Perustyö
Nyt tämän IC: n sisällä meillä on monia tärkeitä rakennuspalikoita. Siellä on jännitevahvistin, sitten analoginen kerroin ja jakaja, virranvahvistin ja PWM, joka toimii kiinteällä taajuudella.
Meillä on myös portti-ohjain, joka toimii hyvin Power MOSFET -sovellusten kanssa, sitten 7,5 V: n viitteen, jota kutsutaan linjan ennakoivaksi, kuormituskäyttöisen vertailun, alhaisen ansiosta ilmaisimen ja ylivirtavertaimen.
Joten tämä IC toimii käyttämällä jotain, jota kutsutaan keskimääräiseksi nykyisen moodin hallintaan. Tämä tarkoittaa, että se hallitsee virtaa siten, että taajuus pitää kiinteänä, mutta varmistaa myös, että järjestelmä pysyy vakaana ja vääristymä pysyy alhaisena.
Nyt jos vertaamme tätä huippuvirran hallintaan, keskimääräinen tyyppi näyttää paremmalta, koska se pitää tulovirran aaltomuodon kunnolla sinimuotoisena tarvitsematta kaltevuuskompensointia ja olematta liian herkkä kohinapiikille.
Tällä IC: llä on korkea referenssijännite ja vahva oskillaattorin signaali, joten melu ei vaikuta siihen helposti. Myös siksi, että sillä on nopea PWM -piiri, se voi toimia kytkentätaajuuksilla, jotka ovat yli 200 kHz, mikä on melko korkea.
Nyt voimme käyttää sitä sekä yksivaiheisissa että kolmivaiheisissa järjestelmissä ja se pystyy käsittelemään tulojännitteitä välillä 75 V-275 V, samalla kun työskentelee myös AC-linjataajuuksilla 50 Hz: stä 400Hz: iin.
Toinen mukava ominaisuus on, että kun IC käynnistyy, se ei vedä paljon virtaa, joten virtalähteen syöttö ei ole ylikuormitettu.
Pakkauksen suhteen tämä IC on 16-nastainen muovi- ja keraaminen dip (kaksois-linjapaketti) -versiot ja myös pinta-asennevaihtoehtoja on saatavana. Joten kaiken kaikkiaan melko hyödyllinen IC tehekerroinkorjauksen tekemiseen toimimaan kunnolla!
Yksityiskohtainen kuvaus
Tämä UC3854 IC auttaa meitä tekemään aktiivista tehokerroinkorjausta järjestelmissä, joissa muuten meillä olisi ei-sinusoidinen virta, joka on vedetty sinimuotoisesta voimajohdasta. Joten tämä IC varmistaa, että järjestelmä vetää virtaa linjalta parhaalla mahdollisella tavalla pitäen linjavirran vääristymisen mahdollisimman alhaisena, OK?
Tämän saavuttamiseksi meillä on keskimääräinen virran moodin hallinta tässä IC: ssä, ja tämä on, se pitää nykyisen ohjauksen kiinteän taajuuden, mutta samalla se varmistaa myös hyvän vakauden ja alhaisen vääristymisen.
Hyvä asia keskimääräisessä nykyisen tilan hallinnassa on, että se antaa lisävaiheelle siirtyä jatkuvan tilan ja epäjatkuvan tilan välillä aiheuttamatta suorituskykyongelmia.
Mutta jos olisimme käyttäneet huippuvirta -tilaa, tarvitsemme kaltevuuden kompensointia ja silti se ei pystyisi ylläpitämään täydellistä sinimuotoista viivavirtaa. Plus -huippuvirtatilalla on taipumus reagoida enemmän kohinan transienteihin, mutta keskimääräinen virtatila ei vaikuta paljon, OK?
Nyt tässä UC3854 IC: ssä on kaikki sen sisällä, joka meidän on tehtävä virtalähde, joka voi purkaa virran optimaalisesti voimajohdosta pitäen linjavirran vääristymisen minimissä.
Joten tässä meillä on jännitevahvistin, analoginen kerroin ja jakaja, virranvahvistin ja myös kiinteätaajuinen PWM tämän yhden IC: n sisällä.
Mutta odota, tässä IC: ssä on myös portinohjain, joka on täysin yhteensopiva tehon MOSFET: ien kanssa, 7,5 V: n referenssi, linjan ennakointi, kuormitusvertailu, matala-ohjeetekni ja ylikuormitus.
Joten kaikki, mitä tarvitsemme aktiiviseen tehokerroinkorjaukseen, on jo sisällä, joten tämä IC on erittäin hyödyllinen tehokkaiden virtalähteiden suunnittelussa.
Tässä UC3854 IC: ssä on kaikki sisällä olevat piirit, joita meidän on hallita tehokerroinkorjainta, eikö niin? Nyt tämä IC on suunniteltu pääasiassa toimimaan keskimääräisen virranohjauksen kanssa, mutta hyvä asia on, että voimme käyttää sitä myös erilaisilla tehon topologioilla ja ohjausmenetelmillä, jos haluamme. Joten, se on melko joustava.
Lohkokaavio
Alajännitteen lukitus ja ota vertailut käyttöön
Jos tarkastelemme lohkokaaviota, vasemmassa yläkulmassa, näemme kaksi tärkeää asiaa-alajännitteen lukituksen vertailun ja Enable-vertailun. Näiden kahden on oltava 'todellisen' tilassa, jotta IC aloittaa toiminnan, OK?
Jännitevirhevahvistin ja pehmeän käynnistystoiminto
Sitten meillä on jännitevirhevahvistin, jonka kääntötulo menee PIN VSENSE: hen. Nyt kaaviossa näemme joitain diodeja jännitevirhevahvistimen ympärillä, mutta nämä diodit ovat vain siellä auttamassa meitä ymmärtämään, kuinka sisäiset piirit toimivat. Ne eivät ole todellisia diodeja sisällä.
Entä nyt virhevahvistimen invertoimaton tulo? Se yhdistyy normaalisti 7,5 V: n tasavirtaversioon, mutta sitä käytetään myös pehmeälle käynnistykselle.
Joten mitä tapahtuu, kun piiri alkaa, tämän asennuksen avulla jännitteen ohjaussilmukka alkaa toimia ennen kuin lähtöjännite saavuttaa lopullisen tasonsa.
Tällä tavalla emme saa sitä ärsyttävää käännöstä ylittämistä, joka monilla virtalähteillä on.
Sitten VSensen ja virhevahvistimen kääntämistulon välisessä kaaviossa on toinen ihanteellinen diodi, mutta se on vain siellä sekaannuksen tyhjentämiseksi - todellisessa piirissä ei ole ylimääräistä diodia pudota. Sen sijaan IC: n sisällä teemme kaiken tämän käyttämällä differentiaalisia vahvistimia. Meillä on myös sisäinen virran lähde lataamaan pehmeän käynnistyksen ajoituskondensaattorin.
Kertoimen toiminnallisuus
Puhutaan nyt kerroimesta. Jännitevirhevahvistimen lähtö on saatavana PIN VAOUT: lla ja tämä on myös yksi kertoimen tuloista.
Toinen syöttö kertoimeen on IAC, joka tulee syöttösuuntaajista ja auttaa ohjelmoimaan aallonmuotoa. Tämä IAC -nasta pidetään sisäisesti 6 V: n kohdalla ja toimii nykyisenä tuloksena.
Sitten meillä on VFF, joka on syöttösyöttö ja IC: n sisällä sen arvo neliötä ennen kuin menee kertoimen jakajan tuloon.
Toinen asia, joka menee kertoimeen, on ISET, joka tulee PIN RSETistä, ja se auttaa asettamaan enimmäislähtövirran.
Mitä tulee kertoimesta? IMO-virta, joka virtaa PIN-multOutista ja tämä yhdistyy nykyisen virhevahvistimen ei-invertointiin.
Virtaohjaus ja pulssin leveysmodulaatio
Nyt virranvahvistimen käänteinen tulo on kytketty nastaan ja sen lähtö menee PWM -vertailuun, jossa sitä verrataan PIN CT: n oskillaattoriramppisignaaliin.
Oskillaattori ja vertailu ohjaavat sitten asetetun flip-flopin, joka puolestaan ohjaa korkeavirta-lähtöä PIN GTDRV: llä.
Nyt suojaamaan MOSFET: ää, IC: n lähtöjännite on kiinnitetty sisäisesti 15 V: ksi, joten emme lopulta ylikuormittaa MOSFET -portteja.
Huipun virran raja ja virtalähdeyhteydet
Turvallisuuden vuoksi on olemassa hätähuipun virran rajatoiminto, jota ohjataan PKLMT: llä. Jos tämä tappi vedetään hiukan maan alapuolelle, lähtöpulssi sammuu heti.
Lopuksi meillä on PIN VREF: n referenssijännitteen lähtö ja tulojännite menee PIN VCC: hen.
Sovellustiedot
OK, joten tätä IC: tä käytetään pääasiassa AC-DC-virtalähteissä, joissa tarvitsemme aktiivista tehokerroinkorjausta (PFC) yleisestä vaihtovirtalinjasta. Tämä tarkoittaa, että voimme käyttää sitä järjestelmissä, joissa syöttöjännite voi vaihdella suuresti, mutta meidän on silti varmistettava, että tehokerroin pysyy korkeana ja syöttövirta harmoniset harmoniset pysyvät alhaisina, OK?
Nyt sovelluksia, jotka käyttävät tätä UC3854 IC: tä, seuraavat yleensä luokan D laitteiden syöttövirtaharmonisten standardeja, jotka ovat osa EN61000-3-2.
Tämä on tärkeä standardi virtalähteille, joiden nimellisvoima on yli 75W, joten jos suunnittelemme jotain sellaista, tämä IC auttaa meitä saavuttamaan nämä harmoniset vääristymärajat ilman ylimääräistä vaivaa.
Jos tarkistamme tämän IC: n suorituskyvyn 250 W: n tehokerroinkorjauspiirissä, voimme nähdä, että se on testattu oikein tarkkuuden PFC- ja THD -mittauslaitteella.
Tulokset? Tehokerroin oli 0,999, mikä on melkein täydellinen ja kokonaisharmoninen vääristymä (THD) oli vain 3,81%. Nämä arvot mitattiin viivan taajuuden 50. harmoniseksi, nimellistulon jänniteellä ja täydellä kuormalla. Joten tämä kertoo meille, että tämä IC voi todella auttaa meitä saamaan puhtaan ja tehokkaan virranmuutoksen.
Tyypillinen sovellus (PFC -piirikaavio)
Jos tarkastelemme yllä olevaa kuvaa, näemme tyypillisen sovelluspiirin, jossa UC3854 IC: tä käytetään esiopettajana, jolla on korkeatehokerroin ja korkea hyötysuhde.
Joten miten tämä rakennetaan? Meillä on kaksi pääosaa tässä piirissä:
- Ohjauspiiri, joka on rakennettu UC3854: n ympärille.
- Power -osa, joka tosiasiallisesti käsittelee virranmuunnosta.
Nyt täällä oleva sähköosa on lisäysmuunnin ja sen sisällä oleva induktori toimii jatkuvassa johtamistilassa (CCM).
Tämä tarkoittaa, että työsykli riippuu tulojännitteen suhteesta lähtöjännitteeseen, OK? Mutta hyvä asia on, koska induktori toimii jatkuvassa tilassa, joten kytkentätaajuuden syöttövirta aaltoilu pysyy alhaisena.
Tämä tarkoittaa, että saamme vähemmän melua voimajohtoon, joka on tärkeä EMI -vaatimustenmukaisuudelle.
Nyt yksi tärkeä asia tässä piirissä on, lähtöjännitteen on aina oltava korkeampi kuin korkeimman odotetun vaihtovirtajännite. Joten meidän on valittava kaikki komponentit huolellisesti varmistamaan, että ne pystyvät käsittelemään jännitteen luokituksia ilman mitään ongelmia.
Täydellisessä kuormassa tämä esioikeuspiirin virtakerroin on 0,99 riippumatta siitä, mikä syöttöviivajännite on, kunhan se pysyy välillä 80 V - 260 V RMS. Tämä tarkoittaa, että vaikka syöttöjännite muuttuu, piiri korjaa edelleen tehokertoimen tehokkaasti.
Nyt jos tarvitset korkeampaa tehotasoa, voit silti käyttää samaa piiriä, mutta joudut ehkä tekemään pieniä muutoksia sähkövaiheeseen. Joten sinun ei tarvitse suunnitella kaikkea uudelleen tyhjästä, säätä vain muutamia asioita korkeampien tehon vaatimusten käsittelemiseksi.
Suunnitteluvaatimukset
Edellä esitetylle PFC -piirisuunnitteluesimerkille käytämme parametreja, kuten seuraavassa taulukossa 1 on osoitettu tuloparametreiksi.
Kattava suunnitteluprosessi
Piirin ohjausvaiheessa oleva teho MOSFET -portti vastaanottaa PWM -pulssit (GTDRV) UC3854: stä. Sirun neljä erilaista tuloa toimivat yhdessä samanaikaisesti tämän lähdön käyttöjakson säätelemiseksi.
Lisälaitteen lisäohjauksia tarjotaan tässä mallisessa. Ne toimivat suojauksena kytkentätehoiden mosfetsien tiettyihin ohimeneviin tilanteisiin.
Suojatulot
Nyt puhumme tämän IC: n suojaustuloista. Nämä ovat tärkeitä, koska ne auttavat meitä hallitsemaan piiriä ongelmien, virranviiveiden tai ylivirtatilanteiden tapauksessa OK.
Ena (Enable) -tappi
Nyt täällä meillä on ENA -nasta, joka tarkoittaa ENABLE. Tämän tapin on saavutettava 2,5 V, ennen kuin VREF- ja GTDRV -lähdöt voivat käynnistää. Joten se tarkoittaa, että voimme käyttää tätä nastaa sammuttaaksesi porttiveden, jos jokin menee pieleen tai voimme viivästyttää sitä käynnistyksen viivästymiseen, kun piiri ensin voimaa.
Mutta on enemmän. Tämän PIN-koodin hystereesiväli on 200 mV, mikä auttaa estämään epävakautta tai ei-toivottuja käännöksiä melun vuoksi. Joten kun se ylittää 2,5 V, se pysyy päällä, kunnes jännite putoaa alle 2,3 V, mikä tekee toiminnasta vakaamman, OK.
IC: n sisällä on myös alijännitesuoja, joka toimii suoraan VCC: ssä. IC käynnistyy, kun VCC saavuttaa 16 V: n ja sammuu, jos VCC laskee alle 10 V: n. Tämä tarkoittaa, että jos virtalähteen jännite putoaa liian matalaksi, IC sammuu automaattisesti toimintahäiriön estämiseksi.
Mutta jos emme käytä ENA-nasta, meidän on kytkettävä se VCC: hen 100 kilo-OHM-vastuksella. Muuten se voi kellua ja aiheuttaa ei -toivottua käyttäytymistä.
SS (pehmeä aloitus) -tappi
Seuraavaksi siirrymme SS -nastaan, joka tarkoittaa pehmeää alkua. Se ohjaa kuinka nopeasti piiri alkaa vähentämällä virhevahvistimen vertailujänniteä käynnistyksen aikana.
Normaalisti, jos jätämme SS -nastaan auki, viitejännite pysyy 7,5 V: ssä. Mutta jos kytkemme kondensaattorin CSS: n SS: stä maahan, IC: n sisäinen lähde lataa tämän kondensaattorin hitaasti.
Latausvirta on noin 14 milliampia, joten kondensaattori latautuu lineaarisesti 0 V - 7,5 V. Tämän kaavan annetaan aika tämän tapahtumiseen.
Pehmeä aloitusaika = 0,54 * CSS mikrofaradien sekunnissa
Tämä tarkoittaa, että jos käytämme suurempaa kondensaattoria, niin käynnistysaika pittuu, saa piiri kytkeytymään sujuvasti sen sijaan, että hyppäät yhtäkkiä täyteen jännitteeseen, OK.
PKLMT (huippuvirran raja) -tappi
Nyt tulemme PKLMT: hen, joka tarkoittaa huippuvirran rajaa. Tämä PIN -koodi on erittäin tärkeä, koska se asettaa suurimman virran, jonka MOSFET: n tehon sallitaan käsitellä.
Sanotaan, että käytämme piirikaaviossa näkyvää vastusjakajaa. Tässä tapahtuu.
PKLMT -nastajännite saavuttaa 0 volttia, kun jännitteen pudotus nykyisen Sense -vastuksen poikki on:
7,5 volttia * 2 K / 10 K = 1,5 volttia
Jos käytämme 0,25 ohmin virrantunnisvastusta, tämä 1,5 voltin pudotus vastaa:
Virta i = 1,5 / 0,25 ohmia = 6 ampeeria
Joten tämä tarkoittaa, että maksimivirta on rajoitettu 6 ampeeriin, OK.
Mutta vielä yksi asia. Ti suosittelee, että liitämme ohituskondensaattorin PKLMT: stä maahan. Miksi. Koska tämä auttaa suodattamaan korkeataajuista melua, varmistaen, että nykyisen rajan havaitseminen toimii tarkasti ja että ei-toivotut kohinapiikit eivät vaikuta siihen.
Ohjaustulot
VSense (lähtö tasavirtajännite)
Ok, nyt puhumme vsense -nastasta. Tätä PIN -koodia käytetään havaitsemaan lähtö tasavirtajännite. Tämän tulon kynnysjännite on 7,5 volttia ja tulopoikkeama on tyypillisesti 50 nanoamperia.
Jos tarkistamme piirikaavion arvot, näemme, että ne perustuvat 400 voltin DC: n lähtöjännitteeseen. Tässä piirissä jännitevahvistin toimii vakiona matalataajuisen vahvistuksen kanssa, jotta lähtövaihtelu on vähäistä.
Löydämme myös 47 nanofarad -palautekondensaattorin, joka luo 15 Hertz -navan jännitesilmukkaan. Miksi tarvitsemme tätä? Koska se estää 120 Hertz Rippleä vaikuttamasta tulovirtaan, mikä tekee toiminnasta vakaamman, OK.
IAC (viiva -aaltomuoto)
Siirrytään nyt IAC -nastaan. Mitä se tekee? Se auttaa varmistamaan, että viivavirran aaltomuoto seuraa samaa muotoa kuin viivajännite.
Joten miten se toimii? Pieni näyte voimajohdon jännitteen aaltomuodosta syötetään tähän tapiin. IC: n sisällä tämä signaali kerrotaan sisäisen kertoimen jännitivahvistimen lähtöllä. Tulos on vertailusignaali, jota nykyinen ohjaussilmukka käyttää, OK.
Mutta tässä on jotain tärkeää. Tämä tulo ei ole jännitteen tulo, vaan virrantulo, ja siksi kutsumme sitä IAC: ksi.
Kuinka asetamme tämän virran? Käytämme vastusjakajaa, jossa on 220 kilo-OHMS ja 910 kilo-OHMS. IAC -nastalla oleva jännite on kiinnitetty sisäisesti 6 voltilla. Joten nämä vastukset valitaan siten, että IAC: hen virtaava virta alkaa nollasta jokaisessa nollassa risteyksessä ja saavuttaa noin 400 mikroamppaa aaltomuodon huipulla.
Käytämme seuraavia kaavoja näiden vastusarvojen laskemiseen:
Rac = VPK / IACPK
Mikä antaa meille
Rac = (260 volttia AC * √2) / 400 mikroamperia = 910 kilo-OHMS
missä VPK on huippuviivajännite.
Laskemme nyt RREF: n käyttämällä:
Rref = rac / 4
Joten, rref = 220 kilo-OHMS
