UC3842 هو دائرة تحكم PWM موثوقة في وضع التيار وتستخدم على نطاق واسع في محولات التيار المستمر ومصادر الطاقة غير المتصلة بالإنترنت. مع تصميم 8 دبابيس وقليل من المكونات الخارجية، يساعد في بناء دوائر تبديل مدمجة ذات تنظيم مستقر. تحدد التيار المدمج ومرحلة الإخراج القوية على شكل عمود التوتيم يجعلها فعالة لتشغيل MOSFETs على قناة N مع تحسين الحماية وأداء التبديل.
ما هو UC3842؟
UC3842 هو دائرة تحكم PWM في الوضع الحالي تستخدم في محولات التيار المستمر والتيار المستمر ومصادر الطاقة غير المتصلة. يعمل مع عدد قليل من الأجزاء الخارجية فقط، مما يجعله خيارا جيدا لتصاميم طاقة التبديل المدمجة.
يتضمن هذا النظام تقييدا مدمجا للتيار لحماية الدائرة أثناء التحميل الزائد. يمكن لمرحلة إخراج قطب التوتيم أن تأخذ أو توصل تيار ذروة عالية، بحيث يمكنها تشغيل بوابة MOSFET ذات قناة N بفعالية. عندما يكون المخرج مغلقا، يبقى منخفضا، مما يساعد مفتاح الطاقة على الإيقاف بشكل نظيف.
تكوين دبابيس UC3842
| رقم الدبوس | الاسم الدبوس | الوصف |
|---|---|---|
| 1 | تعويض (COMP) | خرج مضخم الخطأ. عادة ما يتم توصيله بشبكة RC لتثبيت حلقة التغذية الراجعة والاستجابة التحكمية. |
| 2 | VFB (تغذية راجعة الجهد) | إدخال تغذية راجعة لمضخم الخطأ. يراقب جهد الخرج عبر شبكة تغذية راجعة ويضبط PWM لتصحيح الأخطاء. |
| 3 | علوم الحاسب (الحس الحالي) | مدخلات الحواس الحالية. ينشئ مقاوم التحويلة إشارة جهد يتم تغذيتها هنا للتحكم في وضع التيار وتقييد التيار. |
| 4 | مقاوم توقيت/مكثف (RT/CT) | يضبط تردد التبديل باستخدام مقاومة خارجية ومكثف متصلين بالمذبذب الداخلي. |
| 5 | GND (الأرض) | مرجع الأرضي لدائرة الدوائر المتكاملة ودائرة التحكم. |
| 6 | OUT (مخرجات) | خرج PWM لتشغيل سائق بوابة أو تبديل MOSFET مباشرة، حسب تصميم الدائرة. |
| 7 | VCC | مدخل مزود الطاقة للدائرة المتكاملة. نطاق التشغيل النموذجي يتراوح بين 12 فولت و28 فولت، حسب التصميم. |
| 8 | VREF | خرج جهد مرجعي يستخدم للاستقرار الداخلي والتحيز. كما يدعم وظائف التوقيت ويجب تجاوزها بشكل صحيح. |
ميزات ومواصفات UC3842
الميزات الرئيسية
| ميزة | الوصف |
|---|---|
| التحكم في PWM في الوضع الحالي | يوفر تنظيما مستقرا واستجابة سريعة |
| حزمة مدمجة بثمانية دبابيس | يساعد في تقليل حجم الدائرة وعدد الأجزاء |
| دعم محول DC-DC وغير متصل | يعمل بشكل جيد في العديد من تصاميم طاقة التبديل |
| تحديد التيار المدمج | يضيف الحماية أثناء حالات التحميل الزائد |
| محرك إخراج عمود التوتيم | تمكين التبديل السريع لرموز MOSFETs الخارجية |
المواصفات الرئيسية
| المواصفات | القيمة / التفاصيل |
|---|---|
| جهد التشغيل (VCC) | 12 فولت إلى 28 فولت |
| تردد التبديل | حتى 500 كيلوهرتز |
| دورة الخدمة القصوى | حتى 100٪ (يعتمد على ظروف التشغيل) |
| تيار الإمداد النموذجي | 25 مللي أمبير |
| نوع الإخراج | سائق ترانزستور |
| ذروة تيار محرك الخرج | حتى 1 أمبير (يعتمد على ظروف التصميم) |
| وقت الصعود / وقت الخريف | ~50 نانوثانية |
| نوع التركيب | ثقب عبر النافذة |
| الحزمة | 8-DIP |
| نطاق درجة حرارة التشغيل | 0°C إلى 70°C |
| التكنولوجيا | BiCMOS |
| أنواع المحولات المدعومة | باك، بوست، فلايباك، باك-بوست، فوروروارد |
المكافئ والبديل ل UC3842
ما يعادل
• UC3843 – بديل قريب ل UC3842 مع وظيفة تحكم PWM في وضع التيار ونفس منفذ الدبابيس 8 دبابيس. غالبا ما يستخدم في تصاميم SMPS مشابهة، لكنه عادة ما يكون له مستوى بداية/إيقاف مختلف تحت الجهد (UVLO)، لذا قد يتغير سلوك التشغيل والتشغيل قليلا حسب الدائرة.
بديل
• UC2842 – وحدة تحكم PWM في الوضع الحالي مشابهة لعائلة UC3842، وغالبا ما تستخدم في تصاميم SMPS غير المتصلة وDC-DC مع تنظيم مستقر ودعم قوي لدفع البوابات.
• UC3844 – وحدة تحكم PWM في الوضع الحالي بوظيفة مشابهة ل UC3842، ولكن مع عتبات UVLO مختلفة، مما قد يؤثر على سلوك التشغيل وبدء التشغيل في بعض الدوائر.
• SG2524 – دائرة تحكم كلاسيكية من نوع PWM مزودة بمذبذب مدمج، ومضخم أخطاء، ومرحلة دفع إخراج، تستخدم عادة في تصاميم مزودات الطاقة من نوع الدفع والسحب والأمام بدلا من بدائل UC3842 المباشرة القابلة للدخول المباشر.
طلبات UC3842
• دوائر SMPS (مزود الطاقة في وضع التحويل) – تنظم جهد الخرج بكفاءة باستخدام التحكم في PWM، مع الحفاظ على أداء مستقر تحت تغير ظروف الإدخال والحمل.
• دوائر تحويل التيار المستمر إلى التيار المستمر (باك، بوست، فلايباك) – تتحكم في تبديل MOSFET لتحويل مستويات الجهد بسلاسة، باستخدام تنظيم وضع التيار لتحقيق استجابة أسرع واستقرار أفضل.
• مزودات الطاقة الخلفية غير المتصلة – تستخدم عادة في تصاميم التردد الترددي إلى التيار المستمر لأنها تدعم التحكم المستقر في التحويل، وتنظيم التغذية الراجعة، وتقييد التيار دورة بدورة للحماية.
• التحويل والتنظيم بالطاقة بالبطارية – يساعد في تحويل جهد البطارية إلى مخرجات منظمة مستقرة مع تقليل التيار الذروي أثناء ارتفاعات الحمل لتشغيل أكثر أمانا.
• مراحل التحكم في الطاقة المحدودة بالتيار – تدعم توصيل طاقة أكثر أمانا باستخدام تغذية راجعة حاسة التيار لتقليل التيار الزائد أثناء التحميل الزائد أو حالات الأعطال.
• أنظمة تبديل وتحكم الأحمال – تدفع أجهزة التبديل لتشغيل وإيقاف الأحمال بشكل نظيف، مع دعم تدفق التيار المتحكم فيه وتقليل الضغط على مكونات الطاقة.
كيفية استخدام دائرة UC3842 في دائرة
يستخدم UC3842 ببساطة لأنه يحتاج فقط إلى بعض الأجزاء الخارجية لبناء حلقة تحكم PWM مستقرة في وضع التيار. يتم تطبيق مزود طاقة منظم على VCC (الرقم رقم 7)، ويبدأ التبديل بعد أن تتجاوز الدائرة المتكاملة عتبة بدء القفل تحت الجهد (UVLO).
الاتصال الأساسي
يقوم VCC (الرقم 7) بتشغيل وحدة التحكم، بينما GND (الرقم 5) هو نقطة المرجع لدوائر التحكم والاستشعار. يقوم دبوس OUT (الرقم 6) بتوليد إشارة بوابة PWM، والتي تستخدم عادة لتبديل MOSFET بقناة N في تصاميم SMPS ومحول DC-DC.
مسار تنظيم التغذية الراجعة (VFB → COMP → PWM)
يتم التحكم في تنظيم جهد الخرج من خلال حلقة التغذية الراجعة:
• VFB (الرمز 2) يستقبل نسخة معدلة من جهد الخرج عبر مقسم مقاومة.
• يقارن مضخم الأخطاء الداخلي هذا المستوى مع المرجع الداخلي.
• COMP (الرقم 1) يوفر مخرجات التعويض وعادة ما يكون متصلا بشبكة RC.
• تقوم إشارة التعويض هذه بضبط سلوك PWM للحفاظ على ثبات جهد الخرج أثناء تغييرات الإدخال والحمل.
الإحساس التيار والحماية دورة بدورة
يتم التحكم والحماية الحالية باستخدام:
• CS (الرقم 3) للمدخلات الحواس الحالية
• مقاومة تحويلة منخفضة القيمة لإنتاج جهد صغير يتناسب مع تيار المفتاح
عندما يصل الجهد عند CS إلى المستوى الداخلي الحدي، يقوم UC3842 بتقليل أو إنهاء نبضة التبديل لتلك الدورة. يدعم هذا تحديد التيار دورة بدورة، مما يساعد في حماية مرحلة الطاقة أثناء حالات التحميل الزائد أو الأعطال.
لتقليل التحفيز الكاذب، يجب الحفاظ على أثر حاسة التيار قصيرا ونظيفا، ويجب أن يكون لمقاومة الحث منخفضة.
إعداد تردد التبديل
يتم ضبط تردد التبديل باستخدام أجزاء التوقيت الخارجية على:
• RT/CT (الرقم 4)
هناك مقاوم ومكثف متصلان هنا يتحكمان في توقيت المذبذب، مما يسمح بضبط تردد التبديل بناء على متطلبات تصميم المحول.
تجاوز VREF 6.5 واستقرار التخطيط
يوفر VREF (الرقم 8) مخرجا مرجعيا مستقرا يدعم وظائف الانحياز والتوقيت الداخلي. لتشغيل مستقر وتقليل الضوضاء، تجاوز VREF إلى GND باستخدام مكثف خزفي موضوع قريب من الدائرة المتكاملة.
تصميم لوحة الدوائر المطبوعة الجيد يؤثر بشكل كبير على الأداء. الحفاظ على نظافة تأريض الطاقة والحاسس ووضع أجزاء التجاوز بالقرب من دائرة الدوائر يساعد في تحسين دقة التنظيم ويمنع الضوضاء من التداخل مع استشعار التيار.
الخاتمة
يظل UC3842 خيارا عمليا للعديد من تصاميم طاقة التحويل لأنه يجمع بين الإعداد البسيط وميزات التحكم القوية. تدعم وظائف الدبابيس تنظيم التغذية الراجعة، وضبط التردد، وتقييد التيار دورة بدورة لتشغيل أكثر أمانا. مع التعويض المناسب، واستشعار التيار النظيف، وتخطيط اللوحة المطبوعة بشكل جيد، يمكنه توفير تحكم مستقر في PWM في دوائر SMPS ومحولات DC-DC مع أداء موثوق.
الأسئلة الشائعة [الأسئلة الشائعة]
ما هو جهد بدء التشغيل النموذجي (UVLO) ل UC3842؟
يبدأ UC3842 بالتبديل فقط بعد أن يرتفع VCC الخاص به فوق عتبة بدء قفل الجهد المنخفض (UVLO). بمجرد التشغيل، يمكنه الاستمرار في العمل عند VCC أقل حتى يصل إلى مستوى توقف UVLO. تمنع هذه الميزة التبديل غير المستقر أثناء ظروف انخفاض الإمداد وتحسن سلوك بدء التشغيل الموثوق.
لماذا يبقى مخرج UC3842 منخفضا عندما تكون وحدة التحكم مغلقة؟
يستخدم UC3842 مرحلة إخراج على شكل عمود التوتيم تجبر الدبوس الخارجي على LOW عندما لا يكون جهاز التحكم في حالة التبديل. يساعد ذلك في الحفاظ على تفريغ بوابة MOSFET، ويقلل من التشغيل العرضي، ويحسن سلامة التبديل أثناء التشغيل والإيقاف وحالات الأعطال.
كيف أختار قيمة مقاومة الإحساس بالتيار لجهاز UC3842؟
يتم اختيار مقاومة حاسة التيار بحيث يصل الجهد عند دبوس CS إلى عتبة حد التيار الداخلي عند ذروة تيار المفتاح المطلوب. قيمة مقاومة أقل تسمح بتيار ذروة أعلى، بينما القيمة الأعلى تحد من التيار في وقت أبكر. استخدام مقاوم حث منخفض ومسار CS نظيف يساعد في تجنب التحفيز الكاذب.
ما الذي يسبب تذبذب أو تردد التبديل غير المستقر في UC3842؟
غالبا ما يكون تذبذب PWM ناتجا عن اقتران الضوضاء في دبوس CS، أو التأريض السيئ، أو مسارات الإحساس الطويلة، أو تعويض غير صحيح حول COMP/VFB. يمكن أن يؤدي تجاوز VREF الضعيف أيضا إلى زيادة عدم الاستقرار. الحفاظ على توصيل الأسلاك الحسية الكهربائي قصيرة ووضع مكثفات التجاوز بالقرب من دائرة الدوائر الدوائر يساعد في استقرار سلوك التبديل.
هل يمكن ل UC3842 تشغيل بوابة MOSFET مباشرة بدون تعريف منفصل؟
في العديد من التصاميم منخفضة إلى متوسطة الطاقة، يمكن ل UC3842 تشغيل بوابة MOSFET ذات قناة N مباشرة باستخدام تيار خرج ذروة عالية. ومع ذلك، قد تتطلب شحنة بوابة MOSFET الكبيرة، أو تردد التبديل العالي، أو أهداف زمن الارتفاع/الانخفاض الضيق وجود سائق بوابة خارجي لتقليل الخسائر وتحسين أداء التبديل.