Bez tytu³u-4 - Serwis Elektroniki

TOPSwitche-GX - opis funkcjonalny i typowe aplikacjeAmplituda [dBµV]Amplituda [dBµV]80706050403020100-10-200.1580706050403020100-10-200.15TOPSwitch-II (no jitter)1TOPSwitch-GX (with jitter)1EN55022B (QP)EN55022B (AV)10 30Czêstotliwoœæ [MHz]EN55022B (QP)EN55022B (AV)10 30Czêstotliwoœæ [MHz]Rys.8. Widmo zak³óceñ elektromagnetycznych - EMI.a) TOPSwitch II bez funkcji modulacji jitter(f = 100kHz),b) TOPSwitch-GX z funkcj¹ jitter (f = 132 ±4kHz).4.3. Modulator PWM i maksymalny wspó³czynnikjego wype³nieniaCharakterystykê pracy modulatora PWM mo¿na odczytaæz wykresu pokazanego na rysunku 3. Istotne zasady jego sterowaniazosta³y opisane w punkcie 4.1 (rys.4a). Elementy R1 iC1 zastosowane w tym torze (sterowania) stanowi¹ filtr o 3-dBczêstotliwoœci granicznej równej 7kHz. Jego istnienie zapobiegaprzedostawaniu siê zak³óceñ o czêstotliwoœci kluczowaniauk³adu zasilacza do uk³adu steruj¹cego modulatorem PWM.Takie „fa³szywe” sprzê¿enie zwrotne mog³oby powodowaæ niestabiln¹pracê przetwornicy, a kszta³towanie charakterystykipêtli by³oby „bez skutku”.Odfiltrowany sygna³ napiêciowy w postaci spadku napiêciana rezystorze R E jest porównywany (komparowany) z przebiegiempi³y (SAW) z generatora, daj¹c ju¿ na wyjœciu komparatoraprzebieg o modulowanej szerokoœci impulsów, choæw³aœciwym przebiegiem wykonawczym jest wyjœcie przerzutnikaP1. Przebieg wyjœciowy komparatora PWM (przy brakuobecnoœci sygna³u ograniczenia pr¹dowego) zeruje bowiem tenprzerzutnik, tym samym wy³¹czaj¹c MOSFET-a. Zauwa¿my,¿e musi byæ dostarczany okreœlony minimalny pr¹d do wyprowadzeniaC zanim wspó³czynnik wype³nienia zacznie siê zmieniaæ,co potwierdza charakterystyka z rysunku 3. Maksymalnawartoœæ wspó³czynnika DC (Duty Cycle) w TOPSwitchach-GXzosta³a ustalona na 78% jednak¿e poprzez u¿ycie dodatkowegowyprowadzenia (L lub M) mo¿na wp³ywaæ na tê wartoœæ wzakresie 78÷38%, poprzez proste pod³¹czenie rezystora odpowiedniejwartoœci z wyprowadzenia L (w obudowie P i G – M)do linii zasilania wyprostowanej sieci. W tak prosty sposóbuzyskano kompensacjê typu feed forward.Tego typu kompensacji (feed forward) nale¿y siê parê s³ówwyjaœnienia. Stabilizacja (napiêæ wyjœciowych) w oparciu opêtlê ujemnego sprzê¿enia (feed back) jest skuteczna, powszechnai nieodzowna, jednak jej dzia³anie na stabilizacjêwyjœcia od wartoœci napiêcia na wejœciu mo¿na upraszczaj¹cnieco opisaæ tak:Napiêcie wejœciowe wzrasta - napiêcie wyjœciowe wzrastaza nim - pêtla sprzê¿enia zwrotnego informuje o tym uk³adkontroli i wykonawczy (tu PWM) - w wyniku tego napiêcie nawyjœciu wraca do swojej pierwotnej wartoœci, a œciœlej te¿ wzrasta,ale du¿o mniej ni¿ wzros³o wejœcie. Jak uk³ad kontroli(sprzê¿enia zwrotnego) zareaguje za wolno (to oznacza woln¹charakterystykê mówi¹c obrazowo, a „dominuj¹cy biegun” po-³o¿ony na niskiej czêstotliwoœci granicznej, mówi¹c „naukowo”),to na wyjœciu powstanie przepiêcie (w wyniku wzrostunapiêcia wejœciowego) s³abo t³umione przez stabilizuj¹c¹ pêtlêujemnego sprzê¿enia zwrotnego. Jeœli pêtla zareaguje „zaszybko”, uk³ad mo¿e siê wzbudziæ, zamiast napiêcia sta³egona wyjœciu bêdzie swoistego rodzaju generatorem. Jak wzmocnieniew pêtli bêdzie za ma³e, stabilizacja bêdzie „kiepska”,natomiast jeœli bêdzie za du¿e - uk³ad wzbudzi siê podobniejak przy „s³abym” biegunie.Poczynione uproszczone rozumowanie daje tylko pewienobraz sytuacji dzia³ania uk³adu ze sprzê¿eniem zwrotnym(ujemnym). Tak czy inaczej nic lepszego od ujemnego sprzê-¿enia zwrotnego (feedback) nie wymyœlono, jednak jego dzia-³anie mo¿na wspomóc uk³adem (chcia³oby siê powiedzieæ pêtl¹,ale to nie pêtla) dzia³aj¹cym nie „do ty³u” ale „do przodu”i tak nale¿y t³umaczyæ feed forward. „Pêtla” feed forward sama„sprawy” nie za³atwi, ale sama pêtla feed back z zasady dopuszczaprzenikanie wp³ywu parametru wejœciowego na wyjœcie(tu po prostu napiêcia wejœciowego na wyjœcie).Napiêcie wejœciowe (w przetwornicach zasilanych z sieci)jest z regu³y silnie têtni¹ce, a wiêc zawsze jakieœ têtnienia przedostan¹siê na wyjœcie. Wspomo¿enie pracy uk³adu ze sprzê-¿eniem zwrotnym przez kompensacjê typu feed forward mo¿eje zredukowaæ niemal do zera. I taka jest zasadnicza idea idzia³anie wp³ywu pr¹du wyprowadzenia L (lub M) na maksymaln¹wartoœæ DC (Duty Cycle).Opis ten warto skonfrontowaæ z charakterystyk¹ prezentowan¹na rysunku 3 oraz na rysunku 10.Charakterystykê modulatora PWM w zakresie stabilizacjinapiêæ zasilacza okreœla jego nachylenie. Jest ono wiêksze ni¿w TOPSwitchach standardowych i wynosi –23%/mA.4.4. Redukcja czêstotliwoœci przy ma³ym obci¹¿eniuzasilaczaFunkcja redukcji czêstotliwoœci w TOPSwitchach-GX zosta³azaimplementowana dla utrzymania du¿ej sprawnoœci uk³aduw warunkach szczególnie ma³ego obci¹¿enia. Jak mo¿naodczytaæ z rysunku 3b czêstotliwoœæ zaczyna maleæ gdy wspó³czynnikwype³nienia PWM osi¹gnie wartoœæ 10%. Do tego momentuzasilacz pracuje ze sta³¹ czêstotliwoœci¹ kluczowania.Spadek czêstotliwoœci powy¿ej tego punktu jest doœæ gwa³townyi dla podstawowej czêstotliwoœci kluczowania osi¹ga30kHz, dla half frequency - 15kHz. W tym zakresie pracy (spad-SERWIS ELEKTRONIKI 6/2002 9