Lucrare de bază
Acum, în interiorul acestui IC, avem multe blocuri importante. Există un amplificator de tensiune, apoi un multiplicator analogic și un divizor, un amplificator curent și un PWM care rulează la o frecvență fixă.
De asemenea, avem un driver de poartă care funcționează bine cu Power MOSFETS, apoi o referință de 7.5V, ceva numit Anticitator de linie, un comparator care poate fi încărcat, un detector cu aprovizionare scăzută și un comparator supracurent.
Deci, acest IC funcționează folosind ceva numit control mediu în modul curent. Asta înseamnă că controlează curentul astfel încât să mențină frecvența fixă, dar se asigură, de asemenea, că sistemul rămâne stabil și distorsionarea rămâne scăzută.
Acum, dacă comparăm acest lucru cu controlul maxim al modului curent, atunci tipul mediu arată mai bine, deoarece menține forma de undă de curent de intrare în mod corespunzător sinusoidal, fără a avea nevoie de compensare a pantei și fără a fi prea sensibil la vârfurile de zgomot.
Acest IC are o tensiune de referință ridicată și un semnal oscilator puternic, astfel încât să nu fie ușor afectat de zgomot. De asemenea, deoarece are circuite rapide PWM, poate funcționa la frecvențele de comutare peste 200 kHz, ceea ce este destul de mare.
Acum îl putem folosi atât în sisteme monofazate, cât și în trei faze și poate gestiona tensiunile de intrare de la 75V la 275V, lucrând în același timp cu frecvențe de linie de curent alternativ oriunde de la 50Hz până la 400Hz.
O altă caracteristică plăcută este că, atunci când IC pornește, nu atrage multă putere, astfel încât alimentarea cu alimentare nu este supraîncărcată.
Când vine vorba de ambalaje, acest IC vine în versiuni de 16 pini de plastic și ceramică (pachet dual in-line) și există, de asemenea, opțiuni de montare a suprafeței. Deci, în general, un IC destul de util pentru a face corecția factorilor de putere să funcționeze corect!
Descriere detaliată
Acest UC3854 IC ne ajută să facem o corecție activă a factorilor de putere în sistemele în care altfel, am avea un curent non-sinusoidal extras dintr-o linie electrică sinusoidală. Așadar, acest IC se asigură că sistemul scoate puterea de pe linie în cel mai bun mod posibil, păstrând în același timp distorsionarea curentului liniei cât mai scăzut, OK?
Pentru a realiza acest lucru, avem un control mediu mediu al modului în interiorul acestui IC, iar ceea ce face acest lucru este, menține controlul curent frecvența fixă, dar, în același timp, asigură, de asemenea, o bună stabilitate și o distorsiune scăzută.
Lucrul bun despre controlul mediu al modului curent este că permite etapa de impuls să se deplaseze între modul continuu și modul discontinuu, fără a provoca probleme de performanță.
Dar dacă am fi folosit modul curent de vârf, atunci am avea nevoie de compensare a pantei și totuși nu ar fi capabil să menținem un curent de linie sinusoidală perfectă. Modul curent de vârf de vârf tinde să reacționeze mai mult la tranzitorii de zgomot, dar modul curent mediu nu este afectat prea mult, OK?
Acum, acest UC3854 IC are tot ce este în interiorul său, trebuie să facem o sursă de alimentare care să poată extrage curent optim de pe linia electrică, menținând în același timp denaturarea curentului la minimum.
Aici avem un amplificator de tensiune, un multiplicator analogic și divizor, un amplificator curent și, de asemenea, un PWM cu frecvență fixă în interiorul acestui singur IC.
Dar așteptați, acest IC are și un driver de poartă care este complet compatibil cu Power MOSFETS, o referință de 7,5V, un anticipator de linie, un comparator care poate fi încărcat, un detector de aprovizionare scăzută și un comparator supracurent.
Deci, tot ceea ce avem nevoie pentru corectarea activă a factorilor de putere este deja în interior, ceea ce face ca acest IC să fie util pentru proiectarea unor surse de alimentare eficiente.
Acest UC3854 IC are toate circuitele din interiorul în care trebuie să controlăm un corector al factorului de putere, nu? Acum, acest IC este conceput în principal pentru a funcționa cu controlul mediu al modului curent, dar lucrul bun este că îl putem folosi și cu diferite topologii de putere și metode de control, dacă dorim. Deci, este destul de flexibil.
Diagrama bloc
Blocare sub tensiune și activatori de activare
Dacă ne uităm la diagrama bloc, în colțul din stânga sus, vedem două lucruri importante-comparatorul de blocare sub tensiune și comparatorul de activare. Acestea două trebuie să fie în starea „adevărată” pentru ca IC să înceapă să funcționeze, OK?
Amplificator de eroare de tensiune și funcție de pornire soft
Apoi avem amplificatorul de eroare de tensiune a cărui intrare de inversare merge la PIN VSENSE. Acum, în diagramă, vedem câteva diode în jurul amplificatorului de eroare de tensiune, dar aceste diode sunt doar acolo pentru a ne ajuta să înțelegem cum funcționează circuitele interne. Nu sunt diode reale în interior.
Ce zici de intrarea care nu este inversare a amplificatorului de eroare? În mod normal, se conectează la o referință DC de 7,5V, dar este utilizat și pentru pornire soft.
Deci, ceea ce se întâmplă este că, atunci când începe circuitul, această configurație permite ca bucla de control a tensiunii să înceapă să funcționeze înainte ca tensiunea de ieșire să atingă nivelul final.
În acest fel, nu obținem acea evoluție enervantă pe care o au multe surse de alimentare.
Apoi, există o altă diodă ideală în diagrama dintre VSENSE și intrarea inversă a amplificatorului de eroare, dar este doar acolo pentru a șterge vreo confuzie - nu există o scădere suplimentară a diodei în circuitul propriu -zis. În schimb, în interiorul IC facem toate acestea folosind amplificatoare diferențiale. De asemenea, avem o sursă de curent intern pentru a încărca condensatorul de sincronizare soft-start.
Funcționalitate multiplicatoare
Acum să vorbim despre multiplicator. Ieșirea amplificatorului de eroare de tensiune este disponibilă pe pin vaout și aceasta este, de asemenea, una dintre intrările la multiplicator.
O altă intrare la multiplicator este IAC, care provine de la redresorul de intrare și ajută la programarea formei valurilor. Acest pin IAC este deținut intern la 6V și acționează ca o intrare curentă.
Apoi avem VFF, care este intrarea în avans și în interiorul IC, valoarea sa este pătrată înainte de a merge la intrarea divizorului multiplicatorului.
Un alt lucru care intră în multiplicator este ISET care provine de la pinul RSET și ajută la stabilirea curentului de ieșire maximă.
Ce iese din multiplicator? Curentul IMO care curge de la Pin MultOut și acesta se conectează la intrarea care nu este inversantă a amplificatorului de eroare curent.
Controlul curent și modularea lățimii pulsului
Acum, intrarea de inversare a amplificatorului curent este conectată la pinul ISENSE, iar ieșirea sa merge la comparatorul PWM, unde se compară cu semnalul de rampă oscilator de la PIN CT.
Oscilatorul și comparatorul controlează apoi set-reset flip-flop care, la rândul său, conduce ieșirea cu curent ridicat la pin gtdrv.
Acum, pentru a proteja MOSFET -urile de putere, tensiunea de ieșire a IC este fixată intern la 15V, deci nu ajungem să depășim porțile MOSFET.
Limita maximă de curent și conexiunile de alimentare cu energie
Pentru siguranță, există o funcție de limitare a curentului maxim de urgență care este controlată de PIN PKLMT. Dacă acest pin este tras ușor sub sol, atunci pulsul de ieșire se oprește imediat.
În cele din urmă, avem ieșirea de tensiune de referință pe pin vref, iar tensiunea de intrare merge la pin VCC.
Informații despre aplicație
OK, deci acest IC este utilizat în principal în sursele de alimentare AC-DC, unde avem nevoie de corecție activă a factorului de putere (PFC) de la o linie de curent alternativ universal. Asta înseamnă că îl putem folosi în sisteme în care tensiunea de intrare poate varia foarte mult, dar trebuie totuși să ne asigurăm că factorul de putere rămâne ridicat, iar armonicele curente de intrare rămâne scăzută, OK?
Acum, aplicațiile care utilizează acest UC3854 IC respectă, de obicei, standardele de armonice curente de intrare a echipamentelor D, care face parte din EN61000-3-2.
Acesta este un standard important pentru sursele de alimentare care au o putere nominală peste 75W, astfel încât dacă proiectăm ceva de genul acesta, atunci acest IC ne ajută să îndeplinim aceste limite de distorsiune armonică, fără probleme suplimentare.
Dacă verificăm performanța acestui IC într -un circuit de corecție a factorilor de putere de 250W, atunci putem vedea că a fost testat corespunzător folosind un instrument de măsurare PFC și THD.
Rezultatele? Factorul de putere a fost de 0,999, ceea ce este aproape perfect, iar distorsiunea armonică totală (THD) a fost de doar 3,81%. Aceste valori au fost măsurate până la a 50 -a armonică a frecvenței liniei, la tensiunea de intrare nominală și la sarcina completă. Așadar, acest lucru ne spune că acest IC ne poate ajuta cu adevărat să obținem o conversie curată și eficientă a puterii.
Aplicare tipică (diagrama circuitului PFC)
Dacă ne uităm la figura de mai sus, vedem un circuit de aplicare tipic în care UC3854 IC este utilizat ca preregulator cu factor de putere mare și eficiență ridicată.
Deci, cum este construit acest lucru? Avem două secțiuni principale în acest circuit:
- Circuitul de control care este construit în jurul UC3854.
- Secțiunea de putere care gestionează de fapt conversia puterii.
Acum, secțiunea de putere aici este un convertor de impulsuri, iar inductorul din interior funcționează în modul de conducere continuă (CCM).
Ce înseamnă asta este că ciclul de serviciu va depinde de raportul dintre tensiunea de intrare și tensiunea de ieșire, OK? Dar lucrul bun este, deoarece inductorul funcționează în modul continuu, astfel că ondularea curentului de intrare la frecvența de comutare rămâne scăzută.
Aceasta înseamnă că obținem mai puțin zgomot pe linia electrică, care este importantă pentru respectarea EMI.
Acum, un lucru important în acest circuit este că tensiunea de ieșire trebuie să fie întotdeauna mai mare decât tensiunea maximă a celei mai mari tensiuni de intrare a curentului alternativ. Așadar, trebuie să selectăm cu atenție toate componentele asigurându -ne că pot gestiona evaluările de tensiune fără nicio problemă.
La încărcare completă, acest circuit preregulator obține un factor de putere de 0,99, indiferent de tensiunea liniei de putere de intrare, atât timp cât rămâne între 80V și 260V RMS. Asta înseamnă că, chiar dacă tensiunea de intrare se modifică, circuitul corectează în mod eficient factorul de putere.
Acum, dacă aveți nevoie de un nivel de putere mai mare, atunci puteți utiliza în continuare același circuit, dar este posibil să fiți nevoit să faceți mici modificări în stadiul de putere. Așadar, nu este necesar să reproiectați totul de la zero, trebuie doar să reglați câteva lucruri pentru a gestiona cerințele de putere mai mari.
Cerințe de proiectare
Pentru exemplul de proiectare a circuitului PFC afișat mai sus, vom folosi parametrii așa cum este indicat în următorul tabel 1 ca parametri de intrare.
Proces de proiectare cuprinzător
Poarta MOSFET Power în etapa de control a circuitului primește impulsurile PWM (GTDRV) de la UC3854. Patru intrări diferite la cip lucrează împreună pentru a reglementa concomitent ciclul de serviciu al acestei ieșiri.
În acest proiect sunt oferite controale de tip auxiliar. Ele servesc ca o protecție împotriva situațiilor tranzitorii specifice pentru puterea de comutare MOSFETS.
Intrări de protecție
Acum vorbim despre intrările de protecție din acest IC. Acestea sunt importante, deoarece ne ajută să controlăm circuitul în caz de probleme, întârzieri de pornire sau situații de supracurent, OK.
Pin ena (activare)
Acum, aici avem știftul ENA care înseamnă activare. Acest pin trebuie să ajungă la 2,5 V înainte ca ieșirile VREF și GTDRV să se poată porni. Așadar, înseamnă că putem folosi acest pin pentru a opri unitatea de poartă dacă ceva nu merge bine sau îl putem folosi pentru a întârzia pornirea atunci când circuitul se ridică mai întâi.
Dar sunt mai multe. Acest pin are un decalaj de histereză de 200 mV care ajută la prevenirea comutării neregulate sau a activităților nedorite din cauza zgomotului. Așa că, odată ce traversează 2,5 V, va rămâne pornit până când tensiunea scade sub 2,3 V, ceea ce face ca operația să fie mai stabilă, OK.
De asemenea, avem o protecție sub tensiune în interiorul IC, care funcționează direct la VCC. IC se va aprinde atunci când VCC va ajunge la 16 V și se va opri dacă VCC va scădea sub 10 V. Aceasta înseamnă că, dacă tensiunea de alimentare cu putere scade prea jos, atunci IC se va opri automat pentru a preveni defecțiunea.
Dar dacă nu folosim pinul ENA, atunci trebuie să-l conectăm la VCC folosind un rezistor de 100 kilo-ohm. În caz contrar, ar putea pluti și poate provoca un comportament nedorit.
Pin SS (pornire soft)
În continuare, trecem la știftul SS care reprezintă un început moale. Controlează cât de rapid începe circuitul prin reducerea tensiunii de referință a amplificatorului de eroare în timpul pornirii.
În mod normal, dacă lăsăm pinul SS deschis, tensiunea de referință rămâne la 7.5 V. Dar dacă conectăm un condensator CSS de la SS la sol, atunci sursa de curent intern din interiorul IC va încărca acest condensator lent.
Curentul de încărcare este de aproximativ 14 miliamps, astfel încât condensatorul percepe liniar de la 0 V la 7.5 V. Timpul necesar pentru ca acest lucru să se întâmple este dat de această formulă.
Timp de pornire soft = 0,54 * CSS în microfarade secunde
Acest lucru înseamnă că dacă folosim un condensator mai mare, timpul de pornire devine mai lung, ceea ce face ca circuitul să se aprindă fără probleme în loc să sară brusc la tensiune completă, OK.
Pklmt (limita de curent maxim) pin
Acum ajungem la PKLMT, care înseamnă limita maximă. Acest pin este foarte important, deoarece stabilește curentul maxim pe care MOSFET de putere este permis să îl gestioneze.
Să spunem că folosim divizorul de rezistență prezentat în diagrama circuitului. Iată ce se întâmplă.
Tensiunea la pinul PKLMT atinge 0 volți atunci când picătura de tensiune pe rezistența curentă este:
7,5 volți * 2 k / 10 k = 1,5 volți
Dacă folosim un rezistor de sens curent de 0,25 ohm, atunci această cădere de 1,5 volți corespunde unui curent de:
Curent i = 1,5 / 0,25 ohmi = 6 amperi
Deci, aceasta înseamnă că curentul maxim este limitat la 6 amperi, OK.
Dar încă un lucru. Ti recomandă să conectăm un condensator de bypass de la PKLMT la sol. De ce. Deoarece acest lucru ajută la filtrarea zgomotului de înaltă frecvență, asigurându-vă că detectarea limită curentă funcționează cu exactitate și nu este afectată de vârfurile de zgomot nedorite.
Intrări de control
VSENSE (sensul de tensiune DC de ieșire)
Ok, acum vorbim despre știftul vSsense. Acest pin este utilizat pentru a sesiza tensiunea DC de ieșire. Tensiunea de prag pentru această intrare este de 7,5 volți, iar curentul de prejudecată de intrare este de obicei 50 nanoampere.
Dacă verificăm valorile din diagrama circuitului, vedem că se bazează pe o tensiune de ieșire de 400 volți DC. În acest circuit, amplificatorul de tensiune funcționează cu un câștig constant de frecvență joasă pentru a menține minim fluctuațiile de ieșire.
De asemenea, găsim un condensator de feedback de 47 de nanofarad, care creează un pol de 15 hertz în bucla de tensiune. De ce avem nevoie de asta? Deoarece împiedică 120 Hertz Ripple să afecteze curentul de intrare, ceea ce face ca operația să fie mai stabilă, OK.
IAC (forma de undă a liniei)
Acum să ne trecem la știftul IAC. Ce face? Vă ajută să vă asigurați că forma de undă a curentului de linie urmează aceeași formă ca și tensiunea liniei.
Deci, cum funcționează? Un mic eșantion al formei de undă a tensiunii liniei electrice este introdusă în acest pin. În interiorul IC, acest semnal este înmulțit cu ieșirea amplificatorului de tensiune în multiplicatorul intern. Rezultatul este un semnal de referință utilizat de bucla de control curentă, OK.
Dar iată ceva important. Această intrare nu este o intrare de tensiune, ci o intrare curentă și de aceea o numim IAC.
Acum cum putem stabili acest curent? Folosim un divizor de rezistență cu 220 kilo-Ohms și 910 kilo-ohms. Tensiunea la știftul IAC este fixată intern la 6 volți. Așadar, aceste rezistențe sunt alese astfel încât curentul care curge în IAC începe de la zero la fiecare traversare zero și să ajungă la aproximativ 400 de microampere la vârful formei de undă.
Folosim următoarele formule pentru a calcula aceste valori ale rezistenței:
RAC = VPK / IACPK
ceea ce ne dă
RAC = (260 volți AC * √2) / 400 microampere = 910 kilo-ohms
unde VPK este tensiunea de vârf.
Acum, calculăm RREF folosind:
Rref = rac / 4
Deci, rref = 220 kilo-ohms
