Wandler und PFC in einer Stufe
PWM-Controller für Sperrwandler
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Kein Optokoppler nötig
Der LT3798 eliminiert die Notwendigkeit, einen Optokopplers, einen Opto-Treibers und eine Referenzspannung auf der Sekundärseite einsetzen zu müssen - alles unter Beibehaltung der galvanischen Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite, wobei nur ein Bauteil die Isolationsbarriere überbrücken muss - der Trafo. Das IC enthält auch eine Messschaltung, um die Ausgangsspannung an der primärseitigen Wicklung des Trafos zu messen.
Während der MOSFET ausgeschaltet ist, liefert die Ausgangsdiode den Strom an den Ausgang, und die Ausgangsspannung wird auf die Primärseite des Trafos reflektiert. Die Größe dieser reflektierten Spannung ist die Summe der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung, die der LT3798 rekonstruieren kann. Während eines typischen Arbeitstakts schaltet der Gate-Treiber den externen MOSFET ein, sodass der Strom in die Primärwicklung fließt. Dieser Strom steigt proportional zur Eingangsspannung und umgekehrt proportional zur Induktivität des Trafos.
Die Regelschleife bestimmt den maximalen Strom, und ein Komparator schaltet den Schalter aus, wenn dieser Strom erreicht wird. Wenn der Schalter ausschaltet, fließt die Energie im Trafo aus der Sekundärwicklung durch die Ausgangsdiode D4 (siehe Bild 3). Der VIN_SENSE-Pin des LT3798 ist über einen Widerstandsteiler mit der Versorgungsspannung verbunden.
Der niedrigere der beiden Fehlerverstärkerausgänge wird mit der Spannung an VIN_SENSE multipliziert. Wenn der Baustein mit einer schnellen Regelschleife konfiguriert ist, würden langsamere Änderungen vom VIN_SENSE-Pin die Strombegrenzung oder den Ausgangsstrom nicht beeinträchtigen. Der COMP+-Pin würde die Änderungen von VIN_SENSE ausgleichen.
Der Multiplizierer kann nur arbeiten, wenn die Regelschleife eine Größenordnung langsamer eingestellt wird als die fundamentale Frequenz des VIN_SENSE-Signals. Im Netzbetrieb beträgt diese fundamentale Frequenz der Versorgungsspannung maximal 120 Hz, sodass die Frequenz mit dem Verstärkungsfaktor 1 auf weniger als rund 12 Hz zu setzen ist.
Ohne große Energiespeicher auf der Sekundärseite beeinflussen Änderungen der Versorgungsspannung den Ausgangsstrom, aber der DC-Anteil des Ausgangsstroms bleibt genau. Durch den internen Multiplizierer kann der LT3798 einen hohen Leistungsfaktor und einen geringen Gehalt an Harmonischen erzielen, indem er den Spitzenstrom am Leistungs-MOSFETs proportional zur Netzspannung regelt.
Die Spezifikationen und der Aufbau des Trafos sind ein wichtiger Teil der erfolgreichen Anwendung des LT3798. Zusätzlich zur üblichen Liste der Vorsichtsmaßnahmen, die mit der Entwicklung von isolierten HF-Trafos für Stromversorgungen zusammenhängen, wie eine kleine Streuinduktivität, sollten auch die folgenden Informationen sorgfältig beachtet werden.
Da der Strom auf der Sekundärseite des Trafos vom abgetasteten Strom auf der Primärseite abgeleitet ist, muss das Wicklungsverhältnis des Trafos besonders streng kontrolliert werden, um einen konsistenten Ausgangsstrom sicherzustellen. Eine Toleranz von ±5% im Wicklungsverhältnis von Trafo zu Trafo könnte in einer Änderung von über ±5% der Ausgangsregelung resultieren.
Glücklicherweise sind die meisten Hersteller magnetischer Komponenten in der Lage, eine Toleranz des Wicklungsverhältnisses von 1% oder besser zu garantieren. Linear Technology hat eng mit mehreren führenden Herstellern magnetischer Komponenten zusammen gearbeitet, um vorentwickelte Sperrwandler-Trafos für den Einsatz mit dem LT3798 zu produzieren. Eine Liste dieser Trafos ist im Datenblatt des Bausteins enthalten.
Über den Autor:
Bruce Haug ist Senior Produkt Marketing Engineer für Power Products bei Linear Technology.
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