Jednočipový spínaný zdroj s dvoma pracovnými režimami
Integrovaný obvod jednočipového spínaného napájacieho zdroja má výhody vysokej integrácie, vysokého nákladového výkonu, najjednoduchšieho periférneho obvodu, najlepšieho indexu výkonu a môže tvoriť vysokoúčinný izolovaný spínaný napájací zdroj bez frekvenčného transformátora. Po tom, čo sa objavil v polovici až koncom 90. rokov 20. storočia, ukázal silnú vitalitu. V súčasnosti sa stal preferovaným integrovaným obvodom pre vývoj stredných a malých spínaných zdrojov, presných spínaných zdrojov a napájacích modulov vo svete. Spínaný napájací zdroj, ktorý sa z neho skladá, je cenovo ekvivalentný lineárnemu regulovanému napájaciemu zdroju s rovnakým výkonom, pričom účinnosť napájacieho zdroja je výrazne zlepšená a objem a hmotnosť sú výrazne znížené. Tým sa vytvorili dobré podmienky pre propagáciu a popularizáciu nových spínaných zdrojov.
Vlastnosti monolitického spínaného zdroja
(1) TOPSWitch-II obsahuje oscilátor, chybový zosilňovač, modulátor šírky impulzov, hradlový obvod, vysokonapäťovú spínaciu trubicu (MOSFET), predpäťový obvod, nadprúdový ochranný obvod, ochranu proti prehriatiu a resetovací obvod pri zapnutí, obvod vypnutia/automatického reštartu . Používa vysokofrekvenčný transformátor na úplnú izoláciu výstupnej svorky od siete, čo je bezpečné a spoľahlivé. Ide o prúdovo riadený spínaný zdroj s výstupom s otvoreným odtokom. Vďaka použitiu obvodov CMOS sa výrazne znižuje spotreba energie zariadenia.
(2) Existujú iba tri svorky: kontrolná svorka C, zdroj S a odtok D, ktoré sú porovnateľné s trojpólovými lineárnymi regulátormi a najjednoduchším spôsobom môžu tvoriť spätný spínaný zdroj bez frekvenčného transformátora. Na dokončenie rôznych funkcií riadenia, predpätia a ochrany sú C a D multifunkčné terminály, ktoré realizujú jeden kolík s viacerými funkciami. Ak vezmeme ako príklad ovládací terminál, má tri funkcie: ①Napätie VC tohto terminálu poskytuje predpätie pre regulátor skratu na čipe a stupeň ovládača brány; ②Aktuálny IC tohto terminálu môže upraviť pracovný cyklus; ③Táto svorka sa používa aj ako napájacia vetva. Miesto pripojenia s automatickým reštartom/kompenzačným kondenzátorom, frekvencia automatického reštartu je určená externým bypassovým kondenzátorom a regulačná slučka je kompenzovaná.
(3) Rozsah vstupného striedavého napätia je extrémne široký. 220 V ± 15 percent striedavý prúd je voliteľný pre vstup s pevným napätím, ak je vybavený širokým striedavým napájaním 85 ~ 265 V, maximálny výstupný výkon sa zníži o 40 percent. Rozsah vstupnej frekvencie spínaného zdroja je 47~440Hz.
(4) Typická hodnota spínacej frekvencie je 100 kHz a rozsah nastavenia pomeru výkonu je 1,7 percenta až 67 percent. Účinnosť napájacieho zdroja je približne 80 percent, až 90 percent, čo je takmer dvojnásobok v porovnaní s lineárnym integrovaným regulovaným napájaním. Rozsah jeho pracovných teplôt je 0-70 stupeň Maximálna teplota spoja čipu je Tjm=135 stupeň .
(5) Základným pracovným princípom TOpSwitch-II je použitie spätnoväzbového prúdu IC na úpravu pomeru výkonu D na dosiahnutie účelu regulácie napätia. Napríklad, keď je výstupné napätie VOT spínaného zdroja spôsobené nejakým dôvodom, spätnoväzbový obvod optočlena vytvorí Ic↑→chybové napätie Vrt→D↓→Vo↓, takže Vo zostane nezmenené. naopak.
(6) Periférny obvod je jednoduchý a náklady sú nízke. Externe stačí pripojiť usmerňovací filter, vysokofrekvenčný transformátor, primárny ochranný obvod, spätnoväzbový obvod a výstupný obvod. Použitie takýchto čipov môže tiež znížiť elektromagnetické rušenie generované spínaním napájacích zdrojov.
Dva pracovné režimy monolitického spínaného zdroja
Monolitický spínaný zdroj má dva základné pracovné režimy: jeden je kontinuálny režim CUM (ContinuousMode) a druhý je diskontinuálny režim
Priebehy spínacieho prúdu dvoch režimov na obr.
a) kontinuálny režim b) diskontinuálny režim
DUM (nepretržitý režim). Priebehy spínacích prúdov týchto dvoch režimov sú znázornené na obrázku (a) a obrázku (b). Z obrázku je zrejmé, že v nepretržitom režime prúd primárneho spínača začína od určitej amplitúdy, potom stúpa na špičkovú hodnotu a potom sa rýchlo vracia na nulu. Jeho priebeh spínacieho prúdu je lichobežníkový. To ukazuje, že v nepretržitom režime, pretože energia uložená vo vysokofrekvenčnom transformátore nie je úplne uvoľnená v každom spínacom cykle, nasledujúci spínací cyklus má počiatočnú energiu. Prijatie kontinuálneho režimu môže znížiť primárny špičkový prúd Ip a efektívnu hodnotu prúdu IRMS a znížiť spotrebu energie čipu. Kontinuálny režim však vyžaduje zvýšenie primárnej indukčnosti Lp, čo povedie k zväčšeniu veľkosti vysokofrekvenčného transformátora. Stručne povedané, kontinuálny režim je vhodný pre TOPSwitch s malým výkonom a vysokofrekvenčný transformátor s veľkou veľkosťou.
Spínací prúd v prerušovanom režime stúpa z nuly na špičkovú hodnotu a potom klesá na nulu. To znamená, že energia uložená vo vysokofrekvenčnom transformátore musí byť úplne uvoľnená v každom spínacom cykle a jeho priebeh spínacieho prúdu je trojuholníkový. Hodnoty Ip a IRMS v nespojitom režime sú väčšie, ale požadované Lp je menšie. Preto je vhodný na použitie TOPSwitch s väčším výstupným výkonom a prispôsobenie vysokofrekvenčného transformátora menšej veľkosti.
