Preliminary experiment for UC3846N Current Mode PWM Controller

บทความนี้เป็นการแนะนำไอซีรวมทั้งการทดลองการทำงานภายในตัวไอซี UC3846N ซึ่งเป็นไอซีควบคุมการทำงานของวงจรคอนเวอร์เตอร์หรือสวิตชิ่งโหมดเพาเวอร์ซัพพลายที่มีใช้งานทั่วไป โดยเฉพาะในเครื่องเชื่อมไฟฟ้าแบบอินเวอร์เตอร์ (Inverter Welding Machine) ดังนั้นแอดมินจึงซื้อไอซีมาศึกษาและทดลองเกี่ยวกับโครงสร้างรวมถึงหลัการทำงานภายในของไอซีแบบเบื้องต้น ทั้งนี้ตัวไอซีเบอร์ดังกล่าวจะมีจุดเด่นในเรื่องของการควบคุมการทำงานในโหมดกระแส (Current Mode PWM Controller) และมีฟังก์ชั่นการควบคุมการทำงานหลายส่วน โดยจะแตกต่างจากเบอร์ทั่วไปที่จะเจอบ่อยคือ UC3525 หรือ TL494 ซึ่งทำงานในรูปแบบของ (Voltage Mode PWM Controller) และจะมีจำหน่ายในของโมดูลสำเร็จสำหรับเครื่องเชื่อมไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์

UC3846N Current Mode PWM Controller — รูปที่ 1 เตรียมอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับประกอบบอร์ดทดลองไอซี UC3846N

รูปที่ 2 ลักษณะของตัวไอซี UC3846N ที่ใช้ในการทดลองขนาด 16 ขา โดยในการทดลองเบื้องต้นนี้ จะใช้อุปกรณ์ต่อร่วมกันเล็กน้อยสำหรับทดลองการทำงานวงจรภายในของตัวไอซี รวมทั้งทดลองการปรับแต่งค่าต่างๆ เพื่อให้สามารถควบคุมการทำงานของตัวไอซีได้ตามต้องการ

รูปที่ 4 สำหรับการเตรียมวัดสัญญาณนั้นจะใช้แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงกระแสตรงขนาด 15V/2A และออสซิลโลสโคป รวมทั้งสายจั้มเพื่อใช้ในการทดลองในเงื่อนไขการทำงานต่างๆ ซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับใช้งานทั่วไป

รูปที่ 5.1 แสดงบล็อกไดอะแกรมโครงสร้างภายในไอซี UC3846N [Picture by Ref.1]

ในรูปที่ 5.1 และ 5.2 เป็นวงจรที่ใช้อ้างอิงสำหรับการต่อวงจรในบทความนี้ โดยอุปกรณ์บางตัวจะใช้ค่าใกล้เคียงที่สามารถหาได้และมีอยู่ ซึ่งในส่วนของทรานซิสเตอร์ขับหม้อแปลงอินเวอร์เตอร์นั้น ในบทความนี้จะไม่ได้นำมาต่อร่วมแต่จะใช้การวัดรูปสัญญาณที่จ่ายออกมาจากขาที่ 11 และขาที่ 14 แทน และในส่วนของสัญญาณป้อนกลับ (Voltage Feedback Signal) ที่ตำแหน่งแรงดันเอาต์พุต (Vo) จะใช้การทดสอบการควบคุมแรงดันเอาต์พุตแทนตามในรูปที่ 10

รูปที่ 7 แสดงตำแหน่งของแรงดันอ้างอิงที่ใช้ในการทดลอง (ในกรอบสีเหลือง) ที่ปลายดินสอชี้ โดยค่าแรงดันที่เกิดขึ้นนี้จะกำหนดไว้ที่ประมาณ 2.5V ด้วยวงจรแบ่งแรงดัน ทั้งนี้สำหรับใช้ในการทดสอบวงจรป้องกันกระแสเกินและการควบคุมแรงดันเอาต์พุตต่อไป

รูปที่ 8 ลักษณะของสัญญาณพัลซ์วิดมอดูเลตชั่นขณะวงจรสแตนบาย ซึ่งในการทดลองนี้จะกำหนดค่าความถี่สวิตชิ่งที่ประมาณ 45kHz ด้วยค่าความต้านทาน RT = 10 กิโลโอห์ม และตัวเก็บประจุ CT = 2.2nF ที่ขา 8 และขา 9 ของตัวไอซีตามลำดับ

รูปที่ 9 แสดงการป้องกันกระแสเกิน (Current Sense Amplifier) เบื้องต้น (ในกรอบสีเหลืองสายไฟสีแดง) โดยการจ่ายไฟเลี้ยงกระแสตรงจากตำแหน่งแรงดันอ้างอิง (Vref) เข้าที่ขา 4 จากนั้นสังเกตสัญญาณขับพัลซ์วิดมอดูเลตชั่นกับการตอบสนองต่อแรงดันที่ป้อนให้ ซึ่งจากในรูปจะเห็นว่าออสซิลโลสโคปจะหยุดการจ่ายสัญญาณทันทีเพื่อป้อนกันกระแสเกินกว่าที่กำหนดไว้

รูปที่ 10 เช่นเดียวกับในรูปที่ 9 แสดงการควบคุมแรงดันเอาต์พุต (Error Amplifier) (ในกรอบสีเหลืองสายไฟสีดำ) โดยการจ่ายไฟเลี้ยงกระแสตรงจากตำแหน่งแรงดันอ้างอิง (Vref) เข้าที่ขา 6 จากนั้นสังเกตสัญญาณขับพัลซ์วิดมอดูเลตชั่นโดยการตอบสนองต่อแรงดันที่ป้อนให้ ซึ่งจะเห็นว่าออสซิลโลสโคปจะหยุดการจ่ายสัญญาณทันทีเช่นเดียวกับการป้อนกันกระแสเกินนั้นเอง

รูปที่ 11 แสดงการวัดสัญญาณการหยุดการจ่ายสัญญาณขับทั้ง 2 ช่อง (OUT A และ OUT B) ที่เรียกว่าช่วงเวลา Dead time ทั้งนี้ช่วยให้เราทราบระยะเวลาที่เกิดขึ้นจริงและลักษณะของสัญญาณที่เกิดขึ้น ซึ่งจากการทดลองมีค่าประมาณ 1uS ทั้งนี้เพื่อเป็นข้อมูลในการเลือกใช้งานตัวขับสวิตชิ่งกำลังต่างๆ ที่จะนำมาใช้เช่น เพาเวอร์มอสเฟต (MOSFET) หรือไอจีบีที (IGBT) ได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม

สำหรับบทความเชิงปฏิบัติของไอซีเบอร์ UC3846N นี้เป็นการนำเสนอลักษณะการทำงานของไอซีเบื้องต้น ในเรื่องของลักษณะสัญญาณขับแบบพัลซ์วิดธื่มอดูเลตชั่น การทดลองในส่วนของการป้องกันกระแสเกิน (Current Sense Amplifier), การควบคุมแรงดันทางด้านเอาต์พุต (Error Amplifier) และช่วงระยะเวลาของการหยุดการจ่ายสัญญาณขับ (Dead time : DT) ซึ่งจะเป็นแนวทางและข้อมูลให้ผู้อ่านในเบื้องต้น สำหรับนำไอซ์เบอร์นี้ไปประยุกต์ใช้งานในวงจรต่างๆ ตามต้องการ ในส่วนของข้อมูลเฉพาะเพิ่มเติมสำหรับไอซีตัวนี้ สามารถเข้าไปดูได้ตามลิ้งก์เว็บไซต์ข้างล่างบทความนี้ครับ.

Reference

Post Views: 903

Published by nattapon