Максимальные значения параметров и режимов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу:

“ Основы проектирования системы управления ”

на тему: «Корректор коэффициента мощности UC 3854»

 

 

Автор курсовой работы ________________________ Сушилин К.Ю.

Специальность                   210106 “Промышленная электроника”

Обозначение курсового проекта          КП-02069964-210106-00-09

Руководитель работы ___________________________ Карасев А.В.

                                                             Оценка_____________

Саранск   2009

Содержание:

Введение _______________________________________________________3

1. Описание схемы ______________________________________________ 5

2. Особенности _________________________________________________ 7

3.  Максимальные значения параметров и режимов ___________________ 8

4.  Блок-диаграмма ______________________________________________ 9

5.  Цоколевка корпуса микросхемы ______________________________ 10

6.  Типичное применение ______________________________________________ 14

7.  Таблица электрических характеристик ____________________________ 15

Введение

Входная цепь большинства источников питания (ИП) характеризуется наличием как минимум одной из следующих проблем. Во-первых, искажениями тока. ИП без коррекции коэффициента мощности выдает большие значения тока в нагрузку только на пиках входного напряжения, что приводит к появлению паразитных токов во входной цепи. Во-вторых, между входным напряжением и током может быть заметный сдвиг фаз, что вызывает большие потери во входных цепях.

Комплексным показателем, характеризующим эффективность использования ресурсов ИП, является коэффициент мощности (КМ).

КМ определяется как отношение между активной (полезной) и полной (активной и реактивной) потребляемой мощностью преобразователя напряжения. Значение полезной мощности вычисляется как произведение тока и напряжения на косинус угла между ними. Полная мощность определяется перемножением среднеквадратичных величин. Таким образом:

Для двух синусоидальных сигналов с одинаковой частотой КМ может быть определен через косинус угла между этими синусоидами:

Значение КМ теоретически может изменяться от менее чем 1 до 100 %, в зависимости от соотношения между активной и реактивной мощностями. При этом КМ может быть опережающим (при емкостном характере нагрузки) или отстающим (при индуктивном).

Таким образом, задачей корректора КМ является сведение к нулю сдвига фаз между током и напряжением или, иными словами, нейтрализация емкостной и индуктивной составляющих нагрузки преобразователя напряжения.

Результатом активной коррекции КМ является следование входного тока ИП питающему напряжению. При этом возможно получить КМ порядка 99,9 %.

ИП с высоким КМ позволяют снизить энергопотребление, а точнее говоря, более рационально использовать внешние энергоресурсы.

 

Кроме того, использование микросхем коррекции КМ дает экономию на:

• выборе входных конденсаторов меньшей емкости;
• более простой конструкции трансформатора;
• меньших потерях на переключающем транзисторе;
• меньшем размере печатной платы.

Ниже рассмотрена наиболее популярная микросхема коррекции КМ, предлагаемая одним из лидеров в области производства микросхем для импульсных ИП — компанией Unitrode (TI).

 

Описание схемы

Микросхема UC3854 обеспечивает все функции, необходимые для активных корректоров мощности. В ИС реализован режим управления по среднему току с обеспечением формы тока, повторяющей форму напряжения в сети переменного тока. Контроллеры достигают близкого к 1 коэффициента мощности за счет приближения формы переменного тока на входе к форме напряжения на нем. В отличие от метода управления по пиковому току, метод управления по среднему току поддерживает во входной цепи стабильный, синусоидальный ток с низкими искажениями без необходимости в компенсации наклона.

Улучшения в UC3854 по сравнению с версиями микросхем более старого поколения: более широкополосный усилитель тока с низким смещением, компаратор разрешения с более быстрым откликом и большей точностью, компаратор «опорное напряжение в порядке» (V_REF «good»), выбор порога срабатывания при снижении выходного напряжения (16/10 В для автономной работы, 10,5/10 В при запуске от дополнительного 12-вольтового стабилизатора), уменьшенный ток потребления при запуске и улучшенная схема умножения/деления. Новые особенности, например ограничение выходного напряжения, улучшенная нагрузочная способность усилителя и низкое напряжение смещения на выводе V_AC, уменьшают требуемое число внешних компонентов, одновременно улучшая работу устройства. Расширенный входной диапазон синфазного напряжения на выходе умножителя/входе усилителя тока предоставляет разработчику большую гибкость в выборе метода измерения тока. В отличие от своих предшественников, в данной ИС вход R_SET управляет только током зарядки в генераторе и не влияет на ограничение максимального выходного тока умножителя. Теперь этот ток все время ограничивается на максимальном уровне в 2I_AC, что упрощает процесс разработки и обеспечивает адаптивное ограничение мощности (foldback power limiting) при перебоях в электроснабжении или чрезвычайно низком напряжении в сети. Остальные отличительные особенности: источник опорного напряжения 7,5 В, имеющий точность 1 %, генератор с фиксированной частотой, ШИМ, усилитель напряжения с мягким запуском, опережающая связь по напряжению (квадратор V_RMS), ограничитель входного напряжения и компаратор перегрузки по току.

Микросхема UC3854 содержит усилитель напряжения, аналоговый умножитель/делитель, усилитель тока, и ШИМ фиксированной частоты. Кроме того, UC3854 содержит запирающее устройство на МОП-транзисторе с опорным напряжением 7,5В, устройство защиты линии, компаратор, подключаемый нагрузку, детектор низкого снабжения и компаратор перегрузки по току.

UC3854 использует режим усредненной проверки тока, чтобы добиться тока фиксированной частоты со стабильным низким искажением. В отличие от пикового режима тока, режим усреднения тока точно поддерживает синусоидальный ток без компенсации наклона с минимальным воздействием на нестационарные шумовые процессы.

Высокое опорное напряжение UC3854 и высокая амплитуда осциллятора минимизируют чувствительность к помехам, в то время как элементы ШИМ пропускают прерывистые частоты выше 200 кГц. UC3854 может использоваться в одно- и трехфазных системах с линейными напряжениями, которые изменяются от 75 до 275 вольт и диапазоном частот сети от 50 до 400 Гц. Чтобы уменьшить нагрузку электрической схемы, которая снабжает мощностью этот прибор, UC3854 имеет низкий стартовый ток питания.

Эти приборы доступны в пластмассовых и керамических DIP-корпусах (Dual In-line Package) с 16 штырьками.

 

Особенности

• управление ШИМ-бустером до коэффициента мощности, близкого к 1;
• ограничение искажений сетевого тока в пределах <3 %;
• точное ограничение мощности;
• метод управления — по току на фиксированной частоте;
• включает в себя широкополосный (0,8 МГц) усилитель с низким напряжением смещения;
• имеет встроенное ограничение напряжения и тока на выходе усилителя тока;
• имеет улучшенный умножитель, характеризующийся смещением по переменному току менее 500 мВ (не нужен внешний потенциометр), диапазоном синфазного напряжения по выходу 0–5 В;
• снабжен компаратором «опорное напряжение в норме»; снабжен точным и быстрым компаратором сигнала ENABLE;
• допускает выбор порогового срабатывания при снижении выходного напряжения (16/10 В / 10,5/10 В);
• ток потребления при запуске 300 мкА.

 

Максимальные значения параметров и режимов

· Напряжение питания Vсс – 35В

· Выходной ток, вытекающий и втекающий GT Drv Current continious/50% duty cycle

постоянный – 0,5А

импульс (50% рабочего цикла) – 1,5А

· Входное напряжение (аналоговые входы V_SENSE, V_RMS) – 11В

· Входное напряжение (I_SENSE, Mult Out) – 11В

· Входное напряжение (PKLMT) – 5В

· Входной ток (R_SET, I_AC, PKLMT, ENA) – 10mA

· Потери мощности (рассеяние при 60ºС) – 1Вт

· Диапазон температур хранения – (-65; +150ºС)

· Температура вывода - +300ºС

 

Примечания:

Все значения напряжений приведены относительно потенциала зазем­ления.

Втекающие через вывод токи положительны.

 

 

Блок-диаграмма