基本的な動作
このIC内には、多くの重要なビルディングブロックがあります。電圧増幅器、アナログの乗数と仕切り、電流アンプ、固定周波数で実行されるPWMがあります。
また、パワーMOSFETでうまく機能するゲートドライバー、7.5Vの参照、ライン予測者と呼ばれるもの、負荷にかかるコンパレータ、低供給検出器、過電流コンパレータもあります。
したがって、このICは、平均電流モードコントロールと呼ばれるものを使用して機能します。つまり、周波数を固定し続けるような方法で電流を制御しますが、システムが安定しており、歪みが低いままであることを確認します。
これをピーク電流モードコントロールと比較すると、平均タイプは、スロープ補正を必要とせずに騒音スパイクに敏感にならずに入力電流波形を適切に正弦波を維持するため、より良く見えます。
このICには、参照電圧が高く、強力な発振器信号があるため、ノイズの影響を容易にしません。また、高速のPWM回路を備えているため、200kHzを超える周波数を切り替えることで機能しますが、これは非常に高くなります。
これで、単相および3相システムの両方で使用でき、75Vから275Vの入力電圧を処理すると同時に、50Hzから400HzまでのACライン周波数を扱うことができます。
もう1つの素晴らしい機能は、ICが起動したときにあまり電力を供給しないため、電源供給が過負荷にならないことです。
パッケージに関しては、このICには16ピンのプラスチックおよびセラミックディップ（デュアルインラインパッケージ）バージョンが付属しており、サーフェスマウントオプションも利用できます。全体として、力率補正を適切に機能させるための非常に便利なICです！
詳細な説明
このUC3854 ICは、システムでアクティブな力率補正を行うのに役立ちます。そうでなければ、正弦波電力線から引き出された非シヌソイド電流があります。したがって、このICは、システムが可能な限り最良の方法でラインから電力を引き出すことを確認します。
これを達成するために、このIC内に平均電流モード制御があり、これが行うことは、現在の制御固定周波数を維持しますが、同時に、良好な安定性と低い歪みも保証します。
平均的な現在のモード制御の良いところは、パフォーマンスの問題を引き起こすことなく、連続モードと不連続モードの間をブーストステージが移動できることです。
しかし、ピーク電流モードを使用していた場合、勾配補償が必要になり、完全な正弦波電流を維持することはできません。さらに、ピーク電流モードはノイズトランジェントに反応する傾向がありますが、平均電流モードはあまり影響を受けません、わかりましたか？
現在、このUC3854 ICには、電源から電源を最適に抽出しながら電源を最小限に抑えながら、電源を最小限に抑えることができる電源を供給する必要があるすべての内部にあります。
そのため、ここには、この単一のIC内のすべての電圧アンプ、アナログ乗数と仕切り、電流アンプ、および固定周波数PWMがあります。
しかし、待ってください、このICには、Power MOSFET、7.5Vの参照、ライン予測者、負荷にかかるコンパレータ、低供給検出器、過電流コンパレータと完全に互換性のあるゲートドライバーもあります。
したがって、アクティブな力率補正に必要なものはすべて既に内部にあり、このICは効率的な電源を設計するのに非常に役立ちます。
このUC3854 ICには、力率補正を制御する必要があるすべての回路がありますよね？現在、このICは主に平均的な現在のモード制御で動作するように設計されていますが、良いことは、必要に応じて異なるパワートポロジと制御方法で使用できることです。だから、それは非常に柔軟です。
ブロック図
電圧下のロックアウトと有効化コンパレータ
左上隅にブロック図を見ると、2つの重要なことが表示されます。電圧下のロックアウトコンパレータと有効なコンパレータです。これら2つは両方とも、ICが機能し始めるために「真の」状態にある必要があります。
電圧エラーアンプとソフトスタート機能
次に、反転入力がピンvSenseになる電圧エラーアンプがあります。図には、電圧エラーアンプの周りにいくつかのダイオードが表示されますが、これらのダイオードは、内部回路がどのように機能するかを理解するのに役立つだけです。それらは内部の実際のダイオードではありません。
さて、エラーアンプの非変動入力はどうですか？通常、7.5V DCリファレンスに接続しますが、ソフトスタートにも使用されます。
したがって、回路が開始されると、このセットアップにより、出力電圧が最終レベルに達する前に電圧制御ループが動作し始めることです。
“DCとACを区別する ”
このようにして、多くの電源が持っている厄介なターンオンのオーバーシュートは得られません。
次に、図にはvSenseとエラーアンプの反転入力の間の別の理想的なダイオードがありますが、混乱を解消するためだけにあります。実際の回路には追加のダイオードドロップはありません。代わりに、ICの内部では、微分アンプを使用してこれらすべてを行います。また、ソフトスタートタイミングコンデンサを充電するための内部電流源があります。
乗数機能
それでは、乗数について話しましょう。電圧エラーアンプの出力はピンVaoutで使用でき、これは乗数への入力の1つでもあります。
乗数への別の入力はIACで、入力整流器からのもので、波の形状をプログラムするのに役立ちます。このIACピンは6Vで内部的に保持され、現在の入力として機能します。
次に、フィードフォワード入力であるVFFがあり、ICの内部では、乗数の分割入力に移動する前にその値が四角になります。
乗数に入るもう1つのことは、ピンRSETからのISETであり、最大出力電流を設定するのに役立ちます。
さて、乗数から何が出てきますか？ PINマルチアウトから流れるIMO電流は、現在のエラー増幅器の非反転入力に接続します。
電流制御およびパルス幅変調
現在、電流アンプの反転入力はピンイセンスに接続され、その出力はPWMコンパレータに送られ、ピンCTからのオシレーターランプ信号と比較されます。
オシレーターとコンパレータは、ピンGTDRVでの高電流出力を駆動するセットレセットフリップフロップを制御します。
パワーMOSFETを保護するために、ICの出力電圧は内部で15Vにクランプされるため、MOSFETゲートをオーバーすることはありません。
ピーク電流制限と電源接続
安全のために、ピンPKLMTによって制御される緊急ピーク電流制限関数があります。このピンが地面のわずかに引っ張られた場合、出力パルスはすぐにシャットオフします。
最後に、ピンVREFに基準電圧出力があり、入力電圧はピンVCCになります。
アプリケーション情報
したがって、このICは主にAC-DC電源で使用され、ユニバーサルACラインからアクティブな力率補正（PFC）が必要です。つまり、入力電圧が大きく異なる可能性があるシステムで使用できますが、力率が高く維持され、入力電流の高調波が低いままであることを確認する必要があります。
現在、このUC3854 ICを使用するアプリケーションは、通常、EN61000-3-2の一部であるクラスD機器入力電流高調波標準に従います。
これは、75Wを超える定格電源を持つ電源の重要な基準であるため、そのようなものを設計している場合、このICは余分な手間をかけずにそれらの高調波歪みの制限を満たすのに役立ちます。
250Wの力率補正回路でこのICの性能を確認すると、精密PFCおよびTHD測定機器を使用して適切にテストされていることがわかります。
結果？力率は0.999で、これはほぼ完全であり、総高調波歪み（THD）はわずか3.81％でした。これらの値は、公称入力電圧と全負荷で、ライン周波数の50番目の高調波まで測定されました。したがって、これは、このICが本当にきれいで効率的な電力変換を得るのに役立つことを示しています。
典型的なアプリケーション（PFC回路図）
上記の図を見ると、UC3854 ICが高権力率と高効率を持つ前細胞として使用される典型的なアプリケーション回路が表示されます。
では、これはどのように構築されていますか？この回路には2つの主要なセクションがあります。
- UC3854の周りに構築された制御回路。
- 実際に電力変換を処理する電力セクション。
ここでの電源セクションはブーストコンバーターであり、その内部のインダクタは連続伝導モード（CCM）で動作します。
これが意味するのは、デューティサイクルが出力電圧に対する入力電圧の比率に依存するということです。しかし、良いことは、インダクタが連続モードで動作しているため、スイッチング周波数での入力電流リップルは低いままであるためです。
これは、EMIコンプライアンスにとって重要な電力線のノイズが少ないことを意味します。
この回路の重要なことの1つは、出力電圧が常に予想される最高のAC入力電圧のピーク電圧よりも高いものでなければならないことです。そのため、すべてのコンポーネントを慎重に選択して、問題なく電圧評価を処理できることを確認する必要があります。
全負荷で、この前細胞回路は、入力電力電圧が何であるかに関係なく、0.99の力率を達成します。つまり、入力電圧が変化したとしても、回路は力率を効果的に修正します。
これで、より高い電力レベルが必要な場合は、この同じ回路を使用することもできますが、パワーステージに小さな変更を加える必要がある場合があります。したがって、すべてをゼロから再設計する必要はありません。より高い電力要件を処理するためにいくつかのものを調整するだけです。
設計要件
上記のPFC回路設計の例では、次の表1に示すように、入力パラメーターとして示されているパラメーターを使用します。
包括的な設計プロセス
回路の制御段階の電力MOSFETゲートは、UC3854からPWMパルス（GTDRV）を受け取ります。チップへの4つの異なる入力は、この出力のデューティサイクルを同時に調節するために連携します。
このデザインでは、補助タイプの追加コントロールが提供されています。それらは、スイッチングパワーMOSFETの特定の一時的な状況に対する保護手段として機能します。
保護入力
次に、このICの保護入力について説明します。これらは、問題、パワーアップの遅延、または過電流の場合に回路を制御するのに役立つため、これらは重要です。
ena（enable）ピン
さて、ここには、Enableを表すENAピンがあります。このピンは、VREFおよびGTDRV出力がオンになる前に2.5 Vに達する必要があります。したがって、このピンを使用して、何かがうまくいかない場合はゲートドライブをシャットダウンしたり、回路が最初に電源を入れたときに起動を遅らせることができます。
しかし、もっとあります。このピンには、200 mVのヒステリシスギャップがあり、騒音による不安定なスイッチングまたは不要なターンオンを防ぐのに役立ちます。したがって、2.5 Vを横切ると、電圧が2.3 V未満になるまでオンになり、操作がより安定します。
また、VCCで直接動作するIC内には低電圧保護があります。 VCCが16 Vに達し、VCCが10 Vを下回るとオフになるとICがオンになります。つまり、電源電圧が低下しすぎると、ICは自動的にシャットダウンして誤動作を防ぎます。
しかし、ENAピンを使用していない場合は、100キロOHM抵抗器を使用してVCCに接続する必要があります。それ以外の場合は、浮かんで不要な動作を引き起こす可能性があります。
SS（ソフトスタート）ピン
次に、ソフトスタートを表すSSピンに移動します。起動中にエラーアンプの参照電圧を下げることにより、回路がどれだけ速く始まるかを制御します。
通常、SSピンを開いたままにしておくと、参照電圧は7.5 Vにとどまります。ただし、SSからグランドにコンデンサCSSを接続すると、IC内の内部電流ソースはこのコンデンサをゆっくりと充電します。
充電電流は約14ミリヤンプであるため、コンデンサは0 Vから7.5 Vに直線的に充電します。これが起こるのにかかる時間は、この式で与えられます。
ソフト開始時間= 0.54 * css in microfarads秒
これは、より大きなコンデンサを使用すると、起動時間が長くなり、突然フル電圧にジャンプするのではなく、回路がスムーズにオンになることを意味します。
PKLMT（ピーク電流制限）ピン
次に、PKLMTに到達します。このピンは、電源MOSFETが処理できる最大電流を設定するため、非常に重要です。
回路図に示されている抵抗分割器を使用しているとしましょう。これが起こることです。
PKLMTピンの電圧は、現在のSENS抵抗器の電圧降下が次のとおりに0ボルトに達します。
7.5ボルト * 2 K / 10 K = 1.5ボルト
0.25オーム電流センス抵抗器を使用すると、この1.5ボルトの滴は次の電流に対応します。
現在のi = 1.5 / 0.25オーム= 6アンペア
したがって、これは、最大電流が6アンペアに制限されていることを意味します。
しかし、もう一つ。 TIは、PKLMTから地上にバイパスコンデンサを接続することを推奨します。なぜ。これにより、高周波ノイズが除去されるため、現在の制限検出が正確に機能し、不要なノイズスパイクの影響を受けないようにします。
コントロール入力
vSense（出力DC電圧センス）
わかりました、今、私たちはVSense Pinについて話します。このピンは、出力DC電圧を感知するために使用されます。この入力のしきい値電圧は7.5ボルトで、入力バイアス電流は通常50ナノンペレスです。
回路図で値を確認すると、400ボルトDCの出力電圧に基づいていることがわかります。この回路では、電圧アンプは一定の低周波ゲインで動作し、出力の変動を最小限に抑えます。
また、電圧ループに15のHertzポールを作成する47のNanofaradフィードバックコンデンサもあります。なぜこれが必要なのですか？ 120のHertzリップルが入力電流に影響を与えることを防ぎ、操作をより安定させるためです。
IAC（線波形）
それでは、IACピンに移動しましょう。それは何をしますか？線電流波形がライン電圧と同じ形状に従うことを確認するのに役立ちます。
それで、それはどのように機能しますか？電力線電圧波形の小さなサンプルがこのピンに供給されます。 ICの内部では、この信号に内部乗数の電圧アンプの出力を掛けます。結果は、現在のコントロールループで使用される参照信号です。
しかし、ここに重要なことがあります。この入力は電圧入力ではなく、電流入力であるため、IACと呼ばれます。
さて、この電流をどのように設定しますか？ 220キロオムと910キロオームの抵抗器分割を使用しています。 IACピンの電圧は、6ボルトで内部的に固定されています。したがって、これらの抵抗器は、IACに流れる電流が交差するたびにゼロから始まり、波形のピークで約400のマイクロアンペアに達するように選択されます。
次の式を使用して、これらの抵抗値を計算します。
rac = vpk / iacpk
それは私たちに与えます
Rac =（260ボルトAC *√2） / 400マイクロアンペレス= 910キロオーム
ここで、VPKはピークライン電圧です。
次に、次のことを使用してRREFを計算します。
rref = rac / 4
したがって、RREF = 220キロオーム
