Bez tytu³u-4 - Serwis Elektroniki

Poprawa wspó³czynnika mocy uk³adów zasilaniaPoprawa wspó³czynnika mocy uk³adów zasilania (cz.2)Karol Œwierc5. Ogólna charakterystyka uk³adu scalonegoMC33368Schemat blokowy tego uk³adu przedstawiono na rysunku7, a skrótowy opis jego w³asnoœci jest nastêpuj¹cy:• jest to kontroler aktywnego uk³adu poprawy wspó³czynnikamocy, przeznaczony do pracy w trybie boost w autonomicznychuk³adach zasilaczy impulsowych,• jest on zoptymalizowany do pracy w uk³adach niewielkiejmocy o du¿ej gêstoœci upakowania, wymaga niewieluelementów zewnêtrznych, rozprasza niewiele mocy, zajmujema³o miejsca na p³ytce drukowanej, produkowanajest wersja w obudowie SMD,• zawiera wewnêtrzny uk³ad startu, który mo¿e byæ zasilanyz wysokiego napiêcia, nie wymaga zatem zewnêtrznychelementów startowych i oszczêdza tym samym oko-³o 0.7W mocy,• zawiera uk³ad czasowy w charakterze uk³adu watchdog,uk³ad mno¿¹cy umo¿liwiaj¹cy pod¹¿anie uk³adu kontroleraza chwilow¹ wartoœci¹ napiêcia sieci, detektor zerowejwartoœci pr¹du w indukcyjnoœci umo¿liwiaj¹cy trybpracy bez przerw miêdzy impulsami steruj¹cymi tranzystoremkluczuj¹cym, transkonduktancyjny wzmacniaczb³êdu, komparator kontroluj¹cy chwilow¹ wartoœæ pr¹duw indukcyjnoœci, Ÿród³o napiêcia referencyjnego o wartoœci5V, uk³ad zabezpieczenia podnapiêciowego (kontrolujeswoje napiêcie zasilaj¹ce) oraz uk³ad wyjœciowy na tranzystorachCMOS umo¿liwiaj¹cy bezpoœrednie sterowanietypowych MOSFET-ów mocy,• zawiera programowany, za pomoc¹ zewnêtrznych elementów,uk³ad klampowania maksymalnej czêstotliwoœci prze-³¹czania,• wewnêtrzny uk³ad zabezpieczenia zawiera ponadto komparatorkontroluj¹cy przekroczenie dopuszczalnej wartoœcinapiêcia wyjœciowego,• wyposa¿ony jest w uk³ad opóŸnienia startu oraz uk³ad ograniczeniapr¹dowego reaguj¹cy na ka¿dy cykl pracy.Uk³ad MC33368 okreœla siê mianem nowej rodziny Greenline, co nale¿a³oby przet³umaczyæ - przyjazny œrodowisku.Wszystkie (tajemnicze) w³asnoœci i funkcje wymienione wy-RestartDelayFBCompMultLEBCurrentSenseZC DetOpóŸnienierestartuZabezpieczenienadnapiêcioweWzmacniaczb³êdu i uk³admno¿¹cyUk³adkontroli pr¹duModulatorszerokoœciimpulsów-+PWMUk³ad timera watchdogi wykrywania zerowejwartoœci pr¹du windukcyjnoœciZabezpieczeniepodnapiêcioweSR QPrzerzutnikstanuuk³aduRys.7. Schemat blokowy uk³adu MC33368.SStartoweŸród³opr¹doweLineV CCWewnêtrzneŸród³o napiêcia V REFodniesieniaAGndBuforpr¹dowyGatePGndUk³ad Frequencyklampowania Clampczêstotliwoœci¿ej zostan¹ rozszyfrowane w kolejnym punkcie opisuj¹cymstrukturê wewnêtrzn¹ uk³adu, dziêki czemu podczas lekturytego rozdzia³u stanie siê jasne dzia³anie ca³ego uk³adu poprawywspó³czynnika mocy. Temu te¿ celowi (a nie komplikacjiopisu) s³u¿¹ przytoczone wzory, które dociekliwy Czytelnikuzna na pewno za pomocne.6. Opis wewnêtrznych bloków uk³aduMC333686.1. Wzmacniacz b³êduWzmacniacz b³êdu to podzespó³ niezbêdny w ka¿dym uk³adzieregulacji, a szczególnie w uk³adzie stabilizacji. Wzmacniaczzastosowany w omawianym uk³adzie jest typem wzmacniaczaokreœlanego mianem „wzmacniacza transkonduktancyjnego”.Oznacza to, ¿e jego wyjœcie jest typu „pr¹dowego”, inaczejmówi¹c jego opornoœæ wyjœciowa nie jest ma³a (dla typowychwzmacniaczy operacyjnych przyjmuje siê, ¿e jest praktycznie- zerowa), lecz du¿a, mo¿na przyj¹æ - nieskoñczeniedu¿a. Wzmocnienie takiego wzmacniacza nie okreœla siê liczb¹bezwymiarow¹, lecz jako stosunek pr¹du wyjœciowego doró¿nicowego napiêcia wejœciowego, a zatem wyra¿one jest wymiaremodwrotnoœci opornoœci - siemens (w literaturze amerykañskiejmo¿na siê spotkaæ z okreœleniem - mho: 1 mho =1 siemens = 1/ohm). Wzmocnienie zastosowanego w uk³adziewzmacniacza b³êdu wynosi oko³o 50µmhos. Co to oznacza?Jeœli obci¹¿ymy go impedancj¹, na przyk³ad 1M, to wzmocnienienapiêciowe wyniesie 50.W uk³adzie MC33368 jest dostêp do wszystkich wyprowadzeñwzmacniacza, z tym ¿e mo¿na manipulowaæ elementamina wejœciu odwracaj¹cym i na wyjœciu, wejœcie nieodwracaj¹cepod³¹czone jest do wewnêtrznego uk³adu referencyjnego o wartoœci+5V. W typowej konfiguracji uk³adu do wejœcia odwracaj¹cegowzmacniacza b³êdu doprowadza siê próbkê napiêcia wyjœciowegoz odpowiednio dobranego dzielnika rezystancyjnego.Maksymalny pr¹d polaryzacji tego wejœcia wynosi 1µA i z uk³aduwyp³ywa. Nale¿y to uwzglêdniæ przy doborze dzielnika zewnêtrznego,zastosowane rezystory s¹ na ogó³ du¿ej wartoœci.Tu ciekawostka - mimo, ¿e o opornoœci zastêpczej widzianej zwejœcia odwracaj¹cego wzmacniacza decyduje rezystor pod³¹czonydo masy, jest on znacznie mniejszy (kilkadziesi¹t razy)od wartoœci rezystora pod³¹czonego do napiêcia wyjœciowego,o b³êdzie wprowadzanym przez pr¹d polaryzacji decyduje tendrugi. Wyjœcie wzmacniacza b³êdu pod³¹czone jest wewnêtrzniedo uk³adu mno¿¹cego, jest ono wyprowadzone na zewn¹trz(n.4) w celu pod³¹czenia elementów kompensacji czêstotliwoœciowej.Transkonduktancyjny typ wzmacniacza umo¿liwiakompensacjê za pomoc¹ jednego kondensatora. Jest to bardzowa¿ny element w uk³adzie - realizuje kompensacjê czêstotliwoœciow¹ca³ego uk³adu korektora wspó³czynnika mocy. Jakwspomnia³em we wstêpie, dobór tej pojemnoœci to jedna z istotnychró¿nic miêdzy aplikacj¹ zasilacza a korektora wspó³czynnikamocy. Pêtla sprzê¿enia zwrotnego musi byæ „wolna”, przyjmujesiê czêstotliwoœæ graniczn¹ równ¹ 20Hz lub mniej. Tym6 SERWIS ELEKTRONIKI 3/2002