SERWIS ELEKTRONIKI
SERWIS ELEKTRONIKI
SERWIS ELEKTRONIKI
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
sta” wartoœæ œrednia; nie œredniokwadratowa). Pozosta³ jeszcze<br />
krok najtrudniejszy, znalezienie wartoœci skutecznej pr¹du<br />
w uzwojeniu pierwotnym transformatora Tr1. Ten obwód rezonansowy<br />
jest kluczowany zgodnie z zasad¹ „Zero Voltage<br />
Switching” z wype³nieniem 50% i w przeciwfazie dla obu kluczy.<br />
Pr¹d zasilania jest zaœ wpompowywany do œrodkowego<br />
odczepu transformatora. P³ynie on zatem przez po³owê uzwojenia<br />
Lp, t¹ po³owê dla której aktualnie zamkniêty jest klucz<br />
przetwornicy push-pull. Rozs¹dn¹ aproksymacj¹ jest przyjêcie<br />
pr¹du o kszta³cie niesymetrycznej sinusoidy, dla po³owy<br />
okresu o amplitudzie I R, dla drugiej po³owy I R + I buck. W oparciu<br />
o definicjê obliczania wartoœci œredniokwadratowej dojdziemy<br />
do wniosku, i¿ obie amplitudy nale¿y dodaæ „kwadraturowo”<br />
(jako boki trójk¹ta prostok¹tnego; wyjaœnienie tego<br />
faktu potraktujmy jako kolejne ciekawe zadanie z elektrotechniki).<br />
Po podstawieniu znanych ju¿ wartoœci I R i I buck dochodzimy<br />
do wniosku, i¿ wartoœæ skuteczna pr¹du w uzwojeniu<br />
Lp wynosi ok. 0.73A, jest wiêc ca³kiem pokaŸna mimo niewielkiej<br />
mocy jak¹ uk³ad przetwarza. Teraz mamy ju¿ wszystkie<br />
dane dla projektu transformatora. Czy na pewno wszystkie<br />
? Nie mniej wa¿ne s¹ wzglêdy mechaniczne, szczególnie wysokoœæ,<br />
aby transformator nie by³ czynnikiem wyznaczaj¹cym<br />
„gruboœæ ekranu”. W za³o¿onej aplikacji nie jest wymagana<br />
izolacja miêdzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Nie mniej<br />
wymagana jest odpowiednia klasa izolacji miêdzyzwojowych<br />
(miêdzywarstwowych). Napiêcie uzwojenia wtórnego, szczególnie<br />
w czasie startu, siêga 1000V. Jest jeszcze wy¿sze w<br />
warunkach od³¹czenia lampy, co nale¿y jednak uznaæ za warunki<br />
awaryjne. Niemniej, uk³ady zabezpieczenia (z uwagi na<br />
specyfikê lampy podczas startu) musz¹ reagowaæ z opóŸnieniem.<br />
To wszystko wraz z wymagan¹ zwartoœci¹ transformatora<br />
i ca³ego uk³adu inwertera stwarza warunki b. krytyczne.<br />
Nie nale¿y siê spodziewaæ (a to w pracach serwisowych bardzo<br />
wa¿ne) i¿ uk³ad „wytrzyma” wiêcej ani¿eli za³o¿one minimum<br />
narzucone za³o¿eniami projektowymi (z rozs¹dnym<br />
lecz minimalnym marginesem).<br />
Wy¿ej przeprowadzone obliczenia zawieraj¹ spore b³êdy,<br />
których Ÿród³a cytowano na bie¿¹co. Dlatego, w faktycznym<br />
procesie projektu nale¿y je uznaæ jako pierwsz¹ iteracjê, i skorygowaæ<br />
b¹dŸ na drodze dok³adniejszych obliczeñ, b¹dŸ na drodze<br />
empirycznej, pomiarów uk³adu wykonanego w oparciu o<br />
obliczenia „pierwszej iteracji”. Cel bie¿¹cego punktu artyku³u<br />
jest z oczywistych powodów odmienny. Nie chodzi bynajmniej<br />
o zaprojektowanie optymalnego uk³adu przetwornicy inwertera,<br />
a jedynie o zwrócenie uwagi na zale¿noœci „iloœciowe” celem<br />
pog³êbienia informacji o strukturze uk³adu podanych we<br />
wczeœniejszych punktach artyku³u. W tym zakresie stopieñ przetwornicy<br />
push-pull jest najbardziej krytyczny. Nie mniej, w kolejnych<br />
podpunktach przyjrzymy siê „stronie iloœciowej” reszty<br />
uk³adu zasilacza inwertera. Na zakoñczenie bie¿¹cego podpunktu,<br />
podamy wartoœci elementów (jak siê nale¿y spodziewaæ)<br />
zoptymalizowanego uk³adu przetwornicy push-pull. Nie<br />
ró¿ni¹ siê one wiele od wy¿ej oszacowanych. C b zmniejszono z<br />
36 do 33pF. C r tak¿e zmniejszono z 150 do 100nF.<br />
Jako transformator zastosowano gotowe trafo firmy Coiltronics<br />
o parametrach:<br />
• przek³adnia = 67,<br />
• indukcyjnoœæ uzwojenia pierwotnego =44mH,<br />
• rezystancja uzwojenia pierwotnego = 0.16Ω,<br />
• rezystancja uzwojenia wtórnego = 176Ω.<br />
Zasilacze lamp CCFL w uk³adach podœwietlania ekranów LCD<br />
4.3.2 Stopieñ zasilacza przetwornicy buck<br />
Kolejnym krokiem jest analiza warunków pracy przetwornicy<br />
buck wraz z projektem wartoœci elementów, w szczególnoœci<br />
cewki indukcyjnej.<br />
Czêstotliwoœæ pracy tej przetwornicy jest, nie tyle sta³a, co<br />
narzucona. Ten stopieñ przetwarzania zsynchronizowany jest<br />
ze stopniem push-pull. Jako ¿e buck ma pracowaæ na drugiej<br />
harmonicznej, czêstotliwoœæ 100kHz to wartoœæ minimalna w<br />
warunkach znamionowego obci¹¿enia push-pull-a. Gdy przyciemnimy<br />
ekran czêstotliwoœæ wzroœcie o ok. 15÷25%. Kolejnym<br />
narzuconym czynnikiem jest tryb pracy uk³adu. Zwykle<br />
chcemy aby pracowa³ on w warunkach przewodnoœci ci¹g³ej<br />
(pr¹du w indukcyjnoœci), mimo wzrostu trudnoœci z ustabilizowaniem<br />
pêtli ujemnego sprzê¿enia zwrotnego, i mimo gorszych<br />
(zwykle) parametrów dynamicznych pêtli.<br />
Dla okreœlenia wymaganej pojemnoœci L buck nale¿y wyjœæ<br />
od warunków najmniej korzystnych (najtrudniejszych) dla spe³nienia<br />
powy¿szych za³o¿eñ. S¹ nimi warunki w których minimalna<br />
jest zarówno czêstotliwoœæ jak i wspó³czynnik PWM<br />
kluczowania K buck. Warunki te odpowiadaj¹ pe³nemu obci¹¿eniu<br />
inwertera i maksymalnemu napiêciu wejœciowemu. Wspó³czynnik<br />
wype³nienie kluczowania uk³adu buck jest wprost równy<br />
stosunkowi napiêcia wyjœciowego do wejœciowego. W oparciu<br />
o powy¿sze informacje nietrudno policzyæ maksymalny czas<br />
wy³¹czenia klucza K buck. W rozwa¿anym uk³adzie bêdzie to<br />
7.8µs. Teraz nale¿y zdecydowaæ siê na maksymalne (dopuszczalne)<br />
têtnienia pr¹du I buck. Rozs¹dn¹ i czêsto przyjmowan¹<br />
wartoœci¹ jest 30÷50% wartoœci œredniej tego pr¹du. Dalej, ju¿<br />
„ma³y krok” do obliczenia indukcyjnoœci L buck.<br />
Wartoœæ 154µH zaspokoi warunek 50-cio procentowych (maksymalnych)<br />
têtnieñ. W rozwa¿anym projekcie wykorzystano typow¹<br />
cewkê firmy Coiltronics (CTX150-4) o parametrach : indukcyjnoœæ<br />
= 150µH, rezystancja = 0.175Ω, znamionowy pr¹d 0.72A (wartoœæ<br />
œrednia lub DC). Te parametry spe³niaj¹ z rozs¹dnym (lecz nie przesadnym)<br />
marginesem za³o¿enia projektowe.<br />
4.3.3 Analiza pêtli sprzê¿enia zwrotnego<br />
4.3.3.1. Przedstawienie problemu i prosty obwód kompensacji<br />
czêstotliwoœciowej<br />
Jak powiedziano w punkcie 4.2.2, „punkt pracy” zasadniczej<br />
czêœci inwertera, stopieñ przetwarzania push-pull kontrolowany<br />
jest przez zmianê parametrów pracy przetwornicy buck. Koniecznoœæ<br />
objêcia jedn¹ pêtl¹ sprzê¿enia zwrotnego dwu przetwornic<br />
„na raz” czyni ow¹ pêtlê bardzo skomplikowan¹. Tym samym,<br />
nie ³atwym zadaniem jest zapewnienie stabilnej pracy i równoczeœnie<br />
„nale¿ytej” dynamiki tej¿e pêtli feedback-u. Tym zagadnieniem<br />
zajmiemy siê w niniejszym punkcie artyku³u, mimo ¿e<br />
tematyce pêtli sprzê¿enia zwrotnego poœwiêcono ju¿ nieco miejsca,<br />
a punkt bie¿¹cy nie jest ostatnim poruszaj¹cym to zagadnienie.<br />
Zawartoœæ tematyczna bie¿¹cego punktu „znalaz³a siê” w<br />
artykule, jako ¿e dobór elementów kompensacji czêstotliwoœciowej<br />
uznano jako „elementy krytyczne” dla pracy zasilacza lampy<br />
CCFL (ograniczaj¹c siê równoczeœnie do rozwi¹zañ bazuj¹cych<br />
na sterowniku UC3871/3872).<br />
Ukszta³towanie charakterystyki w zakresie niskich czêstotliwoœci<br />
zdominowane jest przez elementy lokalnego sprzê¿enia<br />
zwrotnego w obrêbie wzmacniacza b³êdu. Zakres ten jest<br />
zatem pod „pe³n¹ kontrol¹” konstruktora uk³adu. W zakresie<br />
wysokich czêstotliwoœci, charakterystyka ta zdominowana jest<br />
przez obwód wyjœciowy push-pull przetwornicy oraz skom-<br />
<strong>SERWIS</strong> <strong>ELEKTRONIKI</strong> 4/2007 9
Change language