Kerja dasar
Sekarang di dalam IC ini, kami memiliki banyak blok bangunan penting. Ada penguat tegangan, kemudian pengganda analog dan pembagi, penguat arus dan PWM yang berjalan pada frekuensi tetap.
Kami juga memiliki driver gerbang yang bekerja dengan baik dengan Power MOSFET, kemudian referensi 7.5V, sesuatu yang disebut antisipator garis, pembanding yang mengaktifkan beban, detektor pasokan rendah, dan pembanding arus berlebih.
Jadi IC ini berfungsi menggunakan sesuatu yang disebut kontrol mode arus rata-rata. Itu berarti mengontrol arus sedemikian rupa sehingga membuat frekuensi tetap tetapi juga memastikan sistem tetap stabil dan distorsi tetap rendah.
Sekarang jika kita membandingkan ini dengan kontrol mode arus puncak, maka tipe rata-rata terlihat lebih baik karena menjaga bentuk gelombang arus input dengan benar sinusoidal tanpa memerlukan kompensasi kemiringan dan tanpa terlalu sensitif terhadap lonjakan kebisingan.
IC ini memiliki tegangan referensi yang tinggi dan sinyal osilator yang kuat sehingga tidak mudah dipengaruhi oleh kebisingan. Juga karena memiliki sirkuit PWM cepat, ia dapat bekerja pada frekuensi switching di atas 200kHz yang cukup tinggi.
Sekarang kita dapat menggunakannya dalam sistem fase tunggal dan tiga fase dan dapat menangani tegangan input dari 75V hingga 275V, sementara juga bekerja dengan frekuensi garis AC di mana saja dari 50Hz hingga 400Hz.
Fitur bagus lainnya adalah bahwa ketika IC dimulai, itu tidak menarik banyak daya, sehingga pemberian catu daya itu tidak kelebihan beban.
Ketika datang ke pengemasan, IC ini hadir dalam versi plastik 16-pin dan keramik (paket in-line paket ganda) dan ada juga opsi pemasangan permukaan yang tersedia. Jadi secara keseluruhan, IC yang cukup berguna untuk membuat koreksi faktor daya berfungsi dengan baik!
Deskripsi terperinci
IC UC3854 ini membantu kita melakukan koreksi faktor daya aktif dalam sistem di mana sebaliknya, kita akan memiliki arus non-sinusoidal yang diambil dari saluran listrik sinusoidal. Jadi IC ini memastikan bahwa sistem menarik daya dari saluran dengan cara terbaik sambil menjaga garis saat ini distorsi serendah mungkin, oke?
Untuk mencapai hal ini, kami memiliki kontrol mode rata-rata saat ini di dalam IC ini, dan apa yang terjadi, ia menjaga kontrol tetap-frekuensi tetap saat ini tetapi pada saat yang sama, itu juga memastikan stabilitas yang baik dan distorsi rendah.
Hal yang baik tentang kontrol mode rata -rata saat ini adalah memungkinkan tahap boost bergerak antara mode kontinu dan mode terputus -putus tanpa menyebabkan masalah kinerja.
Tetapi jika kami menggunakan mode puncak arus maka kami akan membutuhkan kompensasi kemiringan dan tetap tidak dapat mempertahankan arus garis sinusoidal yang sempurna. Plus Mode Puncak Arus cenderung lebih banyak bereaksi terhadap transien kebisingan tetapi mode arus rata -rata tidak banyak terpengaruh, oke?
Sekarang IC UC3854 ini memiliki segalanya di dalamnya yang perlu kita buat catu daya yang dapat mengekstraksi arus secara optimal dari saluran listrik sambil menjaga distorsi arus saluran seminimum.
Jadi di sini kita memiliki amplifier tegangan, pengganda analog dan pembagi, penguat saat ini, dan juga PWM frekuensi tetap semua di dalam IC tunggal ini.
Tapi tunggu, IC ini juga memiliki driver gerbang yang sepenuhnya kompatibel dengan Power MOSFET, referensi 7.5V, antisipator garis, pembanding yang mengaktifkan beban, detektor pasokan rendah dan pembanding arus berlebih.
Jadi semua yang kita butuhkan untuk koreksi faktor daya aktif sudah ada di dalam, membuat IC ini sangat berguna untuk merancang catu daya yang efisien.
IC UC3854 ini memiliki semua sirkuit di dalam yang kita butuhkan untuk mengontrol korektor faktor daya, bukan? Sekarang IC ini terutama dirancang untuk bekerja dengan kontrol mode rata -rata saat ini tetapi hal yang baik adalah kita juga dapat menggunakannya dengan topologi daya dan metode kontrol yang berbeda jika kita mau. Jadi, ini cukup fleksibel.
Diagram blok
Penguncian di bawah tegangan dan mengaktifkan pembanding
Jika kita melihat diagram blok, di sudut kiri atas, kita melihat dua hal penting-pembanding penguncian di bawah tegangan dan pembanding yang diaktifkan. Keduanya harus dalam keadaan 'benar' agar IC mulai bekerja, oke?
Penguat kesalahan tegangan dan fungsi soft-start
Kemudian kami memiliki penguat kesalahan tegangan yang input pembaliknya masuk ke pin vSense. Sekarang dalam diagram, kami melihat beberapa dioda di sekitar penguat kesalahan tegangan tetapi dioda ini hanya ada untuk membantu kami memahami cara kerja sirkuit internal. Mereka bukan dioda yang sebenarnya di dalam.
Sekarang bagaimana dengan input non-pembalik dari penguat kesalahan? Biasanya terhubung ke referensi 7.5V DC tetapi juga digunakan untuk soft-start.
Jadi yang terjadi adalah, ketika sirkuit dimulai, pengaturan ini memungkinkan loop kontrol tegangan mulai bekerja sebelum tegangan output mencapai level akhir.
Dengan cara ini kami tidak mendapatkan overshoot yang menjengkelkan yang dimiliki banyak catu daya.
Lalu ada dioda ideal lain dalam diagram antara Vsense dan input pembalik dari penguat kesalahan tetapi hanya ada untuk menghapus kebingungan - tidak ada penurunan dioda tambahan di sirkuit aktual. Sebaliknya, di dalam IC kami melakukan semua ini menggunakan amplifier diferensial. Juga, kami memiliki sumber arus internal untuk mengisi kapasitor waktu soft-start.
Fungsionalitas pengganda
Sekarang mari kita bicara tentang pengganda. Output dari penguat kesalahan tegangan tersedia pada pin vaout dan ini juga salah satu input ke pengganda.
Input lain ke pengganda adalah IAC, yang berasal dari penyearah input dan membantu memprogram bentuk gelombang. Pin IAC ini ditahan secara internal pada 6V dan bertindak sebagai input saat ini.
Kemudian kami memiliki VFF yang merupakan input feedforward dan di dalam IC nilainya akan dikuadratkan sebelum masuk ke input pembagi dari pengganda.
Hal lain yang masuk ke pengganda adalah iset yang berasal dari pin rset, dan itu membantu mengatur arus output maksimum.
Sekarang apa yang keluar dari pengganda? Arus IMO yang mengalir dari pin multout dan ini terhubung ke input non-pembalik dari penguat kesalahan saat ini.
Kontrol saat ini dan modulasi lebar pulsa
Sekarang input pembalik dari penguat saat ini terhubung ke pin isense dan outputnya masuk ke pembanding PWM, di mana ia dibandingkan dengan sinyal ramp osilator dari pin CT.
Osilator dan pembanding kemudian mengontrol flip-flop set-reset yang pada gilirannya menggerakkan output arus tinggi di pin GTDRV.
Sekarang untuk melindungi daya MOSFET, tegangan output IC dijepit secara internal hingga 15V, jadi kami tidak berakhir overdriving gerbang MOSFET.
Batas arus puncak dan koneksi catu daya
Untuk keamanan, ada fungsi batas arus puncak darurat yang dikendalikan oleh pin pklmt. Jika pin ini ditarik sedikit di bawah tanah, maka pulsa output segera mati.
Akhirnya kami memiliki output tegangan referensi pada pin vref dan tegangan input masuk ke pin vcc.
Informasi aplikasi
OK, jadi IC ini terutama digunakan dalam catu daya AC-DC di mana kita membutuhkan Koreksi Faktor Daya Aktif (PFC) dari garis AC universal. Itu berarti kita dapat menggunakannya dalam sistem di mana tegangan input dapat sangat bervariasi tetapi kita masih perlu memastikan bahwa faktor daya tetap tinggi dan arus input harmonik tetap rendah, oke?
Sekarang aplikasi yang menggunakan IC UC3854 ini biasanya mengikuti Standar Harmonik Input Peralatan Kelas D, yang merupakan bagian dari EN61000-3-2.
Ini adalah standar penting untuk catu daya yang memiliki daya pengenal di atas 75W jadi jika kita merancang sesuatu seperti itu, maka IC ini membantu kita memenuhi batas distorsi harmonik itu tanpa kerumitan ekstra.
Jika kita memeriksa kinerja IC ini dalam sirkuit koreksi faktor daya 250W, maka kita dapat melihatnya telah diuji dengan benar menggunakan instrumen pengukur PFC dan THD presisi.
Hasilnya? Faktor daya adalah 0,999 yang hampir sempurna dan total harmonik distorsi (THD) hanya 3,81%. Nilai -nilai ini diukur hingga harmonik ke -50 dari frekuensi garis, pada tegangan input nominal dan beban penuh. Jadi ini memberi tahu kami bahwa IC ini benar -benar dapat membantu kami mendapatkan konversi daya yang bersih dan efisien.
Aplikasi Khas (Diagram Sirkuit PFC)
Jika kita melihat gambar di atas, kita melihat sirkuit aplikasi khas di mana IC UC3854 digunakan sebagai preregulator dengan faktor daya tinggi dan efisiensi tinggi.
Jadi bagaimana ini dibangun? Kami memiliki dua bagian utama di sirkuit ini:
- Sirkuit kontrol yang dibangun di sekitar UC3854.
- Bagian daya yang sebenarnya menangani konversi daya.
Sekarang bagian daya di sini adalah konverter boost dan induktor di dalamnya berfungsi dalam mode konduksi kontinu (CCM).
Artinya, siklus tugas akan tergantung pada rasio tegangan input terhadap tegangan output, oke? Tetapi hal yang baik adalah, karena induktor bekerja dalam mode kontinu, sehingga riak arus input pada frekuensi switching tetap rendah.
Ini berarti bahwa kita mendapatkan lebih sedikit kebisingan pada saluran listrik yang penting untuk kepatuhan EMI.
Sekarang satu hal penting dalam sirkuit ini adalah, tegangan output harus selalu lebih tinggi dari tegangan puncak tegangan input AC tertinggi yang diharapkan. Jadi kita perlu memilih semua komponen dengan hati -hati memastikan mereka dapat menangani peringkat tegangan tanpa masalah apa pun.
Pada beban penuh, sirkuit preregulator ini mencapai faktor daya 0,99, tidak peduli apa tegangan saluran listrik input, asalkan tetap antara 80V hingga 260V rms. Itu berarti bahwa bahkan jika tegangan input berubah, sirkuit masih memperbaiki faktor daya secara efektif.
Sekarang jika Anda membutuhkan tingkat daya yang lebih tinggi, maka Anda masih dapat menggunakan sirkuit yang sama tetapi Anda mungkin harus membuat perubahan kecil pada tahap daya. Jadi, Anda tidak perlu mendesain ulang semuanya dari awal, cukup tweak beberapa hal untuk menangani kebutuhan daya yang lebih tinggi.
Persyaratan Desain
Untuk contoh desain sirkuit PFC yang ditampilkan di atas, kami akan menggunakan parameter seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 berikut sebagai parameter input.
Proses desain yang komprehensif
Gerbang Power MOSFET pada tahap kontrol sirkuit menerima pulsa PWM (GTDRV) dari UC3854. Empat input yang berbeda ke chip bekerja bersama untuk secara bersamaan mengatur siklus tugas output ini.
Kontrol tambahan dari tipe tambahan ditawarkan dalam desain ini. Mereka berfungsi sebagai perlindungan terhadap situasi transien spesifik untuk MOSFET daya switching.
Input Perlindungan
Sekarang kita berbicara tentang input perlindungan di IC ini. Ini penting karena membantu kami mengendalikan sirkuit jika terjadi masalah, penundaan power-up, atau situasi yang berlebihan, OK.
Pin ENA (Enable)
Sekarang, di sini kita memiliki pin ENA yang diaktifkan untuk diaktifkan. Pin ini harus mencapai 2,5 V sebelum output VREF dan GTDRV dapat menyala. Jadi itu berarti kita dapat menggunakan pin ini untuk mematikan drive gerbang jika terjadi kesalahan atau kita dapat menggunakannya untuk menunda startup ketika sirkuit pertama -tama.
Tapi masih ada lagi. Pin ini memiliki celah histeresis 200 mV yang membantu mencegah switching yang tidak menentu atau turn-ons yang tidak diinginkan karena kebisingan. Jadi setelah melintasi 2,5 V, itu akan tetap menyala sampai tegangan turun di bawah 2,3 V, membuat operasi lebih stabil, OK.
Kami juga memiliki perlindungan undervoltage di dalam IC yang secara langsung bekerja di VCC. IC akan menyala ketika VCC mencapai 16 V dan akan mati jika VCC jatuh di bawah 10 V. Ini berarti bahwa jika tegangan catu daya turun terlalu rendah, maka IC akan ditutup secara otomatis untuk mencegah kerusakan.
Tetapi jika kita tidak menggunakan pin ENA, maka kita harus menghubungkannya ke VCC menggunakan resistor 100 kilo-ohm. Kalau tidak, itu mungkin melayang dan menyebabkan perilaku yang tidak diinginkan.
Pin ss (soft start)
Selanjutnya kita pindah ke pin SS yang merupakan singkatan dari Soft Start. Ini mengontrol seberapa cepat sirkuit dimulai dengan mengurangi tegangan referensi dari penguat kesalahan selama startup.
Biasanya jika kita membiarkan pin SS terbuka maka tegangan referensi tetap di 7,5 V. tetapi jika kita menghubungkan kapasitor CSS dari SS ke ground maka sumber arus internal di dalam IC akan mengisi daya kapasitor ini secara perlahan.
Arus pengisian adalah sekitar 14 milliamps sehingga kapasitor menagih secara linear dari 0 V hingga 7,5 V. Waktu yang diperlukan untuk ini terjadi diberikan oleh formula ini.
Waktu start lunak = 0,54 * CSS dalam microfarads detik
Ini berarti bahwa jika kita menggunakan kapasitor yang lebih besar maka waktu startup menjadi lebih lama, membuat sirkuit menyala dengan lancar alih -alih tiba -tiba melompat ke tegangan penuh, OK.
Pin pklmt (batas arus puncak)
Sekarang kita datang ke PKLMT yang merupakan batasan arus puncak. Pin ini sangat penting karena menetapkan arus maksimum yang diizinkan oleh MOSFET daya.
Katakanlah kami menggunakan pembagi resistor yang ditampilkan dalam diagram sirkuit. Inilah yang terjadi.
Tegangan pada pin pklmt mencapai 0 volt ketika tegangan turun di resistor indera saat ini adalah:
7,5 volt * 2 K / 10 K = 1,5 volt
Jika kita menggunakan resistor indera arus 0,25 ohm, maka penurunan 1,5 volt ini sesuai dengan arus:
Saat ini i = 1,5 / 0,25 ohm = 6 ampere
Jadi ini berarti arus maksimum dibatasi hingga 6 ampere, OK.
Tapi satu hal lagi. TI merekomendasikan agar kami menghubungkan kapasitor bypass dari pklmt ke ground. Mengapa. Karena ini membantu menyaring kebisingan frekuensi tinggi, memastikan deteksi batas saat ini berfungsi secara akurat dan tidak terpengaruh oleh lonjakan kebisingan yang tidak diinginkan.
Input kontrol
VSense (output DC tegangan indera)
Oke, sekarang kita berbicara tentang pin vSense. Pin ini digunakan untuk merasakan tegangan DC output. Tegangan ambang batas untuk input ini adalah 7,5 volt, dan arus bias input biasanya 50 nanoamperes.
Jika kami memeriksa nilai -nilai dalam diagram sirkuit, kami melihat mereka didasarkan pada tegangan output 400 volt DC. Di sirkuit ini, penguat tegangan bekerja dengan gain frekuensi rendah konstan untuk menjaga fluktuasi output minimal.
Kami juga menemukan kapasitor umpan balik nanofarad 47 yang menciptakan tiang 15 hertz di loop tegangan. Mengapa kita membutuhkan ini? Karena itu mencegah 120 Hertz Ripple dari mempengaruhi arus input, membuat operasi lebih stabil, OK.
IAC (bentuk gelombang garis)
Sekarang mari kita pindah ke pin IAC. Apa yang dilakukannya? Ini membantu memastikan bahwa bentuk gelombang arus garis mengikuti bentuk yang sama dengan tegangan garis.
Jadi bagaimana cara kerjanya? Sampel kecil bentuk gelombang tegangan saluran listrik dimasukkan ke dalam pin ini. Di dalam IC, sinyal ini dikalikan dengan output dari penguat tegangan dalam pengganda internal. Hasilnya adalah sinyal referensi yang digunakan oleh loop kontrol saat ini, OK.
Tapi ini sesuatu yang penting. Input ini bukan input tegangan tetapi input saat ini dan itulah sebabnya kami menyebutnya IAC.
Sekarang bagaimana kita mengatur ini saat ini? Kami menggunakan pembagi resistor dengan 220 kilo ohm dan 910 kilo-ohm. Tegangan pada pin IAC ditetapkan secara internal pada 6 volt. Jadi resistor ini dipilih sedemikian rupa sehingga arus yang mengalir ke IAC mulai dari nol di setiap nol persimpangan dan mencapai sekitar 400 mikroamperes di puncak bentuk gelombang.
Kami menggunakan rumus berikut untuk menghitung nilai resistor ini:
Rac = VPK / IACPK
yang memberi kita
Rac = (260 volt AC * √2) / 400 mikroamperes = 910 kilo-ohms
di mana VPK adalah tegangan garis puncak.
Sekarang, kami menghitung RREF menggunakan:
RREF = RAC / 4
Jadi, RREF = 220 kilo-ohm
