利用uc3907設(shè)計(jì)成熟均流電路

2016-07-05 15:37
UC3907的結(jié)構(gòu)圖 利用uc3907設(shè)計(jì)成熟均流電路 由圖可知,UC3907從結(jié)構(gòu)上可以分為電壓環(huán)和電流環(huán)兩部分。電壓環(huán)由電壓放大器、地放大器和驅(qū)動(dòng)放大器構(gòu)成;電流環(huán)由電流放大器、調(diào)整放大器、緩沖放大器和狀態(tài)指示構(gòu)成。 31電壓環(huán) (1)電壓放大器 電壓放大器是作模塊輸出電壓調(diào)整的反饋控制級,整個(gè)電壓回路補(bǔ)償通常就連在該放大器上。輸出偏差限定在2V,以提高系統(tǒng)的大信號(hào)響應(yīng)。在檢測中電壓放大器和地放大器配合,電壓放大器完成高阻抗正極性測試,地放大器完成高阻抗負(fù)極性測試。 (2)地放大器 地放大器是一個(gè)具有-0.25V偏置的單位增益緩沖器。在保持負(fù)極性輸入端高阻抗時(shí)(該端被認(rèn)為是“真的地”—4腳),該偏置使放大器有足夠的負(fù)電壓來提供所有的控制偏置和工作電流。地放大器的輸出(6腳)是模擬地。0.25V的偏置加到1.75V的參考電壓以在電壓放大器正輸入端得到2V的參考電壓,微調(diào)±1.25%。 地返回端(5腳)能得到最大負(fù)電壓,并且比負(fù)極性測試輸入端(4腳)低0到5V。所有芯片電流通過該管腳返回芯片。 (3)驅(qū)動(dòng)放大器 驅(qū)動(dòng)放大器是增益為-2.5的反置放大器,它將反饋信號(hào)耦合到功率控制器。電流設(shè)定電阻Rset用來建立控制環(huán)的前饋轉(zhuǎn)換功能和最大驅(qū)動(dòng)電流。驅(qū)動(dòng)放大器的極性這樣來設(shè)定:在正檢測輸入端(11腳)電壓的升高,光耦電流增加,原邊PWM的占空比減少。這將保證正確的啟動(dòng),因?yàn)樵陔娫撮_機(jī)時(shí)副邊沒有能量。 驅(qū)動(dòng)放大器將電壓放大器的輸出轉(zhuǎn)換為誤差電流,提供給光耦。 32電流環(huán) (1)電流放大器和緩沖放大器 芯片的均流部分使用了電流放大器、緩沖放大器和調(diào)整放大器。電流放大器的輸出是代表了負(fù)載電流的模擬信號(hào)(VCA=20×RS×IOUT),電流放大器的輸出連到驅(qū)動(dòng)均流母線的單向緩沖器。因?yàn)榫彌_器只提供電流,這保證了最大電流的模塊成為主模塊,并通過低阻抗驅(qū)動(dòng)均流母線,所有其它模塊的緩沖放大器由10k阻抗到地而無效。 (2)調(diào)整放大器 調(diào)整放大器將模塊自身的負(fù)載電流和最大模塊電流相比較,以調(diào)整模塊電壓放大器的參考電壓來保持均流。調(diào)整放大器是一種跨導(dǎo)型的放大器以限定帶寬,防止噪聲進(jìn)入?yún)⒖茧妷赫{(diào)整電路。調(diào)整放大器的輸出(14腳)通過一個(gè)補(bǔ)償電容到模擬地(6腳)。地參考補(bǔ)償類似于內(nèi)部補(bǔ)償,但沒有正信號(hào)的問題,因此輸入端濾去了不需要的噪聲。調(diào)整放大器在反向輸入端有一個(gè)內(nèi)置50mV的偏置,它使模塊作為主模塊時(shí)產(chǎn)生低輸出,不產(chǎn)生調(diào)整指令。當(dāng)50mV的偏置代表了均流誤差,電流放大器將通過檢測電阻將其減少到2.5mV。這使所有的從模塊均流,而主模塊運(yùn)行值稍高于從模塊。這個(gè)偏置也抑制了循環(huán)和低頻噪聲爭奪主模塊的位置。 (3)狀態(tài)指示 狀態(tài)指示腳用來指示哪個(gè)模塊是主模塊。當(dāng)調(diào)整放大器的輸出為低,集電極觸發(fā)。當(dāng)并聯(lián)模塊中一個(gè)模塊過流,該引腳將指示電流最大的模塊幫助診斷出錯(cuò)模塊。零電流或低電流錯(cuò)誤對其他模塊沒有影響,并且對電壓控制和均流沒有影響。 4并聯(lián)模塊的啟動(dòng) 模塊并聯(lián)時(shí)必須考慮啟動(dòng)狀態(tài),4個(gè)5V電源模塊并聯(lián)的啟動(dòng)時(shí)序圖如圖4所示,一旦原邊提供功率,功率級將需要最大占空比直到單模塊反饋信號(hào)控制輸出電壓。在時(shí)間t1,模塊#1由于電流最大成為主模塊,這使輸出電壓高于其他模塊。其他模塊將反饋零占空比信號(hào)到功率級,并保持空閑狀態(tài)。在這一點(diǎn)主模塊提供所有的負(fù)荷電流,并且在均流母線上輸出響應(yīng)電流。其它模塊的調(diào)節(jié)放大器檢測到其負(fù)載電流和主模塊電流的差異,開始轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)放大器的輸出來提高電壓放大器的參考電壓。同時(shí)主模塊的調(diào)整放大器輸出保持鉗位在低于調(diào)整門限,從而保持原參考電壓不變。在時(shí)間t2,其他的三個(gè)調(diào)整放大器超過調(diào)整門限,開始改變參考電壓。在時(shí)間t3,模塊#2的參考電壓最接近主模塊,并且負(fù)載電流在這兩個(gè)模塊間均分。另外兩個(gè)模塊#3和#4依然在調(diào)節(jié)參考值。在時(shí)間t4,模塊#3取得理想電壓,負(fù)載電流在這三個(gè)模塊間均分。在時(shí)間t5,最后一個(gè)模塊完成了參考值調(diào)節(jié),因此電流均分。 為了限制電流環(huán)的帶寬,調(diào)整放大器需連電容CI補(bǔ)償。若所需調(diào)整放大器的帶寬為500Hz,CI為1μF。最低參考電壓時(shí),調(diào)整放大器輸出為: Vadj=(VREFmax-VREFmin)17.5+1 =30mV×17.5+1 =15.3V 5電壓環(huán)和均流環(huán)設(shè)計(jì) 均流系統(tǒng)包括兩個(gè)環(huán)路:電壓環(huán)和均流環(huán)。電壓環(huán)調(diào)整輸出電壓,并且為了有良好的瞬態(tài)響應(yīng),電壓環(huán)的響應(yīng)比電流環(huán)快。電流環(huán)是一個(gè)低帶寬環(huán)以抑制從均流母線上產(chǎn)生的噪聲,并且?guī)拺?yīng)該足夠低以防和電壓環(huán)相互作用,即電流環(huán)比電壓環(huán)的交越頻率低并且分得足夠開,但電流環(huán)的交越頻率也不能太低,因?yàn)檫@需要過大的補(bǔ)償電容。電壓環(huán)的響應(yīng)由調(diào)制電路拓?fù)?、環(huán)路其他增益函數(shù)決定。為了穩(wěn)定性,電流環(huán)在電壓環(huán)的交越頻率處不能產(chǎn)生過度的相移,所以電流環(huán)的交越頻率比電壓環(huán)的交越頻率至少要低10dB/十倍頻,最好低20dB/十倍頻;并且電流環(huán)的零點(diǎn)應(yīng)該在 UC3907完成的4模塊啟動(dòng)時(shí)序(無軟啟動(dòng)) 模塊均流電路 電壓環(huán)的交越頻率的左邊,如可以在電流環(huán)的交越頻率處設(shè)置一個(gè)零點(diǎn),這樣可以減小電流環(huán)在電壓環(huán)的交越頻率處產(chǎn)生的影響。 根據(jù)電流環(huán)均流電路,功率電路及整個(gè)系統(tǒng)(均流電路和功率電路的組合)的幅頻特性、相頻特性作出的波特圖如圖所示。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 : 用UC3907設(shè)計(jì)均流的50V/80A電源系統(tǒng),使用4個(gè)20A電源模塊并聯(lián),模塊均流電路如圖6所示。 UC3907的14腳輸出在1.5V到2.25V之間,6、7腳和電阻R1、R2構(gòu)成回路,使發(fā)射極約為1.5V。對于主模塊,14腳輸出為1.5V,所以NPN三極管不通,集電極接5V的高電位到控制電路;對于從模塊,14腳約為2.25V,三極管導(dǎo)通,集電極電位從5V下降到4.75V左右,再接控制電路調(diào)整輸出跟隨主模塊。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、表2所列。 表1負(fù)載電流40A時(shí)的均流狀況   模塊1 模塊2 模塊3 模塊4 系統(tǒng) 電流/A 9.8 9.9 9.9 10.4 40 均流偏差 -2% -1% -1% +4%   表2負(fù)載電流60A時(shí)的均流狀況   模塊1 模塊2 模塊3 模塊4 系統(tǒng) 電流/A 15.1 14.6 14.9 15.4 60 均流偏差 +0.67% -3.67% -0.67% +3.67%   結(jié)論: 從利用UC3907設(shè)計(jì)的均流電路的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出UC3907是一種性能比較好的均流芯片,能很好地完成均流任務(wù)。