Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Схема шим-контроллера uc 3825аСтр 1 из 4Следующая ⇒
СХЕМА ШИМ-КОНТРОЛЛЕРА UC 3825А ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ Микросхема UC 3825A является ШИМ-контроллером и предназначена в первую очередь для использования в качестве схемы управления импульсными источниками вторичного электропитания, работающими на частотах до 1МГц. ИМС обеспечивают минимальное время прохождения сигнала через компараторы и внутреннюю логику при максимальной ширине полосы пропускания и скорости нарастания выходного напряжения усилителя сигнала рассогласования. Контроллер совместим с системами с прямой связью по входному напряжению и разработан для работы в режимах широтно-импульсной модуляции по напряжению или току. Набор функций и высокое быстродействие ИМС позволяют использовать его во многих устройствах преобразовательной техники.
ОСОБЕННОСТИ • Управление мощными МОП-транзисторами • Работа в устройствах с обратной связью по напряжению и току. • Функционирование на частотах до 1МГц. • Задержка прохождения сигнала через схему 50нс. • Полумостовые выходы на ток до 1.5А. • Широкополосный усилитель ошибки. • Наличие ШИМ-защелки. • Ограничение тока в каждом периоде. • Плавный запуск. Ограничение величины максимальной длительности выходного импульса. • Защита от пониженного напряжения питания с гистерезисом. • Синхронизация от внешнего сигнала. • Выключение схемы по внешнему сигналу. • Низкий ток потребления в состоянии "Выключено" (1.1мА). · Точный источник опорного напряжения (5.1В +/- 1%). · Корпус “DIP-16”, “ТАКТ-256”.
I. Состав U С.
По архитектуре UС напоминает традиционные ШИМ-схемы (Рис. 1 - UC3825A). UC3825A помимо полумостового выходного каскада DA9-DA10 включает в себя генератор пилообразного напряжения (осциллятор), источник смещения DA1 на 1.25В, схему блокировки от пониженного напряжения питания DA5, источник опорного напряжения на ширине запрещенной зоны с подстройкой, широкополосный усилитель сигнала рассогласования DA2, ШИМ-компаратор DA6, ШИМ-защелку DD3, фазорасщепитель DD5-DD6, узел плавного запуска VT1-VT2-DA7, компараторы ограничения тока DA3 и выключения схемы DA4, компаратор контроля величины опорного напряжения DA8, схему управления выходными ключами DD8-DD9. Защитные функции обеспечивают компаратор ограничения тока с порогом 1В, TTL совместимая схема выключения с порогом 1.4В и схема плавного запуска, способная ограничивать максимальную длительность выходного импульса. Внутренняя логика предотвращает одновременное включение выходных драйверов и обеспечивает запрет появления множества импульсов на одном выходе.
Устройство блокировки схемы при понижении напряжения питания ниже 9,2 В с гистерезисом 800 мВ обеспечивает низкий ток потребления в состоянии "Выключено", при этом выходные драйверы находятся в третьем состоянии. Полумостовые выходные каскады спроектированы для работы на большую емкостную нагрузку, например, затворы мощных МОП-транзисторов, и коммутируют как втекающий ток и вытекающий ток.
ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ UС 3825А
Таблица 1.
Норма | Режим | Приме | ||||||||||||
| параметра, единица измерения | обозна чение | не менее | не более | измерения | чание | ||||||||||
Усилитель ошибки
| Напряжение смещения нуля, мB | Uio | - | 15 | 4 | |
| Средний входной ток, мкA | Iiav | - | 3 | 4 | |
| Разность входных токов, мкA | Iio | - | 1 | 4 | |
| Коэффициент усиления напряжения, dB | Au | 60 | - | 1 < Uo < 4B | 4 |
Продолжение табл. 1
| Наименование | Буквен. | ||
Норма
Схема плавного запуска
|
|
| Ток заряда, мкA | Ich | -20 | -3 | U8 = 0.5B | |
| Ток разряда, мA | Idch | 1 | - | U8 = 1B | |
| Отношение длительности вых. Импульса к макс. Длительности выходного импульса, % | Npwm | 40 | 60 | U8=3.15B, U6=U7 |
ШИМ компаратор
| Входной ток низкого уровня по выв. 7, мкA | Iil7 | -5 | - | U7 = 0B | |
| Отношение макс. длительности вых. импульса к полупериоду, % | Nmax | 85 | - | 5 | |
| Входное пороговое напряжение по выв. 3, B | Uit3 | 1.1 | - | U7 = 0B | |
| Время выключения по выводу 3, нсек | toff3 | - | 80 | 4 |
Продолжение табл. 1
| Наименование | Буквен. | ||
Норма
Выходные драйверы
| Выходное напряжение низкого уровня, B | Uol1 Uol2 | - | 0.4 2.2 | Is = 20 мA Is = 200мА | |
| Выходное напряжение высокого уровня, B | Uoh1 Uoh2 | 13.0 12.0 | - | Is = -20 мA Is = -200мA | |
| Ток утечки, мкA | Il | - | 200 | Us = 30B | |
| Время нарастания и спада сигнала, нсек | tr, tf | - | 60 | Cl = 1н | 4 |
Схема в целом
| Ток потребления, мA | Icc | - | 30 | U1=U7=U9=0B U2=1B | |
| Ток потребления в сост. "Выключено", мA | Iccz | - | 2 | Ucc=8B |
Примечания:
1. Все напряжения даны относительно общего вывода.
2. Положительным считается ток, втекающий в схему.
3. Все параметры, если не оговорено особo, даны
при R=3.65k, C=1н, Ucc=15B, -0<T<+70°C.
4. Допускается при приемке поставке параметры не измерять.
Таблица 2.
| Наименование параметра, еди- | Буквенное обозначен. | ||
Предельно-
Допустимый режим
Предельный режим
Примечания:
1. При температуре Токр.среды большей 25°С рассеиваемая мощность падает по линейному закону
Ptot = 1- (T - 25°C) / Rt ja, где Rt ja = 125 °C/BT тепловое сопротивление кристалл- окружающая среда.
2. Время воздействия предельного режима не более 1мсек при скважности Q=100.
Рис. 5 Примеры синхронизации.
Операционный усилитель
Усилитель сигнала рассогласования DA2 - это операционный усилитель с широкой полосой пропускания и высокой скоростью нарастания выходного напряжения. Использование только npn транзисторов на пути прохождения сигнала позволило достичь частоты единичного коэффициента усиления 5.5 МГц. АЧХ усилителя с разомкнутой обратной связью имеет два нуля, расположенных вдали от частоты единичного коэффициента усиления, что увеличивает запас по фазе. Один из них обусловлен конденсатором C1, включенным между резисторами обратной связи в эмиттерных цепях первого каскада R2 и R5, а второй формируется последовательной цепочкой из резистора R4 и конденсатора C2 основного полюса (Рис. 6).
|
|
Рис. 6 Усилитель сигнала рассогласования.
Осуществляя отрицательную обратную связь по току в первом каскаде, эмиттерные резисторы позволяют выбрать рабочий ток такой величины, что скорость нарастания выходного сигнала будет не менее 12 В/мксек. Чтобы гарантировать минимальное время отклика все критичные узлы внутри усилителя ошибки выполнены на транзисторах с диодами Шоттки.
К базе выходного транзистора VT7 подключен эмиттер подложечного pnp транзистора VT6, база которого соединяется с выводом плавного запуска (вывод 8). Таким образом потенциал выхода ОУ не может превышать потенциал на выводе 8.
Следует иметь в виду, что выход ОУ нагружен внутренним резистором 50кОм к земле. Поэтому если внешняя нагрузка предполагает большой втекающий ток, то для снижения потенциала на выходе ОУ может потребоваться дополнительный шунтирующий резистор.
Компараторы
ШИМ компаратор DA6 (Рис. 7) выполнен на n-p-n дифкаскаде с выходом на эмиттерном повторителе, предотвращающем режим насыщения транзисторов в компараторе. Выходной сигнал компаратора соответствует эмиттерно-связанной логике для питания 5.1В. Диапазон синфазного входного сигнала компаратора ограничен снизу на уровне приблизительно 1В диапазоном npn входной пары. Так как сигнал на входе "Пила" (вывод 7) может изменяться от 0 до 3 В, для согласования уровней перед подачей на неинвертирующий вход компаратора он сдвигается вверх при помощи источника смещения внутри кристалла на величину 1.25 В. Инвертирующий вход ШИМ компаратора соединен с выходом ОУ DA2 и выводом 3.
Рис. 7 ШИМ-компаратор.
Компаратор ограничения тока DA3 аналогичен ШИМ компаратору. Компаратор выключения схемы DA4 выполнен на pnp дифкаскаде. На инвертирующий входы компараторов DA3 и DA4 поданы напряжения соответственно 1 и 1.4В, полученные от опоры 5.1В при помощи делителя. Неинвертирующие входы компараторов объединены и соединены с выводом 9 микросхемы.
Логические элементы
Логические элементы на критическом пути, включая ШИМ защелку DD3 и триггер-фазорасщепитель DD5-DD6, выполнены на эмиттерно-связанной логике с буферными эмиттерными повторителями, предотвращающими режим насыщения транзисторов. Ток переключения этих каскадов выбран на уровне 400мкА. Поэтому хотя на пути между входными компараторами и выходными драйверами находятся два вентиля ИЛИ DD2 и DD4, инверторы DD8-DD9, ШИМ защелка DD3, они дают только 20% всей задержки. Основная задержка приходится на компараторы и выходные каскады.
|
|
Выходные драйверы
Как бы быстро сигнал не проходил через схему, это имеет мало значения, если на выходе не достигается быстрое переключение с требуемым размахом. Выходные полумостовые каскады DA9-DA10 (Рис. 8) позволяют добиться этого. Они могут переключать нагрузку 1000 пФ с размахом 15 В за 30 нсек. Пиковое значение тока при этом не менее 1.5 A.
Рис. 8 Полумостовой выходной каскад.
Многие ШИМ контроллеры с полумостовыми выходными каскадами для обеспечения их быстродействия имеют большие сквозные токи через выходные транзисторы. В результате чего возникает проблема саморазогрева, особенно на высоких частотах. Выходной каскад UC 3825A гарантирует, что транзисторы VT6 и VT7 управляются комплиментарным сигналом, так что когда один выключается, другой ведет вывод выхода. Драйверы сконструированы таким образом, что при переключении сквозной ток через них течет всего лишь 20 нсек. На частоте 500 кГц это добавляет к току потребления только 10 мА.
Эта цифра - результат компромисса. Добавочная задержка могла бы гарантировать нулевой сквозной ток, но в этом случае общая задержка становится неприемлемой.
IV. Oписание работы
функциональной схемы.
Плавный запуск
При включении преобразователя ток через его транзисторные ключи определяется током нагрузки и током заряда выходного конденсатора и значительно больше номинального значения. Чтобы предотвратить связанную с этим перегрузку транзисторных ключей в схему введен каскад мягкого запуска, осуществляющий плавное нарастание выходного напряжения усилителя сигнала рассогласования от практически нулевого значения до номинального, а следовательно, плавное изменение длительности импульсов ШИМ-компаратора и выходных драйверов. Ограничение напряжения на выходе операционного усилителя осуществляется pnp-транзистором VT1, эмиттер которого подключен к базе выходного транзистора ОУ, а база к конденсатору плавного запуска.
По мере заряда внутренним источником тока с номиналом 9 мкА конденсатора плавного запуска, подключенного к выводу 8, возрастает и величина выходного напряжения ОУ, подаваемого на инверсный вход ШИМ-компаратора, которое, сравниваясь с пилообразным напряжением на его прямом входе, формирует на выходе компаратора расширяющиеся по длительности импульсы. Сначала время открытия ключей мало, и ток через них не успевает достигать критических значений, чем обеспечивается первоначальная их защита от перегрузок. Далее по мере роста выходного напряжения увеличивается длительность импульса, и когда оно достигает номинального значения, начинается режим его стабилизации. Транзистор VT1 закрывается, т.к. потенциал его базы становится больше потенциала эмиттера.
|
|
Кроме основного назначения вывод плавного запуска может использоваться и для других целей. Способность ограничивать максимальный размах ОУ определяет в традиционных схемах максимально достижимый ШИМ, а в токовом режиме позволяет программировать уровень максимального пикового тока.
Особенности осциллятора ИМС
Частота осциллятора устанавливается внешними компонентами Rт и Ст, подключенным к выводам 5 и 6 микросхемы соответственно. На выводе 5 ИМС вырабатывается напряжение 3 вольта (номинальное) а ток через Rт отражается на вывод 6 в отношении 1:1. Поэтому ток заряда емкости Ст определяется из выражения Ich = 3/Rт.
Ток заряда формирует на выводе 6 линейно нарастающее напряжение до тех пор пока не будет достигнут верхний порог 2,8 В, после чего включается цепь разряда внутри микросхемы, которая током разряда быстро уменьшает напряжение на выводе 6 до 1 В, после чего начинается новый цикл заряда. Период колебаний можно выразить следующим образом:
Т = Tr + Td, где
* Тr = Cт(Up-Uv)/Ich,
* Тd = Ст(Up-Uv)/Idch,
* (Up-Uv) -размах пилы, типовое значение 1,8 В,
* Ich - ток заряда,
* Idch - ток разряда.
На выводе 4 формируется тактовый импульс низкого уровня 2,3 В в течение цикла заряда и высокого уровня 4,5 В в течение цикла разряда. Этот вывод управляется эмиттерным повторителем на NPN транзисторе и, следовательно, может объединяться с другими по схеме монтажное ИЛИ. Нагрузочная способность ИМС по этому выводу - 1мА, а так как внутренний источник тока в нагрузке эмиттерного повторителя 400 мкА, то коэффициент разветвления ИМС по тактовому выходу при работе на аналогичные ИМС, как минимум равен двум.
Очень важен тип конденсатора Ст. На высокой частоте эффективное последовательное сопротивление, эффективная последовательная индуктивность, диэлектрическая абсорбция, - все эти характеристики неидеальности конденсатора, определяют точность и стабильность частоты осциллятора. Рекомендуется использовать радиочастотные типы конденсаторов. Для уменьшения влияния паразитной индуктивности выводов конденсатора Ст на работу осциллятора рекомендуется при монтаже укорачивать их насколько это возможно и подключать к шине земля как можно ближе к выводу 10 ИМС.
Рис. 10. Вариант микромощного запуска источника питания.
Запускающий конденсатор Cs заряжается током от балластного резистора. Когда напряжение на конденсаторе достигает порога включения, ИМС становится активной и активизирует силовые транзисторы. Дополнительный ток, необходимый для работы ИМС, поступает от выпрямителя во вспомогательной вторичной обмотке основного высокочастотного силового трансформатора. Расчет балластного резистора Rb, конденсатора Сs зависит от конкретной схемы источника питания, но в любом случае ток со вторичной обмотки высокочастотного трансформатора должен поступить раньше, чем под действием увеличившегося тока потребления ИС конденсатор Сs разрядится ниже порога выключения ИМС.
Синхронизация
Две или три ИМС могут работать синхронно по схеме, показанной на Рис. 5б. Ведущая ИС программируется на выбранную частоту резистором Rт и конденсатором Ст, как обычно. Осцилляторы ведомых ИС блокируются (вывод Ст заземляется, а вывод Rт подключается к выводу Uгеf). Логика в ведомых ИМС привязывается к тактовому сигналу ведущей с помощью монтажного ИЛИ выходов тактовых импульсов ИМС.
Для более разветвленной синхронизации может быть использована схема на Рис. 5а. Здесь выход тактового сигнала ведущей ИС управляет эмиттерным повторителем, к выходу которого через конденсаторы и, при необходимости, через согласующие резисторы и линии передачи подключены ведомые ИМС. Осциллятор ведомых ИМС в этом случае не блокируется, а настраивается на чуть меньшую частоту, чем частота осциллятора ведущей ИС соответствующим выбором времязадающих элементов Rт и Ст. При таком подходе каждая ИМС имеет локальное пилообразное напряжение.
Мягкий запуск
Максимальный положительный размах усилителя рассогласования ограничен напряжением на выводе мягкого запуска, что дает возможность получить пилообразно нарастающий пиковый ток в силовых транзисторах при включении.
Вывод мягкого запуска ИМС закорачивается на землю внутренним транзистором, когда ИМС находится в микромощном режиме, или когда на выводе HI/Stop присутствует напряжение больше 1.4 В.
|
| Рис. 11. Схема мягкого запуска. |
В ряде случаев времени действия сигнала отключения на выводе HI/Stop не достаточно для полного разряда емкости мягкого запуска. Показанная на Рис. 11 конфигурация резистора и дискретного pnp транзистора позволяет решить эту проблему. Когда внутренний транзистор включается, через R1 начинает протекать ток. При достижении порогового напряжения 0,6 В PNP транзистор включается и быстро разряжает конденсатор мягкого запуска до +0,7 В, что соответствует нулевой ширине импульса ШИМ модулятора.
ШИМ применения
UС может формировать двухтактный широтно-модулированный сигнал управления силовыми ключами в двух основных режимах. Первый режим, когда сигнал с усилителя рассогласования сравнивается ШИМ компаратором с напряжением пилы, присутствующей на выводе Ст ИМС. Это общепринятый режим с обратной связью по напряжению. Во втором режиме сигнал с усилителя рассогласования сравнивается ШИМ компаратором с уровнем тока в силовых ключах (режим с обратной связью по току).Ток преобразуется в напряжение с помощью токосъемного резистора, либо с помощью токового трансформатора, если энергетические потери не позволяют применить токосъемный резистор. Для подавления шумов переключения может потребоваться интегрирующая цепочка между токосъемным резистором и входом HU.
Если преобразователь должен работать в условиях, когда входное напряжение меняется в широких пределах, целесообразно применить прямую параметрическую связь по входному напряжению. Параметрическая пила, подаваемая на вход компаратора, формируется внешней RC цепью. Сброс пилы происходит по сигналу на выходе осциллятора внешним транзистором.
Для предотвращения насыщения трансформатора преобразователя может быть использована схема, "вычисляющая" вольт-секундное произведение и выключающая силовые транзисторы, когда это произведение достигает опасного уровня.
Типовая схема включения
Типовая схема включения показана на Рис. 12
|
| Рис. 12. Типовая схема включения UC 3825 A. |
Список использованной литературы:
1. www.telesys.ru
2. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СХЕМОТЕХНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. РОССИЯ, БРЯНСК
3. Микросхемы для импульсных источников питания и их применение (справочник)
СХЕМА ШИМ-КОНТРОЛЛЕРА UC 3825А
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
Микросхема UC 3825A является ШИМ-контроллером и предназначена в первую очередь для использования в качестве схемы управления импульсными источниками вторичного электропитания, работающими на частотах до 1МГц.
ИМС обеспечивают минимальное время прохождения сигнала через компараторы и внутреннюю логику при максимальной ширине полосы пропускания и скорости нарастания выходного напряжения усилителя сигнала рассогласования. Контроллер совместим с системами с прямой связью по входному напряжению и разработан для работы в режимах широтно-импульсной модуляции по напряжению или току. Набор функций и высокое быстродействие ИМС позволяют использовать его во многих устройствах преобразовательной техники.
ОСОБЕННОСТИ
• Управление мощными МОП-транзисторами
• Работа в устройствах с обратной связью по напряжению и току.
• Функционирование на частотах до 1МГц.
• Задержка прохождения сигнала через схему 50нс.
• Полумостовые выходы на ток до 1.5А.
• Широкополосный усилитель ошибки.
• Наличие ШИМ-защелки.
• Ограничение тока в каждом периоде.
• Плавный запуск. Ограничение величины максимальной длительности выходного импульса.
• Защита от пониженного напряжения питания с гистерезисом.
• Синхронизация от внешнего сигнала.
• Выключение схемы по внешнему сигналу.
• Низкий ток потребления в состоянии "Выключено" (1.1мА).
· Точный источник опорного напряжения (5.1В +/- 1%).
· Корпус “DIP-16”, “ТАКТ-256”.
I. Состав U С.
По архитектуре UС напоминает традиционные ШИМ-схемы (Рис. 1 - UC3825A). UC3825A помимо полумостового выходного каскада DA9-DA10 включает в себя генератор пилообразного напряжения (осциллятор), источник смещения DA1 на 1.25В, схему блокировки от пониженного напряжения питания DA5, источник опорного напряжения на ширине запрещенной зоны с подстройкой, широкополосный усилитель сигнала рассогласования DA2, ШИМ-компаратор DA6, ШИМ-защелку DD3, фазорасщепитель DD5-DD6, узел плавного запуска VT1-VT2-DA7, компараторы ограничения тока DA3 и выключения схемы DA4, компаратор контроля величины опорного напряжения DA8, схему управления выходными ключами DD8-DD9.
Защитные функции обеспечивают компаратор ограничения тока с порогом 1В, TTL совместимая схема выключения с порогом 1.4В и схема плавного запуска, способная ограничивать максимальную длительность выходного импульса. Внутренняя логика предотвращает одновременное включение выходных драйверов и обеспечивает запрет появления множества импульсов на одном выходе.
Устройство блокировки схемы при понижении напряжения питания ниже 9,2 В с гистерезисом 800 мВ обеспечивает низкий ток потребления в состоянии "Выключено", при этом выходные драйверы находятся в третьем состоянии.
Полумостовые выходные каскады спроектированы для работы на большую емкостную нагрузку, например, затворы мощных МОП-транзисторов, и коммутируют как втекающий ток и вытекающий ток.
