Kerja asas
Sekarang di dalam IC ini kita mempunyai banyak blok bangunan penting. Terdapat penguat voltan, kemudian pengganda dan pembahagi analog, penguat semasa dan PWM yang berjalan pada frekuensi tetap.
Kami juga mempunyai pemacu pintu yang berfungsi dengan baik dengan kuasa MOSFET, maka rujukan 7.5V, sesuatu yang dipanggil pemutih garis, komparator yang boleh dimuatkan, pengesan bekalan rendah, dan komparator overcurrent.
Jadi IC ini berfungsi menggunakan sesuatu yang dipanggil purata kawalan mod semasa. Ini bermakna ia mengawal arus sedemikian rupa sehingga mengekalkan frekuensi tetap tetapi juga memastikan sistem tetap stabil dan penyelewengan tetap rendah.
Sekarang jika kita membandingkannya dengan kawalan mod semasa puncak, maka jenis purata kelihatan lebih baik kerana ia menyimpan bentuk gelombang input yang betul sinusoidal tanpa memerlukan pampasan cerun dan tanpa terlalu sensitif terhadap pancang bunyi.
IC ini mempunyai voltan rujukan yang tinggi dan isyarat pengayun yang kuat supaya ia tidak mudah terjejas oleh bunyi bising. Juga kerana ia mempunyai litar PWM yang cepat, ia boleh berfungsi pada frekuensi beralih di atas 200kHz yang agak tinggi.
Sekarang kita boleh menggunakannya dalam sistem fasa tunggal dan tiga fasa dan ia boleh mengendalikan voltan input dari 75V hingga 275V, sementara juga bekerja dengan frekuensi garis AC di mana saja dari 50Hz sehingga 400Hz.
Satu lagi ciri yang bagus ialah apabila IC bermula, ia tidak menarik banyak kuasa, jadi bekalan kuasa memberi makan ia tidak terlalu banyak.
Ketika datang ke pembungkusan, IC ini datang dalam versi plastik 16-pin dan seramik (pakej dwi dalam talian) dan terdapat juga pilihan permukaan permukaan yang tersedia. Jadi secara keseluruhan, IC yang sangat berguna untuk membuat pembetulan faktor kuasa berfungsi dengan betul!
Penerangan terperinci
IC UC3854 ini membantu kita melakukan pembetulan faktor kuasa aktif dalam sistem di mana sebaliknya, kita akan mempunyai arus bukan sinusoid yang diambil dari garis kuasa sinusoidal. Oleh itu, IC ini memastikan bahawa sistem menarik kuasa dari garis dengan cara yang terbaik sambil mengekalkan distorsi semasa serendah mungkin, ok?
Untuk mencapai matlamat ini, kami mempunyai kawalan mod semasa semasa di dalam IC ini, dan apa yang dilakukannya, ia mengekalkan kekerapan tetap kawalan semasa tetapi pada masa yang sama, ia juga memastikan kestabilan yang baik dan herotan yang rendah.
Perkara yang baik mengenai kawalan mod semasa purata ialah ia membolehkan langkah meningkatkan tahap antara mod berterusan dan mod tidak berterusan tanpa menyebabkan sebarang masalah prestasi.
Tetapi jika kita telah menggunakan mod semasa puncak maka kita memerlukan pampasan cerun dan masih tidak dapat mengekalkan arus garis sinusoidal yang sempurna. Plus Peak Current Mode cenderung untuk bertindak balas lebih banyak kepada transien bunyi tetapi mod semasa purata tidak banyak terjejas, ok?
Sekarang IC UC3854 ini mempunyai segala -galanya di dalamnya yang kita perlukan untuk membuat bekalan kuasa yang dapat mengekstrak arus secara optimum dari garis kuasa sambil mengekalkan distorsi arus garis minimum.
Jadi di sini kita mempunyai penguat voltan, pengganda dan pembahagi analog, penguat semasa, dan juga PWM frekuensi tetap di dalam IC tunggal ini.
Tetapi tunggu, IC ini juga mempunyai pemacu pintu yang serasi sepenuhnya dengan MOSFETS kuasa, rujukan 7.5V, pemutih garis, pembanding beban, pengesan bekalan rendah dan komparator overcurrent.
Jadi segala yang kita perlukan untuk pembetulan faktor kuasa aktif sudah ada di dalam, menjadikan IC ini sangat berguna untuk mereka bentuk bekalan kuasa yang cekap.
IC UC3854 ini mempunyai semua litar di dalamnya yang kita perlukan untuk mengawal pembetulan faktor kuasa, bukan? Sekarang IC ini direka khas untuk bekerja dengan kawalan mod semasa semasa tetapi perkara yang baik ialah kita juga boleh menggunakannya dengan topologi kuasa dan kaedah kawalan yang berbeza jika kita mahu. Jadi, ia agak fleksibel.
Rajah blok
Lockout di bawah voltan dan membolehkan komparator
Jika kita melihat gambarajah blok, di sudut kiri atas, kita melihat dua perkara penting-pembanding lockout di bawah voltan dan pembanding yang membolehkan. Kedua -duanya mesti berada dalam keadaan 'benar' untuk IC untuk mula bekerja, ok?
Penguat ralat voltan dan fungsi permulaan lembut
Kemudian kami mempunyai penguat ralat voltan yang input membalikkan ke pin vsense. Sekarang dalam rajah, kita melihat beberapa diod di sekitar penguat ralat voltan tetapi diod ini hanya ada untuk membantu kita memahami bagaimana litar dalaman berfungsi. Mereka bukan diod sebenar di dalamnya.
Sekarang bagaimana dengan input tidak terbalik penguat ralat? Ia biasanya menghubungkan ke rujukan 7.5V DC tetapi ia juga digunakan untuk mula lembut.
Jadi apa yang berlaku ialah, apabila litar bermula, persediaan ini membolehkan gelung kawalan voltan mula bekerja sebelum voltan output mencapai tahap akhir.
Dengan cara ini, kita tidak mendapat overshoot yang menjengkelkan yang banyak.
Kemudian terdapat satu lagi diod yang ideal dalam rajah antara vsense dan input pembalikkan penguat ralat tetapi hanya ada untuk membersihkan sebarang kekeliruan -tidak ada penurunan diod tambahan dalam litar sebenar. Sebaliknya, di dalam IC kita melakukan semua ini menggunakan penguat pembezaan. Juga, kami mempunyai sumber semasa dalaman untuk mengenakan kapasitor masa permulaan yang lembut.
Fungsi pengganda
Sekarang marilah kita bercakap mengenai pengganda. Output penguat ralat voltan boleh didapati pada pin vaout dan ini juga merupakan salah satu input kepada pengganda.
Satu lagi input kepada pengganda adalah IAC, yang berasal dari penerus input dan membantu memprogramkan bentuk gelombang. Pin IAC ini diadakan secara dalaman pada 6V dan bertindak sebagai input semasa.
Kemudian kami mempunyai VFF yang merupakan input feedforward dan di dalam IC nilainya mendapat kuasa dua sebelum pergi ke input pembahagi pengganda.
Satu lagi perkara yang masuk ke dalam pengganda ialah ISET yang berasal dari pin rset, dan ia membantu menetapkan arus output maksimum.
Sekarang apa yang keluar dari pengganda? Arus IMO yang mengalir dari pin multout dan ini menghubungkan ke input tidak membalikkan penguat ralat semasa.
Modulasi lebar kawalan dan denyutan semasa
Sekarang input pembalikkan penguat semasa disambungkan ke pin isense dan outputnya pergi ke komparator PWM, di mana ia dibandingkan dengan isyarat ramp pengayun dari pin ct.
Pengayun dan komparator kemudian mengawal flip-flop set-reset yang seterusnya memacu output semasa semasa pada pin gtdrv.
Sekarang untuk melindungi kuasa MOSFET, voltan output IC diapit secara dalaman hingga 15V, jadi kami tidak akan terlalu banyak mengatasi pintu MOSFET.
Had semasa puncak dan sambungan bekalan kuasa
Untuk keselamatan, terdapat fungsi had semasa kecemasan yang dikawal oleh pin pklmt. Jika pin ini ditarik sedikit di bawah tanah, maka nadi output dimatikan dengan segera.
Akhirnya kami mempunyai output voltan rujukan pada pin vref dan voltan input pergi ke pin vcc.
Maklumat permohonan
Ok, jadi IC ini terutamanya digunakan dalam bekalan kuasa AC-DC di mana kita memerlukan pembetulan faktor kuasa aktif (PFC) dari garis AC sejagat. Ini bermakna kita boleh menggunakannya dalam sistem di mana voltan input boleh berubah secara meluas tetapi kita masih perlu memastikan bahawa faktor kuasa tetap tinggi dan harmonik semasa input tetap rendah, ok?
Sekarang aplikasi yang menggunakan IC UC3854 ini biasanya mengikuti standard Harmonik Input Peralatan Kelas D, yang merupakan sebahagian daripada EN61000-3-2.
Ini adalah standard penting untuk bekalan kuasa yang mempunyai kuasa yang diberi nilai di atas 75W jadi jika kita merancang sesuatu seperti itu, maka IC ini membantu kita memenuhi had distorsi harmonik tanpa kerumitan tambahan.
Jika kita menyemak prestasi IC ini dalam litar pembetulan faktor kuasa 250W, maka kita dapat melihatnya telah diuji dengan betul menggunakan alat pengukur PFC dan THD ketepatan.
Hasilnya? Faktor kuasa adalah 0.999 yang hampir sempurna dan jumlah distorsi harmonik (THD) hanya 3.81%. Nilai -nilai ini diukur sehingga harmonik ke -50 kekerapan garis, pada voltan input nominal dan beban penuh. Jadi ini memberitahu kita bahawa IC ini benar -benar dapat membantu kita mendapatkan penukaran kuasa yang bersih dan cekap.
Aplikasi biasa (rajah litar PFC)
Jika kita melihat angka di atas, kita melihat litar aplikasi biasa di mana IC UC3854 digunakan sebagai preregulator dengan faktor kuasa tinggi dan kecekapan yang tinggi.
Jadi bagaimana ini dibina? Kami mempunyai dua bahagian utama dalam litar ini:
- Litar kawalan yang dibina di sekitar UC3854.
- Bahagian kuasa yang sebenarnya mengendalikan penukaran kuasa.
Sekarang bahagian kuasa di sini adalah penukar rangsangan dan induktor di dalamnya berfungsi dalam mod pengaliran berterusan (CCM).
Apakah ini bermakna bahawa kitaran tugas akan bergantung pada nisbah voltan input ke voltan output, OK? Tetapi perkara yang baik adalah, kerana induktor berfungsi dalam mod berterusan, jadi riak input semasa pada frekuensi penukaran tetap rendah.
Ini bermakna kita mendapat sedikit bunyi pada garis kuasa yang penting untuk pematuhan EMI.
Sekarang satu perkara penting dalam litar ini ialah, voltan output mesti sentiasa lebih tinggi daripada voltan puncak voltan input AC yang diharapkan. Oleh itu, kita perlu memilih semua komponen dengan teliti memastikan mereka dapat mengendalikan penilaian voltan tanpa sebarang masalah.
Pada beban penuh, litar preregulator ini mencapai faktor kuasa sebanyak 0.99, tidak kira apa voltan talian kuasa input, selagi ia tetap antara 80V hingga 260V rms. Ini bermakna bahawa walaupun voltan input berubah, litar masih membetulkan faktor kuasa dengan berkesan.
Sekarang jika anda memerlukan tahap kuasa yang lebih tinggi, maka anda masih boleh menggunakan litar yang sama ini tetapi anda mungkin perlu membuat perubahan kecil pada tahap kuasa. Oleh itu, anda tidak perlu mengubah reka bentuk segala -galanya dari awal, hanya tweak beberapa perkara untuk mengendalikan keperluan kuasa yang lebih tinggi.
Keperluan reka bentuk
Untuk contoh reka bentuk litar PFC yang ditunjukkan di atas, kami akan menggunakan parameter seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1 berikut sebagai parameter input.
Proses reka bentuk yang komprehensif
Gerbang MOSFET kuasa di peringkat kawalan litar menerima pulsa PWM (GTDRV) dari UC3854. Empat input yang berbeza untuk cip berfungsi bersama -sama untuk mengawal selia kitaran tugas output ini.
Menambah kawalan jenis tambahan ditawarkan dalam reka bentuk ini. Mereka berfungsi sebagai perlindungan terhadap situasi sementara tertentu untuk MOSFET kuasa beralih.
Input perlindungan
Sekarang kita bercakap mengenai input perlindungan dalam IC ini. Ini penting kerana mereka membantu kami mengawal litar sekiranya masalah, kelewatan kuasa, atau situasi overcurrent, OK.
ENA (membolehkan) pin
Sekarang, di sini kita mempunyai pin ENA yang diaktifkan. Pin ini mesti mencapai 2.5 V sebelum output VREF dan GTDRV boleh dihidupkan. Jadi ini bermakna kita boleh menggunakan pin ini untuk menutup pemacu pintu jika ada yang salah atau kita boleh menggunakannya untuk melambatkan permulaan apabila litar pertama kuasa.
Tetapi ada lebih banyak lagi. Pin ini mempunyai jurang histeresis sebanyak 200 mV yang membantu mencegah penukaran yang tidak menentu atau giliran yang tidak diingini kerana bunyi bising. Jadi apabila ia melintasi 2.5 V, ia akan kekal sehingga voltan jatuh di bawah 2.3 V, menjadikan operasi lebih stabil, OK.
Kami juga mempunyai perlindungan undervoltage di dalam IC yang berfungsi secara langsung di VCC. IC akan dihidupkan apabila VCC mencapai 16 V dan akan dimatikan jika VCC jatuh di bawah 10 V. Ini bermakna jika voltan bekalan kuasa jatuh terlalu rendah, maka IC akan secara automatik ditutup untuk mengelakkan kerosakan.
Tetapi jika kita tidak menggunakan pin ENA, maka kita mesti menyambungkannya ke VCC menggunakan perintang 100 kilo-ohm. Jika tidak, ia mungkin terapung dan menyebabkan tingkah laku yang tidak diingini.
Pin ss (permulaan lembut)
Seterusnya kami berpindah ke pin SS yang bermaksud Permulaan Lembut. Ia mengawal seberapa cepat litar bermula dengan mengurangkan voltan rujukan penguat ralat semasa permulaan.
Biasanya jika kita meninggalkan pin SS terbuka maka voltan rujukan tetap pada 7.5 V. Tetapi jika kita menyambungkan kapasitor CSS dari SS ke tanah maka sumber semasa dalaman di dalam IC akan mengenakan kapasitor ini perlahan -lahan.
Arus pengisian adalah kira -kira 14 milliamp sehingga caj kapasitor secara linear dari 0 V hingga 7.5 V. Masa yang diperlukan untuk ini berlaku diberikan oleh formula ini.
Waktu Permulaan Lembut = 0.54 * CSS dalam Microfarads Seconds
Ini bermakna jika kita menggunakan kapasitor yang lebih besar maka masa permulaan menjadi lebih lama, menjadikan litar menghidupkan lancar dan tidak tiba -tiba melompat ke voltan penuh, OK.
Pin pklmt (puncak semasa) pin
Sekarang kita datang ke PKLMT yang bermaksud had semasa puncak. Pin ini sangat penting kerana ia menetapkan arus maksimum bahawa kuasa MOSFET dibenarkan untuk mengendalikan.
Katakan kita menggunakan pembahagi perintang yang ditunjukkan dalam gambarajah litar. Inilah yang berlaku.
Voltan pada pin pklmt mencapai 0 volt apabila voltan jatuh merentasi perintang rasa semasa ialah:
7.5 volt * 2 k / 10 k = 1.5 volt
Jika kita menggunakan perintang rasa semasa 0.25 ohm, maka penurunan 1.5 volt ini sepadan dengan arus:
Semasa i = 1.5 / 0.25 ohms = 6 amperes
Jadi ini bermakna arus maksimum terhad kepada 6 amperes, OK.
Tetapi satu perkara lagi. Ti mengesyorkan bahawa kami menyambungkan kapasitor pintasan dari PKLMT ke tanah. Kenapa. Kerana ini membantu menapis bunyi frekuensi tinggi, memastikan pengesanan had semasa berfungsi dengan tepat dan tidak terjejas oleh pancang bunyi yang tidak diingini.
Kawalan input
Vsense (output dc voltan akal)
Ok, sekarang kita bercakap mengenai pin vsense. Pin ini digunakan untuk merasakan voltan dc output. Voltan ambang untuk input ini adalah 7.5 volt, dan arus bias input biasanya 50 nanoamperes.
Jika kita menyemak nilai -nilai dalam gambarajah litar, kita lihat ia berdasarkan voltan output 400 volt DC. Dalam litar ini, penguat voltan berfungsi dengan keuntungan frekuensi rendah yang berterusan untuk memastikan turun naik output minimum.
Kami juga mendapati kapasitor maklum balas 47 nanofarad yang mencipta tiang hertz 15 dalam gelung voltan. Mengapa kita memerlukan ini? Kerana ia menghalang 120 Hertz Ripple daripada menjejaskan arus input, menjadikan operasi lebih stabil, OK.
IAC (bentuk gelombang garis)
Sekarang marilah kita berpindah ke pin IAC. Apa yang dilakukannya? Ia membantu untuk memastikan bahawa bentuk gelombang arus garis mengikuti bentuk yang sama dengan voltan garis.
Jadi bagaimana ia berfungsi? Sampel kecil bentuk gelombang voltan talian kuasa dimasukkan ke dalam pin ini. Di dalam IC, isyarat ini didarabkan dengan output penguat voltan dalam pengganda dalaman. Hasilnya adalah isyarat rujukan yang digunakan oleh gelung kawalan semasa, OK.
Tetapi inilah sesuatu yang penting. Input ini bukan input voltan tetapi input semasa dan itulah sebabnya kami memanggilnya IAC.
Sekarang bagaimana kita menetapkan arus ini? Kami menggunakan pembahagi perintang dengan 220 kilo-ohms dan 910 kilo-ohms. Voltan pada pin IAC ditetapkan secara dalaman pada 6 volt. Oleh itu, perintang ini dipilih sedemikian rupa sehingga arus mengalir ke IAC bermula dari sifar pada setiap lintasan sifar dan mencapai kira -kira 400 microamperes di puncak bentuk gelombang.
Kami menggunakan formula berikut untuk mengira nilai -nilai perintang ini:
RAC = VPK / IACPK
yang memberi kita
RAC = (260 volt ac * √2) / 400 microamperes = 910 kilo-ohms
di mana VPK adalah voltan garis puncak.
Sekarang, kami mengira RREF menggunakan:
Rref = rac / 4
Jadi, rref = 220 kilo-ohms
