Bez tytu³u-4 - Serwis Elektroniki

TOPSwitche-GX - opis funkcjonalny i typowe aplikacjeCCONTROLMMULITI--FUNCTIONBRAKFXLCURRENTLIMITADJUSTKomparator 1V- BRAK1VSTOPLOGICDDRAINSSOURCERys.4b.Ró¿nice w strukturze wewnêtrznej TOPSwitcha-GX wobudowie P (DIP-8) i G (SMD-8) wzglêdem Y (TO-220).Na wyprowadzeniu tym wymagane jest stosowanie zewnêtrznegokondensatora. Stosunkowo du¿a pojemnoœæ jestpotrzebna dla zapewnienia niezak³óconego i odpowiedniejwartoœci pr¹du bramki MOSFET-a. Pojemnoœæ istniej¹ca nawyprowadzeniu control wyznacza równie¿ czêstotliwoœæ pracyuk³adu automatycznego restart’u, a co najistotniejsze maznacz¹cy wp³yw (w niektórych aplikacjach decyduj¹cy wp³yw)na charakterystykê ca³ej pêtli sprzê¿enia zwrotnego, a tym samymna stabilnoœæ pracy uk³adu zasilacza.Na fakt ten nale¿y zwróciæ szczególn¹ uwagê gdy¿ mo¿e onmieæ czasem przykre nastêpstwa w pracach serwisowych.Oszczêdnoœæ konstrukcji polegaj¹ca na ograniczeniu dominimum iloœci wyprowadzeñ uk³adu, komplikuje nieco problemzapewnienia w³aœciwych warunków sta³opr¹dowych pracyuk³adu z równoczeœnie optymalnie zaprojektowan¹ charakterystyk¹pêtli sprzê¿enia zwrotnego. Aczkolwiek od stronyuk³adowej problem sprowadza siê do separacji kondensatoradu¿ej pojemnoœci odpowiednim rezystorem oraz zastosowaniaodpowiedniego, równolegle po³¹czonego kondensatora niewielkiejpojemnoœci kszta³tuj¹cego charakterystykê pêtli, wartona te elementy zwróciæ szczególna uwagê.Z uwagi na du¿y zakres uzyskiwanych mocy i bogat¹ gamêaplikacji, w razie problemów z niestabilnoœci¹ uk³adu wartouwagê zwróciæ przede wszystkim na elementy „powieszone”na wyprowadzeniu C. Przyk³adowo katalog zaleca(lub nakazuje) montowanie kondensatora bypass jak najbli¿ejwyprowadzeñ S i C, a wiêc w przypadku wymiany tegokondensatora wlutowanie go na „d³ugich nogach” (co czêstosiê praktykuje) mo¿e byæ powodem sporych niespodzianek,a ustalenie ich Ÿród³a - przyczyny bardzo k³opotliwe.Wracaj¹c do opisu dzia³ania struktury TOPSwitcha-GX, poprzy³o¿eniu napiêcia do drenu (D) zostaje uruchomione Ÿród³opr¹dowe I START , a wysterowanie bramki tranzystora wykonawczegozablokowane. Pobór pr¹du przez strukturê wewnêtrzn¹jest wtedy niewielki (szczegó³y by³y opisane w artykulepoœwiêconym TOPSwitchom standardowym), a wiêc pr¹demtym ³adowany jest kondensator bypassu. Kiedy napiêcie na nimosi¹gnie wartoœæ oko³o 5.8V uruchamiane s¹ uk³ady steruj¹cei rozpoczyna siê „wolny start”. Jego dzia³anie sprowadza siêdo stopniowego zwiêkszania wspó³czynnika wype³nienia, odwartoœci zerowej do wartoœci wyznaczonej przez warunki pêtlisprzê¿enia zwrotnego. Wolny start liczony od wartoœci zerowejPWM do maksymalnej (wyznaczonej pr¹dem wyprowadzeniaL) trwa oko³o 10 milisekund. Jeœli w tym czasie niezostanie doprowadzony pr¹d do wyprowadzenia C, Ÿród³o pr¹dustartowego zostanie wy³¹czone i kondensator bypass’u bêdzieroz³adowywany. Zbocze opadaj¹ce jest jednoznacznie wyznaczonepojemnoœci¹ tego kondensatora i wartoœci¹ pr¹du pobieranegoprzez uk³ady steruj¹ce TOPSwitcha-GX. Jeœli uk³adzasilacza zaprojektowany jest poprawnie oraz nie wystêpuj¹¿adne warunki awaryjne, jak na przyk³ad otwarcie pêtli lubzwarcie na wyjœciu zasilacza, pêtla zostanie zamkniêta zanimnapiêcie na wyprowadzeniu control spadnie do wartoœci 4.8Vi uk³ad przejdzie do trybu „pracy normalnej” (Normal Operation).Te warunki wyznacza blok oznaczony na schemacie blokowym(rys.4a) Internal UV Comparator (UV - UnderVoltage).Jeœli pr¹d doprowadzony do wyprowadzenia C (z zewnêtrznegouk³adu zasilania-sprzê¿enia zwrotnego) do³aduje kondensatorbypass’u ponownie do wartoœci 5.8V, nadwy¿ka pr¹duponad wartoœæ pobieran¹ przez uk³ady steruj¹ce zostanie przejêtaprzez „regulator bocznikuj¹cy” (oznaczony na rys.4a shuntregulator) i ta czêœæ pr¹du stanowi sygna³ sprzê¿enia zwrotnego.Pr¹d ten w ca³oœci p³ynie przez rezystor R E i po odfiltrowaniuprzez dolnoprzepustowy filtr RC steruje komparatoremPWM. Zamyka w ten sposób pêtlê regulacyjn¹.Zasilacz z TOPSwitchem-GX mo¿e pracowaæ podobnie jakz TOPSwitchem II w trybie stabilizacji z wykorzystaniem uzwojeniapomocniczego po stronie „gor¹cej” przetwornicy, jak i wtrybie faktycznej kontroli napiêcia wyjœciowego z izolacj¹ naœcie¿ce sprzê¿enia zwrotnego. „Regulator bocznikuj¹cy” mama³¹, ale skoñczon¹ impedancjê wejœciow¹, co zaznaczono naschemacie blokowym jako Z C . Impedancja ta ma decyduj¹cywp³yw na wzmocnienie wzmacniacza b³êdu w przypadku pracyzasilacza w pierwszym z wymienionych trybów. Równoczeœnieimpedancja Z C ³¹cznie z pojemnoœci¹ zewnêtrzn¹ widzian¹na wyprowadzeniu C stanowi dominuj¹cy biegun charakterystykipêtli sprzê¿enia zwrotnego, co potwierdza zamieszczonewczeœniej dygresje na temat wp³ywu tych elementów nastabilnoœæ pracy uk³adu zasilacza.Jeœli w wyniku sytuacji awaryjnej, któr¹ najczêœciej bywaprzerwa (otwarcie) pêtli sprzê¿enia zwrotnego lub zwarcie stronywtórnej zasilacza, wejœcie C nie „otrzyma” pr¹du z zewnêtrznegoŸród³a, kondensator pod³¹czony do tego wyprowadzenia roz-³aduje siê do poziomu 4.8V. Po osi¹gniêciu tego progu zostajeuruchomiony uk³ad autorestart. Jego dzia³anie polega na tym,¿e: tranzystor wyjœciowy zostaje zablokowany, uk³ad steruj¹cyzostaje prze³¹czony w tryb niskiego poboru pr¹du (standby), zostajew³¹czone wysokonapiêciowe Ÿród³o pr¹dowe, a wiêc zewnêtrznykondensator bypass’u ponownie siê ³aduje. Poprzezpracê z histerez¹ undervoltage comparatora napiêcie V C utrzymywanejest w „oknie” miêdzy 4.8 i 5.8V. Cykle ³adowania-roz-³adowania s¹ zliczane przez licznik „modulo 8”. Próby startuuk³adu podejmowane s¹ przy stanie licznika „po przepe³nienieniu”,co jest zaznaczone na rysunku 5 jako S0. Takie rozwi¹zanieuk³adu autorestartu ogranicza w znacz¹cy sposób moc wydzielan¹na TOPSwitchu w warunkach takiej „nienormalnej” pracy.Efektywny wspó³czynnik kluczowania tranzystorem wyjœciowymwynosi wtedy oko³o 4%. Dziêki temu czas autorestartu nie musibyæ limitowany i zasilacz podejmuje normaln¹ pracê po zanikusytuacji awaryjnej, czyli po odzyskaniu warunków poprawnejpracy przez pêtlê sprzê¿enia zwrotnego. Przebieg tej proceduryprzedstawiono na rysunku 5.SERWIS ELEKTRONIKI 6/2002 7