STNRGPF01 - sterownik trzykanałowego korektora PFC z przeplotem

Rys. 1. Schemat blokowy STNRGPF01 z zaznaczonymi pętlami sterowania

STNRGPF01 to scalony cyfrowy sterownik realizujący funkcję trzykanałowego korektora współczynnika mocy pracujący z przeplotem, przeznaczony do aplikacji dużych mocy. Realizuje on funkcję podwyższania napięcia i zapewnia najwyższą w branży sprawność energetyczną przy różnym stopniu obciążenia.

Ponadto implementuje on elastyczną strategię zrzucania fazy, która umożliwia wyłączenie działania kanałów przy małym obciążeniu, gwarantując najwyższą sprawność energetyczną w szerokim zakresie wymagań prądu obciążenia. Układ pracuje w topologii CCM przy stałej częstotliwości kluczowania i w trybie kontroli średniego prądu. Układ realizuje dwuetapową, kaskadową pętlę sterowania, za pomocą której stabilizowane jest napięcie wyjściowe poprzez regulację średniego prądu płynącego przez dławik.

Sterowanie wykorzystuje dwie pętle sterowania: wewnętrzną sprzętową, zapewniającą regulację cycle-by-cycle oraz zewnętrzną cyfrową w postaci kontrolera PI z szybką odpowiedzią dynamiczną, odpowiedzialnym za stabilizację napięcia. Przy dużej mocy wyjściowej regulacja następuje z wykorzystaniem techniki feed-forward, która zapewnia szybką reakcję PFC na zmianę stopnia obciążenia.

Przy niższym obciążeniu sterownik wyłącza po kolei poszczególne kanały konwersji po to, aby ograniczyć straty mocy. Przy obciążeniu do 30% wykorzystywany jest zwykle tylko jeden kanał, od 30% do 60% dwa kanały, a powyżej 60% trzy kanały konwersji mocy.

Sterownik realizuje wiele użytecznych funkcji, jak ograniczanie prądu rozruchowego, miękki start, wskaźnik statusu, wsparcie dla trybu burst. Funkcja ograniczająca prąd rozruchowy działa w sposób aktywny, w zależności od stopnia obciążenia, dzięki czemu zapewniony jest szybki rozruch urządzenia bez strat mocy charakterystycznych dla urządzeń z pasywnym ogranicznikiem. Są także obwody ochronne: nadnapięciowe, nadprądowe i blokada termiczna.

Proste programowanie

Układ konfiguruje się za pomocą oprogramowania narzędziowego eDesignSuite. Ustala się konfigurację, poziomy napięć i prądów. Program na tej podstawie rysuje kompletny schemat, wylicza wartości podzespołów i tworzy gotowy do załadowania poprzez UART do sterownika kod oprogramowania (firmware).

Producent gwarantuje minimum 15 lat trwałości dla zapisanych w pamięci Flash sterownika danych, co zapewnia wysoką jakość rozwiązania. Pamięć ma zaimplementowany mechanizm ECC i rozbudowane systemy ochronne umożliwiające na pracę w zakresie temperatur od -40 do +105ºC. Duża częstotliwość pracy pozwala na użycie elementów indukcyjnych małej wielkości oraz zmniejsza tętnienia w napięciu wyjściowym i wejściowym.

Aplikacje

Kontroler jest przeznaczony do pracy w zasilaczach dużej mocy, zasilaczach UPS, napędach, ładowarkach, spawarkach i zgrzewarkach przemysłowych oraz systemach klimatyzacji. Z uwagi na to, że są to aplikacje dużej mocy, dodatkową funkcją jest sterowanie wentylatorem za pomocą PWM wraz z możliwością zdefiniowania mocy wyjściowej, przy której wentylator zaczyna działać. Możliwe jest sterowanie prędkością wirowania z użyciem zewnętrznego czujnika temperatury.