Однокристальний імпульсний блок живлення з двома режимами роботи
Однокристальна інтегральна схема джерела живлення має такі переваги, як висока інтеграція, висока вартість, найпростіша периферійна схема, найкращий індекс продуктивності та може формувати високоефективне ізольоване джерело живлення без трансформатора частоти. Після виходу в середині-кінці 1990-х років він продемонстрував сильну життєву силу. В даний час вона стала кращою інтегральною схемою для розробки імпульсних джерел живлення середньої та малої потужності, точних імпульсних джерел живлення та силових модулів у світі. Імпульсний джерело живлення, що складається з нього, еквівалентний за вартістю лінійному регульованому джерелу живлення тієї ж потужності, при цьому ефективність джерела живлення значно покращується, а об’єм і вага значно зменшуються. Це створило хороші умови для просування та популяризації нових імпульсних джерел живлення.
Особливості монолітного імпульсного джерела живлення
(1)TOpSWitch-II включає генератор, підсилювач помилок, широтно-імпульсний модулятор, схему затвора, високовольтну перемикальну трубку (MOSFET), схему зміщення, схему захисту від перевантаження по струму, захист від перегріву та схему скидання при ввімкненні, схему вимкнення/автоматичного перезапуску . Він використовує високочастотний трансформатор для повної ізоляції вихідної клеми від мережі, що є безпечним і надійним. Це імпульсне джерело живлення з регульованим струмом і відкритим виходом. Завдяки використанню схем CMOS значно знижується енергоспоживання пристрою.
(2) Є лише три клеми: керуюча клема C, джерело S і стік D, які можна порівняти з трьома клемами лінійних регуляторів і можуть утворити імпульсне джерело живлення з зворотним ходом без трансформатора промислової частоти найпростішим способом. Щоб виконати різноманітні функції керування, зміщення та захисту, C і D є багатофункціональними клемами, які реалізують один контакт із кількома функціями. Взявши, наприклад, термінал керування, він виконує три функції: ①Напруга VC цього терміналу забезпечує напругу зсуву для вбудованого шунта регулятора та каскаду драйвера затвора; ②Поточна мікросхема цього терміналу може регулювати робочий цикл; ③Цей термінал також використовується як відгалуження джерела живлення. Точка з’єднання з конденсатором автоматичного перезапуску/компенсації, частота автоматичного перезапуску визначається зовнішнім байпасним конденсатором, а контур керування компенсується.
(3) Діапазон вхідної напруги змінного струму надзвичайно широкий. 220 В±15 відсотків живлення змінного струму є необов’язковим для фіксованої вхідної напруги, якщо він оснащений мережею змінного струму в широкому діапазоні 85 ~ 265 В, максимальна вихідна потужність буде зменшена на 40 відсотків. Діапазон вхідних частот імпульсного джерела живлення становить 47~440 Гц.
(4) Типове значення частоти перемикання становить 100 кГц, а діапазон регулювання коефіцієнта заповнення становить від 1,7 до 67 відсотків. Ефективність джерела живлення становить близько 80 відсотків, до 90 відсотків, що майже вдвічі перевищує ефективність лінійного інтегрованого регульованого джерела живлення. Його робочий температурний діапазон становить 0-70 градусів Максимальна температура з’єднання мікросхеми становить Tjm=135 градусів.
(5) Основний принцип роботи TOpSwitch-II полягає у використанні струму зворотного зв’язку IC для регулювання коефіцієнта заповнення D для досягнення мети регулювання напруги. Наприклад, коли вихідна напруга VOT імпульсного джерела живлення викликана якоюсь причиною, схема зворотного зв’язку оптопари зробить Ic↑→напруга помилки Vrt→D↓→Vo↓, так що Vo залишається незмінним. навпаки.
(6) Периферійна схема проста, а вартість низька. Ззовні потрібно лише підключити випрямний фільтр, високочастотний трансформатор, контур первинного захисту, контур зворотного зв'язку та вихідний контур. Використання таких чіпів також може зменшити електромагнітні перешкоди, створювані імпульсними джерелами живлення.
Два режими роботи монолітного імпульсного джерела живлення
Монолітне імпульсне джерело живлення має два основних режими роботи: один - безперервний режим CUM (ContinuousMode), а інший - переривчастий режим
Осцилограми струму перемикання двох режимів на рис.
(a) безперервний режим (b) переривчастий режим
DUM (переривчастий режим). Форми хвиль струму перемикання цих двох режимів показані на рисунку (a) та малюнку (b) відповідно. З малюнка видно, що в безперервному режимі первинний струм комутатора починається з певної амплітуди, потім підвищується до пікового значення, а потім швидко повертається до нуля. Форма хвилі струму перемикання має форму трапеції. Це показує, що в безперервному режимі, оскільки енергія, збережена у високочастотному трансформаторі, не повністю виділяється в кожному циклі перемикання, наступний цикл перемикання має початкову енергію. Прийняття безперервного режиму може зменшити первинний піковий струм Ip і ефективне значення струму IRMS, а також зменшити енергоспоживання мікросхеми. Однак безперервний режим вимагає збільшення первинної індуктивності Lp, що призведе до збільшення розмірів високочастотного трансформатора. Підсумовуючи, безперервний режим підходить для TOPSwitch з малою потужністю та високочастотним трансформатором великого розміру.
Струм перемикання в розривному режимі зростає від нуля до пікового значення, а потім падає до нуля. Це означає, що енергія, накопичена у високочастотному трансформаторі, повинна бути повністю вивільнена в кожному циклі перемикання, а його форма хвилі струму перемикання має трикутну форму. Значення Ip та IRMS у розривному режимі більші, але необхідний Lp менший. Таким чином, він підходить для використання TOPSwitch з більшою вихідною потужністю та відповідним високочастотним трансформатором меншого розміру.
