Voltaj ve Akım Kontrolü Nedir ?
Voltaj yada akım kontrolü seçimi aslında çok önemli çünkü geri besleme ki buda sistemin dengesini sağlayacak olan etken, bu seçime göre değişiyor. Hatta daha birçok şeyde bu seçime bağlı.
Voltaj Kontrolü
Voltaj kontrolünde, istenen çıkış voltajı ile gerçekte olan çıkış voltajı arasındaki fark, bu error diye geçer, trafonun yada şok bobininin uçları arasındaki voltajı kontrol eder.
Avantajları
Çıkış voltajını algılama olayı, sensing, daha kolaydır, Ayrıca daha az çıkış gürültüsü, daha az güç kaybı ve daha az maliyetli olabiliyor. Geri besleme de (feedback) tasarımı nispeten daha kolaydır.
Dezavantajları
Akı dengesizliği dediğimiz olay voltaj kontrollü devrelerde görülmektedir. Trafo primerinin uçlarına gelen voltaj her defasında aynı olmayabiliyor, yani voltajın peak değeri aşağı yukarı oynadığı zaman, nüvenin içinde dolaşan akı da aşağı yukarı oynayabiliyor böylece nüve kolaylıkla doyuma ulaşıyor ve bu yüzden primerdeki empedans kaybedildiği için transistörlerden çok fazla akım geçmeye başlayıp, transistörler yanabiliyor. Akı dengesizliği voltaj kontrolünde her zaman vardır ve düzeltilmesi gerekir. Voltaj kontrüllü devrelerde çıkıştaki yüklere karşı tepki süresi uzundur. Ayrıca giriş voltaj değişimlerine karşı tepkisi daha yavaştır.
Akım Kontrolü
Akım kontrolü voltaj kontrolünden sonra çıkmış olup, voltaj kontrolündeki problemleri düzeltmek amacı ile geliştirilmiştir. Akım kontrolünde, istenen çıkış voltajı ile varolan çıkış voltajı arasındaki fark, error, trafo primerindeki yada şok bobinindeki akımı kontrol etmektedir.
Avantajları
Tek pole barındırdığından dolayı, çok daha hızlı tepki süresine sahiptir. Giriş voltajı değiştiği zaman anlık olarak tepki verebilmektedir. Pole un ne olduğunu daha sonraki geri besleme konusunda anlatıcam. Cycle by cycle, yani devir devir, aşama aşama akım limitlemesi yaptığı için transient (ani ve geçici) akımlara karşı daha stabildir.
Dezavantajları
Toplam duty cycle oranı %50 den fazla ise, slope compensation dediğimiz, eğim kompanzasyonu yapılması gerekir aksi takdirde, istenmeyen osilasyonlara yol açabilmektedir. Slope compensation da, trafo primeri yada şok bobini üstündeki akımın peak değeri ile average yani ortalama değeri arasındaki farkı azaltmaya çalışmaktır. Geniş giriş voltaj aralığını sağlamak biraz güçtür. Düşük çıkış akımlarını kontrol etmek daha zordur.
Topolojiye Göre Uygun PWM Entegreler
Arkadaşlar piyasada birçok çeşit PWM entegre bulunmaktadır. Bunların şüphesiz en ünlüleri TL494 ve SG3525 dir. Fakat unutmamanız gereken bu iki entegrenin voltaj kontrollü olmasıdır. TL494 hemen hemen tablodaki tüm topolojileri desteklerken, SG3525 bildiğim kadarı ile push pull için öneriliyor. Öneriliyor diyorum çünkü kendi sitesinde bile bişi göremedim. Ben şahsen bu entegreleri önermiyorum çünkü hem voltaj kontrollüler hem de performansları akım kontrollü olanlara göre düşük. Fakat tabi uygun geri besleme ve dizaynla iyi bi sistem yapılabilir fakat akım kontrollüler kadar değil. UC3825 ise benim şu anlık en favori entegrem diyebilirim. Çünkü tablodaki tüm topolojiler için uygun ve akım kontrollü. Diğer önerebileceğim entegreler ise UC384X serisidir. Altta ekte vereceğim PDF de TI firmasının topolojiye göre uygun entegreleri yer almaktadır. Oraya bakarak da fikir sahibi olabilirsiniz.
http://uploaded.net/file/c66gif4s
Voltaj Kontrollü Entegrenin İç Yapısı
Burada göreceğini üzere, çıkıştan alınan örnek voltaj, 2.5V referans ile karşılaştırılmaktadır. Bunun çıkışında oluşan sinyal, üçgen dalga ile karşılaştırılıp PWM elde edilmektedir. Bu PWM ise mosfetin gate voltajının duty cycle ını değiştirmektedir. Isense pini olan voltaj kontrollü entegrelerde, Rsense direncinden alınan voltaj, entegrenin içinde ikinci bir error amplifier ın – pinine gelerek çıkışı yine PWM comparator un + pinine bağlanır. Bu yüzden, Rsense direncinden alınan voltaj yine PWM in duty cycle ını ayarlar.
Akım Kontrollü Entegrenin İç Yapısı
Akım kontrollü de ise, çıkıştan alınan örnek voltaj, yine 2.5V referans ile karşılaştırılır. Fakat bunun çıkışı direk olarak PWM comparator ile üçgen dalga karşılaştırılması yapılmak yerine, direk olarak Rsense direncindeki voltaj ile karşılaştırılır. Bu yüzden Rsense voltajı ve error amplifier ın çıkışı, PWM in duty cycle ını belirlemektedir. Clock sinyali sabit frekansta bir sinyaldir. Periyodu entegredeki RC osilatörünün periyodudur. SMPS çıkışı sabit olduğu zaman, error amplifier ın çıkışı 0 olur, Rsense direnci üstündeki voltajda 0 dan farklı ise, current sense comparator çıkış vericektir. Buda Latch in reset pinine giderek, Q dan PWM çıkışı elde edilecektir.