Preklopno napajanje s jednim čipom s dva načina rada
Integrirani krug preklopnog napajanja s jednim čipom ima prednosti visoke integracije, visokih performansi, najjednostavnijeg perifernog kruga, najboljeg indeksa performansi i može formirati visokoučinkovito izolirano preklopno napajanje bez transformatora energetske frekvencije. Nakon što se pojavio sredinom do kasnih 1990-ih, pokazao je snažnu vitalnost. Trenutno je postao preferirani integrirani krug za razvoj sklopnih napajanja srednje i male snage, preciznih sklopnih izvora napajanja i modula napajanja u svijetu. Uklopno napajanje sastavljeno od njega je po cijeni ekvivalentno linearno reguliranom napajanju iste snage, dok je učinkovitost napajanja značajno poboljšana, a volumen i težina znatno smanjeni. Time su stvoreni dobri uvjeti za promociju i popularizaciju novih sklopnih izvora napajanja.
Značajke monolitnog sklopnog napajanja
(1)TOpSWitch-II uključuje oscilator, pojačivač greške, modulator širine impulsa, krug vrata, visokonaponsku sklopku za napajanje (MOSFET), prednaponski krug, zaštitni krug od prekomjerne struje, zaštitu od pregrijavanja i krug za resetiranje pri uključivanju, krug za isključivanje/automatsko ponovno pokretanje . Koristi visokofrekventni transformator za potpunu izolaciju izlaznog terminala od mreže, što je sigurno i pouzdano. To je strujno kontrolirano preklopno napajanje s izlazom otvorenog odvoda. Zbog korištenja CMOS sklopova značajno je smanjena potrošnja energije uređaja.
(2) Postoje samo tri terminala: upravljački terminal C, izvor S i odvod D, koji su usporedivi s linearnim regulatorima s tri priključka i mogu na najjednostavniji način formirati flyback sklopni izvor napajanja bez transformatora energetske frekvencije. Kako bi se ispunile razne funkcije upravljanja, prednapona i zaštite, C i D su višenamjenski terminali, koji ostvaruju jedan pin s više funkcija. Uzimajući upravljački terminal kao primjer, on ima tri funkcije: ①Napon VC ovog terminala osigurava prednapon za šant regulator na čipu i stupanj drajvera vrata; ②Trenutni IC ovog terminala može prilagoditi radni ciklus; ③Ovaj terminal se također koristi kao grana napajanja. Točka spajanja s automatskim ponovnim pokretanjem/kompenzacijskim kondenzatorom, učestalost automatskog ponovnog pokretanja određena je vanjskim premosnim kondenzatorom, a kontrolna petlja je kompenzirana.
(3) Raspon ulaznog izmjeničnog napona je izuzetno širok. 220V±15 posto izmjenične struje nije obavezno za fiksni ulaz napona, ako je opremljen s 85~265V širokim rasponom izmjenične struje, maksimalna izlazna snaga bit će smanjena za 40 posto. Raspon ulazne frekvencije prekidačkog napajanja je 47~440Hz.
(4) Tipična vrijednost frekvencije prebacivanja je 100 KHz, a raspon podešavanja radnog omjera je 1,7 posto do 67 posto. Učinkovitost napajanja je oko 80 posto, do 90 posto, što je gotovo dvostruko više od linearnog integriranog reguliranog napajanja. Njegov radni temperaturni raspon je 0-70 stupnjeva Maksimalna temperatura spoja čipa je Tjm=135 stupnjeva.
(5) Osnovno načelo rada TOPswitch-II je korištenje povratne struje IC za podešavanje omjera rada D kako bi se postigla svrha regulacije napona. Na primjer, kada je izlazni napon VOT preklopnog napajanja uzrokovan iz nekog razloga, povratni krug optokaplera će napraviti Ic↑→napon pogreške Vrt→D↓→Vo↓, tako da Vo ostaje nepromijenjen. obratno.
(6) Periferni sklop je jednostavan i cijena je niska. Izvana je potrebno samo spojiti ispravljački filtar, visokofrekventni transformator, primarni zaštitni krug, povratni krug i izlazni krug. Korištenje takvih čipova također može smanjiti elektromagnetske smetnje koje stvaraju prekidački izvori napajanja.
Dva načina rada monolitnog prekidačkog napajanja
Monolitno sklopno napajanje ima dva osnovna načina rada: jedan je kontinuirani način rada CUM (ContinuousMode), a drugi je diskontinuirani način rada
Valni oblici sklopne struje dvaju načina na Sl.
(a) kontinuirani način rada (b) diskontinuirani način rada
DUM (Diskontinuirani način rada). Valovi sklopne struje ova dva načina prikazani su na slici (a) i slici (b). Sa slike se može vidjeti da u kontinuiranom načinu rada struja primarne sklopke počinje od određene amplitude, zatim raste do vršne vrijednosti, a zatim se brzo vraća na nulu. Njegov valni oblik sklopne struje je trapezoidan. To pokazuje da u kontinuiranom načinu rada, budući da energija pohranjena u visokofrekventnom transformatoru nije u potpunosti oslobođena u svakom ciklusu preklapanja, sljedeći ciklus komutacije 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 primarnog induktiviteta Lp, što će dovesti do povećanja veličine visokofrekventnog transformatora. Ukratko, kontinuirani način rada prikladan je za TOPSwitch s malom snagom i visokofrekventnim transformatorom velike veličine.
Struja prekidača u diskontinuiranom načinu rada raste od nule do vršne vrijednosti i zatim pada na nulu. To znači da se energija pohranjena u visokofrekventnom transformatoru mora potpuno osloboditi u svakom sklopnom ciklusu, a njegov valni oblik sklopne struje je trokutast. Vrijednosti Ip i IRMS u diskontinuiranom načinu su veće, ali je potreban Lp manji. Stoga je prikladan za prihvaćanje TOPSwitcha s većom izlaznom snagom i odgovarajućim visokofrekventnim transformatorom manje veličine.
