Простая схема управления мягким запуском ШИМ-контроллера

Семейство ШИМ-контроллеров источников питания с токовым управлением UC384x, доступное у многих производителей, отличается хорошими характеристиками и породило множество аналогичных микросхем. Все члены семейства UC384x и его клоны имеют общую характеристику – внутренний усилитель ошибки, который обеспечивает ограничение выходного тока. Выход усилителя, обозначенный как COMP, позволяет удобно подключать цепи коррекции для поддержания общей устойчивости контура обратной связи. Кроме того, вывод COMP дает возможность управления отключением и плавным пуском и служит удобной точкой для установки порога ограничения выходного тока силового ключа.

LED-драйверы MEAN WELL – оптимальные решения для различных задач освещения (материалы вебинара)

Две характеристики вывода COMP повышают его универсальность: во-первых, вывод обеспечивает ограничение выходного тока, а, во-вторых, напряжение на выводе прямо пропорционально току, протекающему через внешний силовой ключ. Обе функции также позволяют использовать вывод в качестве порта управления. Например, возможно, наиболее распространенным применением этого вывода является добавление функции плавного запуска к схеме источника питания на базе UC384x.
В режиме мягкого запуска выходной ток внешнего силового ключа и выходное напряжение источника питания увеличиваются со скоростью, регулируемой напряжением на выводе COMP и пропорциональной ему. На Рисунке 1 показана типичная реализация схемы мягкого запуска, содержащая p-n-p транзистор Q1, подключенный к выводу COMP. RC-цепочка R1 и CSS управляет базой Q1, используя внутренний источник точного опорного напряжения 5 В микросхемы IC1.

Один транзистор Q1 реализует функцию медленного запуска импульсного регулятора, но его базовый ток вносит ошибку времени.
Рисунок 1. Один транзистор Q1 реализует функцию медленного запуска импульсного регулятора,
но его базовый ток вносит ошибку времени.

Когда напряжение внешнего источника питания VDD превышает предустановленный внутренний порог блокировки при пониженном напряжении микросхемы IC1, включается источник опорного напряжения 5 В. Напряжение на конденсаторе CSS линейно нарастает до 5 В со скоростью, определяемой постоянной времени R1×CSS. Поскольку транзистор Q1 включен эмиттерным повторителем, напряжение, которое он передает на вывод COMP, «повторяет» напряжение базы Q1, и выходной ток источника питания увеличивается пропорционально этому напряжению.

Простая схема на Рисунке 1 удовлетворяет требованиям многих приложений с плавным запуском. Для увеличения времени плавного запуска можно увеличить емкость CSS или сопротивление R1, чтобы уменьшить зарядный ток ICHARGE конденсатора CSS. Однако увеличение номинала любого компонента может вызвать проблемы. В зависимости от конструкции конденсатора CSS его ток утечки может быть значительным. Кроме того, больше нельзя будет игнорировать ток базы транзистора Q1. Например, обзор конструкций микросхем ШИМ-управления показывает, что ток ISOURCE, вытекающий из вывода COMP, обычно равен 1 мА. Если минимальный коэффициент передачи тока используемого в качестве Q1 транзистора 2N3906 равен 80, ток базы Q1 должен составлять не менее 12.5 мкА. Базовый ток, вытекая из вывода базы Q1, добавляется к зарядному току CSS. Если в схеме на Рисунке 1 используются конденсатор CSS емкостью 1 мкФ и резистор R1 сопротивлением 1 МОм, можно было бы ожидать, что номинальная постоянная времени заряда равна 1 секунде при среднем зарядном токе IAVG, идущем через R1, равном 2.5 мкА. Однако на самом деле зарядный ток составляет 15 мкА, представляя собой сумму зарядного тока 2.5 мкА и базового тока Q1 12.5 мкА, а время плавного запуска оказывается значительно меньше номинального значения.

Замена транзистора Q1 на Рисунке 1 составным p-n-p/n-p-n транзистором значительно уменьшает ошибку времени запуска схемы.
Рисунок 2. Замена транзистора Q1 на Рисунке 1 составным p-n-p/n-p-n транзистором значительно уменьшает
ошибку времени запуска схемы.

В качестве альтернативы схема на Рисунке 2 лучше подходит для таких приложений, как зарядные устройства аккумуляторов, которые требуют более длительного или более точного времени плавного запуска. Добавление второго транзистора для создания составного p-n-p/n-p-n транзистора позволяет поддерживать функцию плавного запуска. Общее усиление тока схемы равно произведению коэффициентов передачи тока транзисторов Q1 и Q2, или 70 × 60 = 4200, что намного превышает усиление одного транзистора, равное 60. Более высокий коэффициент передачи тока уменьшает базовую составляющую зарядного тока всего до 338 нА. Осциллограммы на Рисунке 3 позволяют сравнить отклики обеих схем. Темно-зеленая кривая показывает, что схема на Рисунке 2 обеспечивает ожидаемый 1-секундный интервал времени плавного запуска, а светло-зеленая кривая иллюстрирует слишком короткое время запуска схемы на Рисунке 1. Схема, показанная на Рисунке 2, не только обеспечивает более точное нарастание напряжения плавного запуска, но и позволяет использовать конденсаторы меньшего размера, например, многослойные керамические, чтобы уменьшить площадь печатной платы и снизить стоимость компонентов.

Темно-зеленая кривая показывает, что схема на Рисунке 2 обеспечивает ожидаемый 1-секундный интервал времени медленного запуска, а светло-зеленая кривая иллюстрирует слишком короткое время запуска схемы на Рисунке 1.
Рисунок 3. Темно-зеленая кривая показывает, что схема на Рисунке 2
обеспечивает ожидаемый 1-секундный интервал времени
медленного запуска, а светло-зеленая кривая иллюстрирует
слишком короткое время запуска схемы на Рисунке 1.

Хотя соединенная по схеме Дарлингтона пара транзисторов также обеспечивала бы высокий коэффициент усиления по току, ее выходной транзистор не мог бы насыщаться, что необходимо для того, чтобы в выключенном состоянии на выводе COMP микросхемы IC1 поддерживалось напряжение ниже 1 В. P-n-p транзистор Q1 в составном p-n-p/n-p-n транзисторе на Рисунке 2 может насыщаться, а n-p-n транзистор Q2 поддерживает управляемое напряжение насыщения на уровне, значительно меньшем 1 В во всем диапазоне рабочих температур схемы.

  1. Datasheet Texas Instruments UC3842N
  2. Datasheet Texas Instruments UC3844N
  3. Datasheet Texas Instruments UC3844N
  4. Datasheet Texas Instruments UC3845N

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 892
сейчас смотрят 84
представлено поставщиков 1573
загружено
позиций
25 067 862