Jednočipsko prekidačko napajanje sa dva načina rada
Integrisano kolo za prekidačko napajanje sa jednim čipom ima prednosti visoke integracije, visokih performansi, najjednostavnijeg perifernog kola, najboljeg indeksa performansi i može formirati visoko efikasno izolovano prekidačko napajanje bez transformatora frekvencije snage. Nakon što je izašao sredinom do kasnih 1990-ih, pokazao je snažnu vitalnost. Trenutno je postalo preferirano integrirano kolo za razvoj prekidača napajanja srednje i male snage, preciznih prekidačkih izvora napajanja i energetskih modula u svijetu. Prekidačko napajanje sastavljeno od njega je po cijeni ekvivalentno linearnom reguliranom napajanju iste snage, dok je efikasnost napajanja značajno poboljšana, a zapremina i težina znatno smanjeni. Time su stvoreni dobri uslovi za promociju i popularizaciju novih sklopnih izvora napajanja.
Karakteristike monolitnog prekidačkog napajanja
(1)TOpSWitch-II uključuje oscilator, pojačalo greške, modulator širine impulsa, kolo gejta, cijev prekidača za napajanje visokog napona (MOSFET), krug prednapona, sklop za zaštitu od prekomjerne struje, zaštitu od pregrijavanja i krug za resetiranje po uključenju, sklop za isključivanje/auto-restart . Koristi visokofrekventni transformator da potpuno izoluje izlazni terminal od mreže, što je sigurno i pouzdano. To je strujno kontrolirano prekidačko napajanje sa otvorenim izlazom. Zbog upotrebe CMOS kola, potrošnja energije uređaja je značajno smanjena.
(2) Postoje samo tri terminala: upravljački terminal C, izvor S i drejn D, koji su uporedivi sa troterminalnim linearnim regulatorima i mogu na najjednostavniji način formirati povratno prekidačko napajanje bez transformatora energetske frekvencije. Kako bi se kompletirale različite funkcije kontrole, pristranosti i zaštite, C i D su multifunkcionalni terminali, koji ostvaruju jedan pin sa više funkcija. Uzimajući upravljački terminal kao primjer, on ima tri funkcije: ①Napon VC ovog terminala obezbjeđuje prednapon za šant regulator na čipu i stepen drajvera; ②Trenutni IC ovog terminala može podesiti radni ciklus; ③Ovaj terminal se takođe koristi kao grana napajanja. Tačka povezivanja sa kondenzatorom za automatsko ponovno pokretanje/kompenzacija, frekvencija automatskog ponovnog pokretanja je određena eksternim premosnim kondenzatorom, a kontrolna petlja je kompenzovana.
(3) Opseg ulaznog AC napona je izuzetno širok. 220V±15% AC napajanje je opciono za fiksni napon, ako je opremljen sa 85~265V širokog raspona AC napajanja, maksimalna izlazna snaga će biti smanjena za 40%. Opseg ulazne frekvencije prekidačkog napajanja je 47~440Hz.
(4) Tipična vrijednost frekvencije prebacivanja je 100KHz, a opseg podešavanja radnog odnosa je 1,7 do 67 posto. Efikasnost napajanja je oko 80 posto, do 90 posto, što je skoro dvostruko više od linearnog integriranog reguliranog napajanja. Njegov radni temperaturni opseg je 0-70 stepen Maksimalna temperatura spoja čipa je Tjm=135 stepen.
(5) Osnovni princip rada TOPSwitch-II je korištenje povratne struje IC za podešavanje radnog odnosa D kako bi se postigla svrha regulacije napona. Na primjer, kada je izlazni napon VOT prekidačkog napajanja uzrokovan iz nekog razloga, povratno kolo optokaplera će napraviti Ic↑→napon greške Vrt→D↓→Vo↓, tako da Vo ostaje nepromijenjen. obrnuto.
(6) Periferno kolo je jednostavno, a cijena je niska. Eksterno je potrebno samo povezati ispravljački filter, visokofrekventni transformator, primarni zaštitni krug, povratno kolo i izlazno kolo. Upotreba ovakvih čipova takođe može smanjiti elektromagnetne smetnje koje nastaju preklopnim izvorima napajanja.
Dva načina rada monolitnog prekidačkog napajanja
Monolitno prekidačko napajanje ima dva osnovna načina rada: jedan je kontinuirani način rada CUM (ContinuousMode), a drugi je diskontinuirani način rada.
Talasni oblici struje prebacivanja za dva moda na Sl.
(a) kontinuirani režim (b) diskontinualni način rada
DUM (Discontinuous Mode). Talasni oblici struje prebacivanja ova dva moda prikazani su na slici (a) i slici (b) respektivno. Na slici se može vidjeti da u kontinuiranom načinu rada struja primarnog prekidača počinje od određene amplitude, zatim raste do vršne vrijednosti, a zatim se brzo vraća na nulu. Njegov talasni oblik struje prebacivanja je trapezoidan. Ovo pokazuje da u kontinuiranom načinu rada, budući da se energija pohranjena u visokofrekventnom transformatoru ne oslobađa u potpunosti u svakom ciklusu prebacivanja, sljedeći ciklus prebacivanja ima početnu energiju. Usvajanje kontinuiranog načina rada može smanjiti primarnu vršnu struju Ip i efektivnu vrijednost struje IRMS, te smanjiti potrošnju energije čipa. Međutim, kontinuirani način rada zahtijeva povećanje primarne induktivnosti Lp, što će dovesti do povećanja veličine visokofrekventnog transformatora. Ukratko, kontinuirani način rada je pogodan za TOPSwitch sa malom snagom i visokofrekventnim transformatorom velike veličine.
Struja prekidača u diskontinuiranom načinu rada raste od nule do vršne vrijednosti, a zatim pada na nulu. To znači da se energija pohranjena u visokofrekventnom transformatoru mora potpuno osloboditi u svakom ciklusu prebacivanja, a njegov talasni oblik struje prebacivanja je trokutast. Vrijednosti Ip i IRMS u diskontinuiranom režimu su veće, ali je potreban Lp manji. Stoga je pogodan za usvajanje TOPSwitcha sa većom izlaznom snagom i odgovarajućim visokofrekventnim transformatorom manje veličine.
