Grundarbeiten
Jetzt in diesem IC haben wir viele wichtige Bausteine. Es gibt einen Spannungsverstärker, dann einen analogen Multiplikator und ein Teiler, einen Stromverstärker und einen PWM, der mit fester Frequenz ausgeführt wird.
Wir haben auch einen Gate-Treiber, der gut mit Power-MOSFETs, dann einer 7,5-V-Referenz, der als Linien-Angehörigen, einem Lastvergleich, einem niedrigen Detektor mit niedrigem Supply und einem Überstromvergleich zusammenarbeitet.
Daher arbeitet dieses IC mit etwas, das als durchschnittliche Strom-Mode-Steuerung bezeichnet wird. Das bedeutet, dass es den Strom so steuert, dass die Frequenz festhält, aber auch sicherstellt, dass das System stabil bleibt und die Verzerrung niedrig bleibt.
Wenn wir dies nun mit dem Spitzenstrom-Mode-Steuerelement vergleichen, sieht der durchschnittliche Typ besser aus, da die Eingangsstromwellenform die Sinususform ordnungsgemäß hält, ohne dass eine Steigungskompensation erforderlich ist und ohne zu empfindlich gegenüber Rauschspitzen zu sein.
Dieses IC hat eine hohe Referenzspannung und ein starkes Oszillatorsignal, sodass es nicht leicht von Rauschen beeinträchtigt wird. Auch weil es eine schnelle PWM -Schaltkreise hat, kann es bei Schaltfrequenzen über 200 kHz funktionieren, was ziemlich hoch ist.
Jetzt können wir es sowohl in einphasigen als auch in dreiphasigen Systemen verwenden und Eingangsspannungen von 75 V bis 275 V verarbeiten und gleichzeitig mit Wechselstromfrequenzen zwischen 50 Hz bis 400 Hz arbeiten.
Ein weiteres schönes Feature ist, dass das IC, wenn es startet, nicht viel Strom zeichnet, sodass die Stromversorgung nicht überlastet wird.
Wenn es um Verpackungen geht, ist dieses IC in 16-poligen Plastik- und Keramik-Dip-Versionen (Dual Inline-Paket) ausgestattet, und es stehen auch Oberflächenmontage-Optionen zur Verfügung. Insgesamt funktionieren ein ziemlich nützlicher IC, um die Korrektur der Leistungsfaktor ordnungsgemäß zu erstellen!
Detaillierte Beschreibung
Dieses UC3854-IC hilft uns, eine aktive Leistungsfaktorkorrektur in Systemen durchzuführen, wo sonst ein nicht-sinusoider Strom aus einer sinusförmigen Stromleitung stammen würde. Dieses IC stellt also sicher, dass das System den bestmöglichen Strom aus der Linie zieht, während die Linienstromverzerrung so niedrig wie möglich bleibt, OK?
Um dies zu erreichen, haben wir in diesem IC eine durchschnittliche Steuerung des aktuellen Modus, und dies hält die aktuelle Steuerung fester Frequenz, sorgt jedoch gleichzeitig für eine gute Stabilität und geringe Verzerrung.
Das Gute an der durchschnittlichen Stromsteuerung des aktuellen Modus ist, dass sich die Boost -Stufe zwischen dem kontinuierlichen Modus und dem diskontinuierlichen Modus bewegen kann, ohne dass Leistungsprobleme verursacht werden.
Wenn wir jedoch den Spitzenstrommodus verwendet hätten, würden wir eine Steigerungskompensation benötigen und es wäre trotzdem nicht in der Lage, einen perfekten Sinus -Linienstrom aufrechtzuerhalten. Plus Spitzenstrommodus reagiert tendenziell mehr auf Rauschtransienten, aber der durchschnittliche Strommodus wird nicht sehr beeinflusst, OK?
Jetzt hat dieses UC3854 -IC alles darin, dass wir eine Stromversorgung erstellen müssen, die den Strom optimal aus der Stromleitung extrahieren kann und gleichzeitig die Stromverzerrung auf ein Minimum hält.
Hier haben wir also einen Spannungsverstärker, einen analogen Multiplikator und Teiler, einen Stromverstärker und auch eine feste Frequenz-PWM in diesem einzelnen IC.
Warten Sie jedoch, dass dieses IC auch einen Gate-Treiber hat, der vollständig mit Leistungsmosfets, einer 7,5-V-Referenz, einem Line-Angriff, einem Lastvergleich, einem niedrigen Detektor mit niedrigem Supply und einem Überstromvergleich kompatibel ist.
Alles, was wir für eine aktive Leistungsfaktorkorrektur benötigen, ist bereits im Inneren, sodass diese IC für die Gestaltung effizienter Stromversorgungen super nützlich sind.
Dieses UC3854 -IC hat alle Schaltungen im Inneren, die wir einen Leistungsfaktorkorrektur steuern müssen, oder? Jetzt ist dieses IC hauptsächlich so konzipiert, dass wir mit einem durchschnittlichen aktuellen Modus -Steuerelement funktionieren. Das Gute ist jedoch, dass wir es auch mit unterschiedlichen Power -Topologien und Kontrollmethoden verwenden können, wenn wir möchten. Es ist also ziemlich flexibel.
Blockdiagramm
Unterspannungssperrung und Vergleicher aktivieren
Wenn wir uns das Blockdiagramm in der oberen linken Ecke ansehen, sehen wir zwei wichtige Dinge-den Unterspannungs-Lockout-Komparator und den Enable-Komparator. Diese beiden müssen beide im 'wahren' Zustand sein, damit der IC mit der Arbeit anfängt, ok?
Spannungsfehlerverstärker und Soft-Start-Funktion
Dann haben wir den Spannungsfehlerverstärker, dessen invertierende Eingang zum Pin vsense geht. Jetzt im Diagramm sehen wir einige Dioden um den Spannungsfehlerverstärker, aber diese Dioden sind nur da, um zu verstehen, wie die internen Schaltkreise funktionieren. Sie sind keine tatsächlichen Dioden im Inneren.
Was ist nun mit dem nicht invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers? Es wird normalerweise mit einer 7,5-V-Gleichstromreferenz verbunden, wird jedoch auch für Soft-Start verwendet.
Wenn der Schaltkreis beginnt, können Sie mit diesem Setup die Spannungssteuerschleife arbeiten, bevor die Ausgangsspannung ihren endgültigen Niveau erreicht.
Auf diese Weise bekommen wir nicht das nervige Einschalten, das viele Netzteile haben.
Dann gibt es eine weitere ideale Diode im Diagramm zwischen VSense und dem invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers, aber es ist nur da, um Verwirrung zu löschen - es gibt keinen zusätzlichen Diodenabfall in der tatsächlichen Schaltung. Stattdessen machen wir im IC all dies mit Differentialverstärkern. Außerdem haben wir eine interne Stromquelle, um den Timing-Kondensator für Soft-Start-Timing zu laden.
Multiplikatorfunktionalität
Lassen Sie uns nun über den Multiplikator sprechen. Der Ausgang des Spannungsfehlerverstärkers ist auf Pin -Vaout erhältlich und ist auch einer der Eingänge für den Multiplikator.
Ein weiterer Eingang zum Multiplikator ist IAC, der aus den Eingangsrichter stammt und die Wellenform programmiert. Dieser IAC -Stift wird intern bei 6 V gehalten und fungiert als aktuelle Eingabe.
Dann haben wir VFF, was die Feedforward -Eingabe ist, und im IC wird der Wert quadratisch, bevor er zum Teilereingang des Multiplikators geht.
Eine andere Sache, die in den Multiplikator eingeht, ist ISET, das aus Pin Rset kommt, und hilft, den maximalen Ausgangsstrom festzulegen.
Was kommt nun aus dem Multiplikator? Der IMO-Strom, der aus Pin-Multout fließt, und dies wird mit dem nicht invertierenden Eingang des aktuellen Fehlerverstärkers verbunden.
Stromregel- und Impulsbreitmodulation
Jetzt ist der invertierende Eingang des Stromverstärkers mit Pin Isense angeschlossen, und sein Ausgang geht an den PWM -Komparator, wo er mit dem Oszillator -Rampensignal vom Pin CT verglichen wird.
Der Oszillator und der Komparator steuern dann den Set-Reset-Flip-Flop, der wiederum den Hochstromausgang bei Pin GTDRV treibt.
Um die Leistungsmosfets zu schützen, wird die Ausgangsspannung des IC intern auf 15 V geklemmt, sodass wir die MOSFET -Tore nicht übertrieben.
Spitzenstromgrenze und Stromversorgungsverbindungen
Aus Sicherheitsgründen gibt es eine Notfall -Spitzenstrombegrenzungsfunktion, die durch Pin PKLMT gesteuert wird. Wenn dieser Stift leicht unter dem Boden gezogen wird, schaltet der Puls sofort aus.
Schließlich haben wir den Referenzspannungsausgang auf Pin VREF und die Eingangsspannung geht an Pin VCC.
Anwendungsinformationen
OK, also wird dieses IC hauptsächlich in AC-DC-Netzteilen verwendet, bei denen wir eine aktive Leistungsfaktorkorrektur (PFC) von einer universellen Wechselstromlinie benötigen. Das bedeutet, dass wir es in Systemen verwenden können, in denen die Eingangsspannung stark variieren kann, aber wir müssen immer noch sicherstellen, dass der Leistungsfaktor hoch bleibt und der Eingangsstromharmonische niedrig bleibt, OK?
Jetzt folgen Anwendungen, die diesen UC3854-IC verwenden, normalerweise den Normen der Klasse D-Geräte in Eingabe Strom.
Dies ist ein wichtiger Standard für Netzteile mit einer Nennleistung über 75W. Wenn wir also so etwas entwerfen, hilft uns dieses IC, diese harmonischen Verzerrungsgrenzen ohne zusätzlichen Ärger zu erfüllen.
Wenn wir die Leistung dieses IC in einem 250 -W -Leistungsfaktorkorrekturkreis überprüfen, können wir feststellen, dass sie mithilfe eines Präzisions -PFC- und THD -Messinstruments ordnungsgemäß getestet wurde.
Die Ergebnisse? Der Leistungsfaktor betrug 0,999, was nahezu perfekt ist und die totale harmonische Verzerrung (THD) nur 3,81%betrug. Diese Werte wurden bis zum 50. Harmonischen der Linienfrequenz bei nominaler Eingangsspannung und Volllast gemessen. Dies sagt uns also, dass dieses IC uns wirklich helfen kann, eine saubere und effiziente Stromumrechnung zu erhalten.
Typische Anwendung (PFC -Schaltplan)
Wenn wir Abbildung oben betrachten, sehen wir einen typischen Anwendungskreis, bei dem der UC3854 -IC als Vormund mit hohem Leistungsfaktor und hoher Effizienz verwendet wird.
Wie wird das gebaut? Wir haben zwei Hauptabschnitte in dieser Schaltung:
- Der Steuerkreis, der um den UC3854 aufgebaut ist.
- Der Leistungsabschnitt, der tatsächlich die Leistungsumwandlung übernimmt.
Jetzt ist der Power -Abschnitt hier ein Boost -Wandler und der Induktor im Inneren im kontinuierlichen Leitungsmodus (CCM).
Was bedeutet dies, dass der Arbeitszyklus vom Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangsspannung abhängt, OK? Das Gute ist jedoch, weil der Induktor im kontinuierlichen Modus arbeitet, sodass der Eingangsstrom bei der Schaltfrequenz niedrig bleibt.
Dies bedeutet, dass wir weniger Lärm auf der Stromleitung erhalten, was für die EMI -Konformität wichtig ist.
Eine wichtige Sache in dieser Schaltung ist, dass die Ausgangsspannung immer höher sein muss als die Spitzenspannung der mit den höchsten erwarteten Wechselstrom -Eingangsspannung. Daher müssen wir alle Komponenten sorgfältig sicherstellen, dass sie die Spannungsbewertungen ohne Probleme verarbeiten können.
Bei voller Belastung erreicht dieser Vorschriftenkreis einen Leistungsfaktor von 0,99, unabhängig von der Eingangsstromleitungsspannung, solange sie zwischen 80 V und 260 V RM bleibt. Das heißt, selbst wenn sich die Eingangsspannung ändert, korrigiert die Schaltung den Leistungsfaktor weiterhin effektiv.
Wenn Sie nun einen höheren Stromniveau benötigen, können Sie immer noch dieselbe Schaltung verwenden, müssen jedoch möglicherweise kleine Änderungen an der Stromstufe vornehmen. Sie müssen also nicht alles von Grund auf neu gestalten, sondern nur ein paar Dinge optimieren, um die Anforderungen an die höhere Leistung zu erfüllen.
Entwurfsanforderungen
Für das obige Beispiel für PFC -Schaltungsdesign verwenden wir die Parameter, wie in der folgenden Tabelle 1 als Eingabeparameter angegeben.
Umfassender Designprozess
Das Power MOSFET -Tor in der Steuerung der Schaltung erhält die PWM -Impulse (GTDRV) aus dem UC3854. Vier verschiedene Eingaben zum Chip arbeiten zusammen, um den Arbeitszyklus dieser Ausgabe gleichzeitig zu regulieren.
In diesem Design werden zusätzliche Steuerelemente eines Hilfstyps angeboten. Sie dienen als Schutz vor bestimmten transienten Situationen für die MOSFETs der Schaltleistung.
Schutzeingaben
Jetzt sprechen wir über die Schutzeingaben in diesem IC. Diese sind wichtig, da sie uns helfen, die Schaltung bei Problemen, Ausfallverzögerungen oder Überstromsituationen zu steuern, OK.
ENA (aktivieren) Pin
Hier haben wir hier den Ena Pin, der für Enable steht. Dieser Stift muss 2,5 V erreichen, bevor die VREF- und GTDRV -Ausgänge einschalten können. Dies bedeutet, dass wir diesen Pin verwenden können, um das Gate -Laufwerk abzuschalten, wenn etwas schief geht, oder wir können das Start verzögern, wenn die Schaltung zum ersten Mal ansteigt.
Aber es gibt noch mehr. Dieser Stift hat eine Hysteresespalte von 200 mV, mit der ein unregelmäßiges Schalten oder unerwünschte Wendungen aufgrund von Rauschen verhindern. Sobald es 2,5 V überquert, bleibt es eingeschaltet, bis die Spannung unter 2,3 V fällt, wodurch der Betrieb stabiler wird, OK.
Wir haben auch einen Unterspannungsschutz innerhalb des IC, der direkt bei VCC arbeitet. Die IC wird eingeschaltet, wenn VCC 16 V erreicht und ausgeschaltet wird, wenn VCC unter 10 V fällt. Dies bedeutet, dass die IC automatisch geschlossen wird, wenn die Stromversorgungsspannung zu niedrig fällt, um eine Fehlfunktion zu verhindern.
Wenn wir jedoch den ENA-Pin nicht verwenden, müssen wir ihn mit einem 100-Kilo-Ohm-Widerstand mit VCC anschließen. Andernfalls kann es schweben und unerwünschtes Verhalten verursachen.
SS (Soft Start) Pin
Als nächstes bewegen wir uns zum SS -Pin, der für Soft Start steht. Es steuert, wie schnell die Schaltung beginnt, indem die Referenzspannung des Fehlerverstärkers während des Starts reduziert wird.
Wenn wir den SS -Pin offen lassen, bleibt die Referenzspannung bei 7,5 V. Wenn wir jedoch einen Kondensator CSS von SS zu Boden anschließen, lädt die interne Stromquelle im IC diesen Kondensator langsam auf.
Der Ladestrom beträgt ungefähr 14 Milliamps, sodass der Kondensator linear von 0 V bis 7,5 V berechnet wird. Die Zeit, die dies benötigt, wird durch diese Formel angegeben.
Weichstartzeit = 0,54 * CSS in Mikrofaraden Sekunden
Dies bedeutet, dass, wenn wir einen größeren Kondensator verwenden, die Startzeit länger wird, wodurch die Schaltung reibungslos eingeschaltet wird, anstatt plötzlich auf die volle Spannung zu springen, OK.
PKLMT (Spitzenstromgrenze) Pin
Jetzt kommen wir zu PKLMT, was für die Spitzenstromgrenze steht. Dieser Pin ist sehr wichtig, da er den maximalen Strom festlegt, den das Power MOSFET verarbeiten darf.
Nehmen wir an, wir verwenden den im Schaltplan gezeigten Widerstandsteiler. Hier ist was, was passiert.
Die Spannung am PKLMT -Pin erreicht 0 Volt, wenn der Spannung über den Stromverstärkerabfall fällt:
7,5 Volt * 2 k / 10 k = 1,5 Volt
Wenn wir einen 0,25 -Ohm -Strom Sinneswiderstand verwenden, entspricht dieser 1,5 -Volt -Tropfen einem Strom von:
Strom i = 1,5 / 0,25 Ohm = 6 Ampere
Dies bedeutet also, dass der maximale Strom auf 6 Ampere begrenzt ist, OK.
Aber noch eine Sache. Ti empfiehlt, einen Bypass -Kondensator von PKLMT an den Boden zu verbinden. Warum. Da dies dazu beiträgt, hochfrequente Rauschen herauszufiltern, sorgt dafür, dass die Strombegrenzung genau funktioniert und von unerwünschten Geräuschspitzen nicht beeinflusst wird.
Steuereingänge
Vsense (Ausgangsdc -Spannungssinn)
Ok, jetzt reden wir über den Vsense -Stift. Dieser Stift wird verwendet, um die Ausgangs -DC -Spannung zu erfassen. Die Schwellenspannung für diesen Eingang beträgt 7,5 Volt und der Eingangsspannungsstrom typischerweise 50 Nanoampere.
Wenn wir die Werte im Schaltplan überprüfen, sehen wir, dass sie auf einer Ausgangsspannung von 400 Volt DC basieren. In dieser Schaltung funktioniert der Spannungsverstärker mit einer konstanten Niederfrequenzverstärkung, um die Ausgangsschwankungen minimal zu halten.
Wir finden auch einen 47 Nanofarad -Feedback -Kondensator, der in der Spannungsschleife einen 15 Hertz -Pol. Warum brauchen wir das? Da es verhindert, dass 120 Hertz Ripple den Eingangsstrom beeinflussen, wodurch der Betrieb stabiler wird, ok.
IAC (Linienwellenform)
Lassen Sie uns nun zum IAC -Stift gehen. Was macht es? Es hilft sicherzustellen, dass die Leitungsstromwellenform der gleichen Form wie die Leitungsspannung folgt.
Wie funktioniert es? Eine kleine Probe der Stromleitungsspannungswellenform wird in diesen Stift eingespeist. Innerhalb des IC wird dieses Signal mit dem Ausgang des Spannungsverstärkers im internen Multiplikator multipliziert. Das Ergebnis ist ein Referenzsignal, das von der aktuellen Steuerschleife verwendet wird, OK.
Aber hier ist etwas Wichtiges. Dieser Eingang ist kein Spannungseingang, sondern ein Stromeingang, und deshalb nennen wir ihn IAC.
Wie setzen wir das aktuell? Wir verwenden einen Widerstandsteiler mit 220 Kilo-Ohm und 910 Kilo-Ohm. Die Spannung am IAC -Stift ist intern auf 6 Volt fixiert. Diese Widerstände werden also so ausgewählt, dass der in IAC fließende Strom bei jeder Nullkreuzung von Null beginnt und an der Spitze der Wellenform etwa 400 Mikroampere erreicht.
Wir verwenden die folgenden Formeln, um diese Widerstandswerte zu berechnen:
RAC = VPK / IACPK
was uns gibt
RAC = (260 Volt AC * √2) / 400 Mikroampere = 910 Kilo-Ohms
wobei VPK die Spitzenlinienspannung ist.
Jetzt berechnen wir RREF mit:
Rref = rac / 4
Also, rref = 220 Kilo-Ohms
