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기본 작업

이제이 IC 내부에는 많은 중요한 빌딩 블록이 있습니다. 전압 증폭기, 아날로그 배수 및 분배기, 전류 증폭기 및 고정 주파수에서 실행되는 PWM이 있습니다.

또한 Power MOSFETS, 7.5V 기준, 라인 예측기, 하중 강화 가능한 비교기, 저 공급 검출기 및 과전류 비교기라고하는 게이트 드라이버가 있습니다.

따라서이 IC는 평균 전류 모드 컨트롤이라는 것을 사용하여 작동합니다. 즉, 주파수를 고정시키는 방식으로 전류를 제어하지만 시스템이 안정적으로 유지되고 왜곡이 낮게 유지되도록합니다.

이제 이것을 피크 전류 모드 컨트롤과 비교하면 평균 유형은 경사 보정이 필요하지 않고 소음 스파이크에 너무 민감하지 않고 입력 전류 파형을 적절하게 정현파로 유지하기 때문에 더 좋아 보입니다.

이 IC는 높은 기준 전압과 강한 발진기 신호를 가지므로 노이즈에 의해 쉽게 영향을받지 않습니다. 또한 PWM 회로가 빠르기 때문에 200kHz 이상의 스위칭 주파수에서 작동 할 수 있습니다.

이제 단일 상 및 3 상 시스템 모두에서 사용할 수 있으며 75V에서 275V의 입력 전압을 처리하는 동시에 50Hz에서 400Hz까지 AC 라인 주파수로 작업 할 수 있습니다.

또 다른 좋은 특징은 IC가 시작될 때 전원이 많이 나오지 않기 때문에 전원 공급 장치를 공급하는 것이 과부하되지 않는다는 것입니다.

포장과 관련 하여이 IC는 16 핀 플라스틱 및 세라믹 딥 (듀얼 인라인 패키지) 버전으로 제공되며 표면 장착 옵션도 있습니다. 따라서 전반적으로 전력 계수 보정을 제대로 작동시키는 데 매우 유용한 IC입니다!

자세한 설명

이 UC3854 IC는 시스템에서 활성 전력 계수 보정을 수행하는 데 도움이됩니다. 그렇지 않으면 정현파 전력선에서 비 구진성 전류가 도출되는 시스템에서 활성화 된 전력 계수 보정을 수행합니다. 따라서이 IC는 시스템이 최상의 방식으로 라인에서 전원을 당기는 동시에 라인 전류 왜곡을 가능한 한 낮게 유지하면서 최상의 방식으로 전원을 뽑아냅니다.

이를 달성하기 위해이 IC 내부에 평균 전류 모드 제어를 가지고 있으며, 이것이 바로 전류 제어 고정 주파수를 유지하지만 동시에 우수한 안정성과 낮은 왜곡을 보장합니다.

평균 전류 모드 제어의 좋은 점은 성능 문제를 일으키지 않고 Boost Stage가 연속 모드와 불연속 모드 사이를 이동할 수 있다는 것입니다.

그러나 우리가 피크 전류 모드를 사용했다면 경사 보상이 필요하지만 여전히 완벽한 정현파 라인 전류를 유지할 수 없습니다. 또한 피크 전류 모드는 노이즈 과도에 더 반응하는 경향이 있지만 평균 전류 모드는 크게 영향을받지 않습니다.

이제이 UC3854 IC에는 전력선에서 최적으로 전류를 추출 할 수있는 전원 공급 장치를 만들어 라인 전류 왜곡을 최소로 유지 해야하는 전원 공급 장치를 만들어야합니다.

따라서 여기에는 전압 증폭기, 아날로그 멀티 플라이어 및 분배기, 전류 증폭기 및이 단일 IC 내부의 고정 주파수 PWM도 있습니다.

그러나이 IC에는 Power MOSFETS, 7.5V 기준, 라인 예측기,로드 강성 비교기, 저 공급 검출기 및 과전류 비교기와 완전히 호환되는 게이트 드라이버가 있습니다.

따라서 유효 전력 계수 보정에 필요한 모든 것이 이미 내부에있어 효율적인 전원 공급 장치를 설계하는 데 유용합니다.

이 UC3854 IC에는 전력 계수 조정기를 제어하는 데 필요한 모든 회로가 있습니다. 이제이 IC는 주로 평균 전류 모드 컨트롤과 함께 작동하도록 설계되었지만 좋은 점은 원하는 경우 다른 전력 토폴로지 및 제어 방법으로 사용할 수 있다는 것입니다. 따라서 매우 유연합니다.

블록 다이어그램

저전압 잠금 및 비교기를 활성화합니다

왼쪽 상단 코너에서 블록 다이어그램을 보면 전압 잠금 비교기와 활성화 비교기의 두 가지 중요한 사항이 보입니다. 이 두 사람은 IC가 작동을 시작하기 위해 '진정한'상태에 있어야합니다.

전압 오차 증폭기 및 소프트 스타트 기능

그런 다음 반전 입력이 핀 vsense로 이동하는 전압 오류 증폭기가 있습니다. 이제 다이어그램에서는 전압 오류 증폭기 주변의 다이오드가 보이지만이 다이오드는 내부 회로의 작동 방식을 이해하는 데 도움이됩니다. 그들은 실제 다이오드가 아닙니다.

이제 오류 증폭기의 비 반전 입력은 어떻습니까? 일반적으로 7.5V DC 참조에 연결되지만 소프트 스타트에도 사용됩니다.

따라서 회로가 시작되면이 설정을 통해 출력 전압이 최종 수준에 도달하기 전에 전압 제어 루프가 작동하기 시작합니다.

이런 식으로 우리는 많은 전원 공급 장치가 가지고있는 성가신 턴온 오버 슈트를 얻지 못합니다.

그런 다음 VSENSE와 오류 증폭기의 역 입력 사이에 또 다른 이상적인 다이오드가 있지만 혼란을 없애기 위해서만 있습니다. 실제 회로에는 여분의 다이오드 드롭이 없습니다. 대신, IC 내부에서는 차동 증폭기를 사용 하여이 모든 작업을 수행합니다. 또한 소프트 스타트 타이밍 커패시터를 충전하기위한 내부 전류 소스가 있습니다.

승수 기능

이제 승수에 대해 이야기합시다. 전압 오류 증폭기의 출력은 Pin Vaout에서 사용할 수 있으며 이는 승수에 대한 입력 중 하나입니다.

승수에 대한 또 다른 입력은 IAC이며, 이는 입력 정류기에서 나오고 파도 모양을 프로그래밍하는 데 도움이됩니다. 이 IAC 핀은 내부적으로 6V로 유지되며 현재 입력 역할을합니다.

그런 다음 피드 포워드 입력 인 VFF가 있고 IC 내부에는 승수의 분배기 입력으로 이동하기 전에 값이 제곱됩니다.

승수로 들어가는 또 다른 것은 핀 RSET에서 나오는 ISET이며 최대 출력 전류를 설정하는 데 도움이됩니다.

“전파 정류기는 어떻게 작동합니까 ”

이제 승수에서 무엇이 나옵니까? PIN Multout에서 흐르는 IMO 전류는 전류 오류 증폭기의 비 반전 입력에 연결됩니다.

전류 제어 및 펄스 폭 변조

이제 현재 증폭기의 역 입력이 Pin Isense에 연결되고 출력은 PWM 비교기로 이동하여 PIN CT의 발진기 램프 신호와 비교됩니다.

오실레이터 및 비교기는 Set-Reset 플립 플롭을 제어하여 PIN GTDRV에서 고전류 출력을 구동합니다.

이제 전력 MOSFET을 보호하기 위해 IC의 출력 전압은 내부적으로 15V로 고정되므로 MOSFET 게이트를 과도하게 드러내지 않습니다.

피크 전류 제한 및 전원 공급 장치 연결

안전을 위해 PIN PKLMT에 의해 제어되는 비상 피크 전류 한계 기능이 있습니다. 이 핀이 약간 아래로 당겨지면 출력 펄스가 즉시 꺼집니다.

마지막으로 PIN VREF의 기준 전압 출력이 있으며 입력 전압은 PIN VCC로 이동합니다.

응용 프로그램 정보

자,이 IC는 주로 범용 AC 라인에서 활성 전력 계수 보정 (PFC)이 필요한 AC-DC 전원 공급 장치에 주로 사용됩니다. 즉, 입력 전압이 크게 다를 수있는 시스템에서 사용할 수 있지만 전력 계수가 높게 유지되고 입력 전류 고조파가 낮게 유지되도록해야합니다.

이제이 UC3854 IC를 사용하는 응용 프로그램은 일반적으로 EN61000-3-2의 일부인 Class D 장비 입력 전류 고조파 표준을 따릅니다.

이것은 75W 이상의 정격 전력을 갖는 전원 공급 장치의 중요한 표준이므로 우리가 그런 것을 설계하고 있다면이 IC는 우리가 번거 로움없이 이러한 고조파 왜곡 한계를 충족시키는 데 도움이됩니다.

250W 전력 계수 보정 회로 에서이 IC의 성능을 확인하면 정밀 PFC 및 THD 측정 기기를 사용하여 올바르게 테스트했음을 확인할 수 있습니다.

결과? 전력 계수는 0.999 였는데, 이는 거의 완벽하고 총 고조파 왜곡 (THD)은 3.81%에 불과했습니다. 이 값은 공칭 입력 전압 및 최대 부하에서 라인 주파수의 50 번째 고조파까지 측정되었습니다. 따라서 이것은이 IC가 우리가 깨끗하고 효율적인 전력 변환을 얻는 데 실제로 도움이 될 수 있음을 알려줍니다.

일반적인 응용 프로그램 (PFC 회로도)

위의 그림을 살펴보면 UC3854 IC가 높은 전력 계수와 고효율이 높은 전제 변수로 사용되는 일반적인 응용 프로그램 회로가 표시됩니다.

그래서 이것은 어떻게 만들어 졌습니까? 이 회로에는 두 가지 주요 섹션이 있습니다.

UC3854 주위에 구축 된 제어 회로.
실제로 전력 변환을 처리하는 전력 섹션.

이제 전력 섹션은 부스트 컨버터이며 내부의 인덕터는 CCM (Continuous Conduction Mode)에서 작동합니다.

이것이 의미하는 것은 듀티 사이클이 출력 전압 대 입력 전압의 비율에 따라 다르다는 것입니다. 그러나 좋은 점은 인덕터가 연속 모드에서 작동하기 때문에 스위칭 주파수의 입력 전류 리플은 낮게 유지됩니다.

이는 전력선에서 노이즈가 적을수록 EMI 규정 준수에 중요한 노이즈를 얻는다는 것을 의미합니다.

이제이 회로에서 중요한 것은 출력 전압이 항상 가장 높은 예상 AC 입력 전압의 피크 전압보다 항상 높아야한다는 것입니다. 따라서 모든 구성 요소가 문제없이 전압 등급을 처리 할 수 있도록 모든 구성 요소를주의 깊게 선택해야합니다.

최대 부하에서,이 전제 분해기 회로는 입력 전원 라인 전압이 80V에서 260V RMS 사이에있는 한 전력 계수가 0.99의 전력 계수를 달성합니다. 즉, 입력 전압이 변경 되더라도 회로는 여전히 전력 계수를 효과적으로 수정합니다.

이제 더 높은 전력 레벨이 필요하다면 여전히 동일한 회로를 사용할 수 있지만 전원 단계를 약간 변경해야 할 수도 있습니다. 따라서 모든 것을 처음부터 재 설계 할 필요는 없으며 더 높은 전력 요구 사항을 처리하기 위해 몇 가지 사항을 조정하십시오.

설계 요구 사항

위에 표시된 PFC 회로 설계 예제의 경우, 다음 표 1에 표시된대로 입력 매개 변수로 매개 변수를 사용합니다.

포괄적 인 디자인 프로세스

회로의 제어 단계에서 전력 MOSFET 게이트는 UC3854로부터 PWM 펄스 (GTDRV)를 수신합니다. 칩에 대한 4 가지 입력이 함께 작동 하여이 출력의 듀티 사이클을 동시에 조절합니다.

이 설계에는 보조 유형의 추가 컨트롤이 제공됩니다. 그들은 스위칭 파워 MOSFET의 특정 일시적 상황에 대한 보호 역할을합니다.

보호 입력

이제 우리는이 IC의 보호 입력에 대해 이야기합니다. 문제, 전원 지연 또는 과전류 상황의 경우 회로를 제어하는 데 도움이되기 때문에 중요합니다.

ENA (ENABLE) 핀

이제 여기에는 ENA 핀이 있습니다. VREF 및 GTDRV 출력이 켜지 기 전에이 핀은 2.5V에 도달해야합니다. 따라서 무언가 잘못되면이 핀을 사용하여 게이트 드라이브를 종료하거나 회로가 처음 전원을 낼 때 시작을 지연시키는 데 사용할 수 있습니다.

그러나 더 많은 것이 있습니다. 이 핀은 200mV의 히스테리시스 간격이있어 소음으로 인해 불규칙한 스위칭 또는 원치 않는 턴온을 방지합니다. 따라서 2.5V를 가로 지르면 전압이 2.3V 미만으로 떨어질 때까지 계속 유지되어 작동이 더 안정적입니다.

또한 VCC에서 직접 작동하는 IC 내부에 저전압 보호 기능이 있습니다. VCC가 16V에 도달하면 IC가 켜지고 VCC가 10V 미만으로 떨어지면 꺼집니다. 이는 전원 공급 장치 전압이 너무 낮게 떨어지면 IC가 자동으로 종료되어 오작동을 방지합니다.

그러나 ENA 핀을 사용하지 않으면 100 킬로 오브 저항을 사용하여 VCC에 연결해야합니다. 그렇지 않으면 떠 다니고 원치 않는 행동을 유발할 수 있습니다.

SS (소프트 스타트) 핀

다음으로 소프트 스타트를 나타내는 SS 핀으로 이동합니다. 시작 중에 오차 증폭기의 기준 전압을 줄임으로써 회로가 얼마나 빨리 시작되는지 제어합니다.

일반적으로 SS 핀을 열어두면 참조 전압은 7.5V에 유지됩니다. 그러나 커패시터 CSS를 SS에서 지상으로 연결하면 IC 내부의 내부 전류 소스 가이 커패시터를 천천히 충전합니다.

충전 전류는 약 14 밀리 암프이므로 커패시터는 0V에서 7.5V로 선형으로 충전됩니다.이 일이 발생하는 데 걸리는 시간은이 공식에 의해 제공됩니다.

소프트 시작 시간 = 0.54 * CSS 마이크로 파라드 초

즉, 더 큰 커패시터를 사용하면 시작 시간이 더 길어지면 갑자기 전체 전압으로 점프하는 대신 회로가 원활하게 켜집니다.

PKLMT (피크 전류 한계) 핀

이제 우리는 피크 전류 한계를 나타내는 PKLMT에 왔습니다. 이 핀은 전원 MOSFET이 처리 할 수있는 최대 전류를 설정하기 때문에 매우 중요합니다.

회로 다이어그램에 표시된 저항 분배기를 사용한다고 가정 해 봅시다. 여기에 일어나는 일이 있습니다.

PKLMT 핀의 전압은 전류 감지 저항의 전압이 떨어지면 0 볼트에 도달합니다.

7.5 볼트 * 2 k / 10 k = 1.5 볼트

0.25 옴 전류 센스 저항을 사용하면이 1.5 볼트 드롭은 전류에 해당합니다.

현재 i = 1.5 / 0.25 Ohms = 6 암페어

따라서 이는 최대 전류가 6 암페어로 제한되어 있음을 의미합니다.

그러나 한 가지 더. TI는 PKLMT에서 지상으로 바이 패스 커패시터를 연결할 것을 권장합니다. 왜. 이는 고주파 노이즈를 필터링하는 데 도움이되므로 현재 한계 감지가 정확하게 작동하고 원치 않는 노이즈 스파이크의 영향을받지 않도록합니다.

제어 입력

vsense (출력 DC 전압 센스)

좋아, 이제 우리는 vsense 핀에 대해 이야기합니다. 이 핀은 출력 DC 전압을 감지하는 데 사용됩니다. 이 입력의 임계 값 전압은 7.5 볼트이며 입력 바이어스 전류는 일반적으로 50 나노 앰퍼입니다.

회로 다이어그램의 값을 확인하면 400V DC의 출력 전압을 기반으로합니다. 이 회로에서 전압 증폭기는 일정한 저주파 이득과 함께 작동하여 출력 변동을 최소화합니다.

또한 47 개의 나노 파라드 피드백 커패시터를 찾아 전압 루프에서 15 헤르츠 극을 생성합니다. 왜 우리는 이것을 필요로합니까? 120 Hertz Ripple이 입력 전류에 영향을 미치는 것을 방지하기 때문에 작동이 더 안정적입니다.

IAC (라인 파형)

이제 IAC 핀으로 이동합시다. 그것은 무엇을합니까? 라인 전류 파형이 라인 전압과 동일한 모양을 따라야하는지 확인하는 데 도움이됩니다.

그래서 어떻게 작동합니까? 전력선 전압 파형의 작은 샘플 이이 핀에 공급됩니다. IC 내부 에서이 신호는 내부 승수에서 전압 증폭기의 출력을 곱합니다. 결과는 전류 제어 루프가 사용하는 기준 신호입니다.

그러나 여기에 중요한 것이 있습니다. 이 입력은 전압 입력이 아니라 전류 입력이므로 IAC라고 부릅니다.

이제이 전류를 어떻게 설정합니까? 우리는 220 킬로 오크와 910 킬로 오크의 저항 분배기를 사용합니다. IAC 핀의 전압은 내부적으로 6 볼트로 고정됩니다. 따라서 이러한 저항은 IAC로 흐르는 전류가 0에서 0에서 시작하여 파형의 피크에서 약 400 마이크로 앰퍼에 도달하는 방식으로 선택됩니다.