näeme kahte olulist asja-alapinge lokaator ja lubage võrdlus. Need kaks peavad mõlemad olema 'tõelises' olekus, et IC tööle hakata, OK?
Pingevea võimendi ja pehme stardifunktsioon
Siis on meil pingevea võimendi, mille ümberpööramissisend läheb vSense. Nüüd, diagrammil, näeme pingevea võimendi ümber mõnda dioodi, kuid need dioodid on lihtsalt selleks, et aidata meil mõista, kuidas siseahelad töötavad. Need ei ole tegelikud dioodid sees.
Kuidas on lood tõrke võimendi mittekestamisega? Tavaliselt ühendatakse see 7,5 V alalisvoolu viitega, kuid seda kasutatakse ka pehmeks stardiks.
Mis juhtub, on see, et kui vooluring algab, võimaldab see seadistus pinge juhtimissilmust töötada enne, kui väljundpinge jõuab lõplikule tasemele.
Nii ei saa me seda tüütut sisselülitamist, mis paljudel toiteallikatel on.
Siis on VSense'i ja veavõimendi ümberpööratava sisendi vahelisel diagrammil veel üks ideaalne diood, kuid see on lihtsalt igasuguse segaduse kustutamiseks - tegeliku vooluahela lisadioodi langus pole. Selle asemel teeme IC -s kõike seda, kasutades diferentsiaalvõimendeid. Samuti on meil sisevool, et laadida pehmete starti ajastuskondensaatori kondensaator.
Kordaja funktsionaalsus
Räägime nüüd kordajast. Pingevea võimendi väljund on saadaval tihvtide vaotil ja see on ka üks kordistaja sisend.
Veel üks sisend kordajale on IAC, mis pärineb sisendlantidest ja aitab lainekuju programmeerida. Seda IAC -tihvti hoitakse sisemiselt 6 V juures ja see toimib praeguse sisendina.
Siis on meil VFF, mis on edasisuunaline sisend ja IC sees on selle väärtus ruudukujuline enne kordaja jagaja sisendisse.
Teine asi, mis kordajasse läheb, on ISET, mis pärineb tihvti RSET -ist, ja see aitab määrata maksimaalse väljundvoolu.
Mis nüüd kordajast välja tuleb? IMO vool, mis voolab PIN-i Multoutist ja mis ühendatakse praeguse veavõimendi mittekestatava sisendiga.
Praegune juhtimis- ja impulsi laiuse modulatsioon
Nüüd on voolu võimendi ümberpööratav sisend ühendatud pin -isense'iga ja selle väljund läheb PWM -i komparaatorile, kus seda saab võrrelda PIN -i CT -i ostsillaatori kaldtee signaaliga.
Seejärel kontrollivad ostsillaator ja komparaator komplekti lähtestamise klapp, mis omakorda juhib kõrge voolu väljundi PIN-i GTDRV juures.
Nüüd, et kaitsta MOSFETSi võimsust, kinnitatakse IC väljundpinge sisemiselt 15 V -ni, nii et me ei lõpe MOSFET -väravate üle.
Voolu piiride ja toiteallika ühendused
Ohutuse tagamiseks on olemas hädavajalik voolu piirifunktsioon, mida juhib PIN -PKLMT. Kui see tihvt tõmmatakse pisut maapinna alla, siis väljundimpulss lülitub kohe välja.
Lõpuks on meil PIN VREF -is võrdluspinge väljund ja sisendpinge läheb VCC -le.
Rakendusteave
OK, nii et seda IC-d kasutatakse peamiselt AC-DC toiteallikatsioonides, kus vajame universaalsest vahelduvvoolu liinist aktiivse võimsusteguri korrigeerimist (PFC). See tähendab, et saame seda kasutada süsteemides, kus sisendpinge võib väga erineda, kuid peame siiski veenduma, et võimsustegur püsib kõrge ja sisendvoolu harmoonia jääb madalaks, OK?
Nüüd järgivad seda UC3854 IC-d kasutavad rakendused tavaliselt D-klassi seadme sisendvoolu harmooniliste standardeid, mis on osa EN61000-3-2.
See on oluline toiteallikate standard, mille nimivõimsus on üle 75W, nii et kui me midagi sellist kujundame, aitab see IC meil täita neid harmoonilisi moonutuste piire ilma täiendava probleemideta.
Kui kontrollime selle IC jõudlust 250 W võimsusteguri korrigeerimisskeemis, siis näeme, et seda on õigesti testitud, kasutades täpset PFC ja THD mõõteinstrumenti.
Tulemused? Võimsustegur oli 0,999, mis on peaaegu täiuslik ja kogu harmooniline moonutus (THD) oli vaid 3,81%. Neid väärtusi mõõdeti kuni liini sageduse 50. harmoonilise sisendpinge ja täiskoormuse korral. Nii et see ütleb meile, et see IC võib aidata meil saada puhta ja tõhusa energiamuundumise.
Tüüpiline rakendus (PFC vooluahela skeem)
Kui vaatame ülaltoodud joonist, näeme tüüpilist rakendusahelat, kus UC3854 IC -d kasutatakse eelregulaatorina, millel on suur võimsus ja kõrge efektiivsus.
Kuidas see siis ehitatakse? Selles vooluringis on meil kaks peamist sektsiooni:
- Juhtimisahela, mis on ehitatud UC3854 ümber.
- Võimsuse sektsioon, mis tegelikult käitleb võimsuse muundamist.
Nüüd on siinse energiasektsiooni muundur ja selle sees olev induktor töötab pidevas juhtivuse režiimis (CCM).
See tähendab, et töötsükkel sõltub sisendpinge ja väljundpinge suhtest, OK? Kuid hea asi on see, et induktor töötab pidevas režiimis, nii et lülitussageduse sisendvool püsib madalal.
See tähendab, et meil on EMI vastavuse jaoks oluline müra, mis on oluline.
Nüüd on selles vooluringis üks oluline asi see, et väljundpinge peab alati olema kõrgem kui kõrgeima oodatava vahelduvvoolu sisendpinge tipppinge. Seega peame valima kõik komponendid hoolikalt, veendudes, et nad saavad pingereitinguid ilma probleemideta hakkama.
Täiskoormusel saavutab see eelregulaatori vooluring võimsusteguri 0,99, olenemata sisendvõimsuse pingest, kui see püsib vahemikus 80 V kuni 260 V RMS. See tähendab, et isegi kui sisendpinge muutub, korrigeerib vooluring siiski tõhusalt.
Kui vajate kõrgemat energiataset, saate seda sama vooluringi kasutada, kuid võib -olla peate tegema väikeseid muudatusi energiaetapis. Seega ei pea te kõike nullist ümber kujundama, vaid näpistage mõnda asja kõrgema energiavajadusega.
Projekteerimisnõuded
Ülaltoodud PFC -vooluahela näite jaoks kasutame sisendparameetritena järgmises tabelis 1 näidatud parameetreid.
Põhjalik disainiprotsess
Ahela juhtimisstaadiumis asuv võimsus MOSFET võtab PWM -i impulsid (GTDRV) vastu UC3854 -st. Kiibi neli erinevat sisendit töötavad koos, et samaaegselt reguleerida selle väljundi töötsüklit.
Selles kujunduses pakutakse lisatüübi lisakontrolle. Need toimivad kaitsemeetmetena konkreetsete mööduvate olukordade vastu lülitusvõimsuse MOSFETS jaoks.
Kaitsesisendid
Nüüd räägime selle IC kaitsesisenditest. Need on olulised, kuna need aitavad meil vooluahelat probleemide, sisselülitamise viivituste või ülevooluolukordade korral kontrollida, OK.
ENA (luba) tihvt
Nüüd on meil siin ENA PIN -kood, mis tähistab lubamist. See tihvt peab jõudma 2,5 V -ni, enne kui VREF ja GTDRV väljundid saavad sisse lülitada. Nii et see tähendab, et saame seda tihvti kasutada värava draivi väljalülitamiseks, kui midagi läheb valesti, või saame seda kasutada käivitamise edasilükkamiseks, kui vooluring esmakordselt jõuab.
Kuid neid on veel. Selle tihvti hüstereesi lõhe on 200 mV, mis aitab vältida müra tõttu ebakorrektset vahetamist või soovimatuid pöördeid. Nii et kui see ületab 2,5 V, jääb see edasi, kuni pinge langeb alla 2,3 V, muutes toimingu stabiilsemaks, OK.
Samuti on meil IC -s alapinge kaitse, mis töötab otse VCC -s. IC lülitub sisse, kui VCC jõuab 16 V -ni ja lülitub välja, kui VCC langeb alla 10 V. See tähendab, et kui toiteallika pinge langeb liiga madalale, siis lülitub IC automaatselt rikke vältimiseks.
Kuid kui me ei kasuta ENA tihvti, siis peame selle ühendama VCC-ga, kasutades 100-kilose takisti. Vastasel juhul võib see hõljuda ja põhjustada soovimatut käitumist.
SS (pehme algus) PIN
Järgmisena liigume SS -tihvti juurde, mis tähistab pehme algust. See kontrollib, kui kiiresti vooluring algab, vähendades veavõimendi võrdluspinget käivitamise ajal.
Tavaliselt, kui jätame SS -tihvti avatuks, jääb võrdluspinge kiirusel 7,5 V. Kuid kui ühendame kondensaatori CSS SS -ist maapinnale, võtab IC -i sisemine vooluallikas selle kondensaatori aeglaselt.
Laadimisvool on umbes 14 milliampi, nii et kondensaator võtab lineaarselt vahemikus 0 V kuni 7,5 V. Selle valemiga antakse selle juhtumise aeg.
Pehme algusaeg = 0,54 * CSS mikrofaraadide sekundites
See tähendab, et kui me kasutame suuremat kondensaatori, muutub käivitusaeg pikemaks, muutes vooluringi sujuvaks sisselülitamiseks, selle asemel, et järsku täispingele hüpata, OK.
PKLMT (voolu piiri piir) tihvt
Nüüd jõuame PKLMT -sse, mis tähistab voolu piiri. See tihvt on väga oluline, kuna see seab maksimaalse voolu, millega MOSFET -il on lubatud käsitseda.
Ütleme nii, et kasutame vooluringi diagrammil näidatud takistijagunikku. Siin juhtub.
PkLMT tihvti juures olev pinge ulatub 0 volti, kui pinge langus üle praeguse takisti on:
7,5 volti * 2 k / 10 k = 1,5 volti
Kui kasutame 0,25 oomi voolutakisti, siis see 1,5 -voldine tilk vastab voolule:
Vool I = 1,5 / 0,25 oomi = 6 amprit
See tähendab, et maksimaalne vool on piiratud 6 ampriga, OK.
Aga veel üks asi. TI soovitab ühendada PKLMT -st maapinnast möödasõidukondensaatori. Miks. Kuna see aitab filtreerida kõrgsagedusmüra, veendudes, et praegune piirituvastus toimib täpselt ja ei mõjuta seda soovimatud müraga.
Kontrollisisendid
VSense (väljund alalispinge sensand)
OK, nüüd räägime vSense Pin -st. Seda tihvti kasutatakse väljundi alalisvoolu pinge tunnetamiseks. Selle sisendi lävepinge on 7,5 volti ja sisendhälbe vool on tavaliselt 50 nanoamprit.
Kui kontrollime vooluskeemil olevaid väärtusi, näeme, et need põhinevad väljundpingel 400 volti alalisvoolu. Selles vooluringis töötab pingevõimendi konstantse madala sagedusega võimendusega, et hoida väljundkõikumised minimaalselt.
Samuti leiame 47 nanofaradi tagasiside kondensaatori, mis loob pingesilmust 15 hertz -pooluse. Miks me seda vajame? Kuna see hoiab ära 120 Hertzi pulsatsiooni sisendvoolu mõjutamise, muutes toimingu stabiilsemaks, OK.
IAC (joone lainekuju)
Liigume nüüd IAC tihvti juurde. Mida see teeb? See aitab veenduda, et joonevoolu lainekuju järgib sama kuju kui joonepinge.
Kuidas see siis töötab? Sellesse tihvti toidetakse väikese proovipinge lainekuju väike proov. IC -s korrutatakse see signaal sisemise kordistaja pingevõimendi väljundiga. Tulemuseks on võrdlussignaal, mida kasutab praegune juhtsilm, OK.
Kuid siin on midagi olulist. See sisend ei ole pingesisend, vaid praegune sisend ja see on põhjus, miks me seda nimetame IAC.
Kuidas me selle voolu seadistame? Me kasutame takistijagunikku 220 kilohmi ja 910 kilohmiga. IAC tihvti pinge on sisemiselt fikseeritud 6 volti. Nii et need takistid valitakse nii, et IAC -i voolav vool algab nullist igal nullületamisel ja ulatub lainekuju tipus umbes 400 mikroamper.
Nende takisti väärtuste arvutamiseks kasutame järgmisi valemeid:
RAC = VPK / IACPK
mis annab meile
RAC = (260 volti AC * √2) / 400 mikroamper = 910 kilo-oomid
kus VPK on tippliini pinge.
Nüüd arvutame RREF -i, kasutades:
Rref = rac / 4
Niisiis, RREF = 220 kilohmi
