Однокристальный импульсный блок питания с двумя режимами работы
Интегральная схема однокристального импульсного источника питания обладает такими преимуществами, как высокая степень интеграции, высокая стоимость, простейшая периферийная схема, лучший показатель производительности и может образовывать высокоэффективный изолированный импульсный источник питания без трансформатора промышленной частоты. После того, как он вышел в середине-конце 1990-х годов, он продемонстрировал сильную жизнеспособность. В настоящее время она стала предпочтительной интегральной схемой для разработки импульсных источников питания средней и малой мощности, прецизионных импульсных источников питания и силовых модулей в мире. Импульсный блок питания в его составе эквивалентен по стоимости линейному регулируемому блоку питания той же мощности, при этом КПД блока питания значительно улучшен, а объем и вес значительно уменьшены. Это создало хорошие условия для продвижения и популяризации новых импульсных блоков питания.
Особенности монолитного импульсного блока питания
(1) TOpSWitch-II включает в себя генератор, усилитель ошибки, широтно-импульсный модулятор, схему затвора, лампу высоковольтного силового переключателя (MOSFET), схему смещения, схему защиты от перегрузки по току, схему защиты от перегрева и сброса при включении питания, схему отключения/автоматического перезапуска. . Он использует высокочастотный трансформатор для полной изоляции выходного терминала от сети, что является безопасным и надежным. Это импульсный источник питания с управлением по току и выходом с открытым стоком. За счет использования КМОП-схем существенно снижается энергопотребление устройства.
(2) Имеются только три клеммы: управляющая клемма C, исток S и сток D, которые сравнимы с трехполюсными линейными регуляторами и могут простейшим образом формировать обратноходовой импульсный источник питания без трансформатора промышленной частоты. Для выполнения различных функций управления, смещения и защиты клеммы C и D являются многофункциональными клеммами, реализующими один вывод с несколькими функциями. Возьмем в качестве примера клемму управления, которая выполняет три функции: ① Напряжение VC этой клеммы обеспечивает напряжение смещения для встроенного шунтирующего регулятора и каскада драйвера затвора; ② Текущий IC этого терминала может регулировать рабочий цикл; ③Эта клемма также используется в качестве ответвления источника питания. Точка соединения с конденсатором автоматического перезапуска/компенсации, частота автоматического перезапуска определяется внешним шунтирующим конденсатором, а контур управления компенсируется.
(3) Диапазон входного переменного напряжения чрезвычайно широк. Мощность переменного тока 220 В ± 15 процентов не является обязательной для фиксированного входного напряжения. Если он оснащен широким диапазоном мощности переменного тока 85 ~ 265 В, максимальная выходная мощность будет снижена на 40 процентов. Диапазон входной частоты импульсного источника питания составляет 47~440 Гц.
(4) Типичное значение частоты переключения составляет 100 кГц, а диапазон регулировки коэффициента заполнения составляет от 1,7 до 67 процентов. КПД источника питания составляет от 80 до 90 процентов, что почти вдвое выше, чем у линейного встроенного регулируемого источника питания. Диапазон рабочих температур составляет 0-70 градусов Максимальная температура перехода чипа составляет Tjm=135 градусов.
(5) Основной принцип работы TOpSwitch-II заключается в использовании тока обратной связи IC для регулировки коэффициента заполнения D для достижения цели регулирования напряжения. Например, когда выходное напряжение VOT импульсного источника питания вызвано какой-либо причиной, цепь обратной связи оптопары сделает Ic↑→напряжение ошибки Vrt→D↓→Vo↓, так что Vo останется неизменным. наоборот.
(6) Простая периферийная схема и низкая стоимость. Внешне нужно только подключить выпрямительный фильтр, высокочастотный трансформатор, цепь первичной защиты, цепь обратной связи и выходную цепь. Использование таких микросхем позволяет также уменьшить электромагнитные помехи, создаваемые импульсными источниками питания.
Два режима работы монолитного импульсного блока питания
Монолитный импульсный источник питания имеет два основных режима работы: один — непрерывный режим CUM (ContinuousMode), а другой — прерывистый режим.
Осциллограммы тока переключения двух режимов на рис.
(а) непрерывный режим (б) прерывистый режим
ДУМ (прерывистый режим). Формы тока переключения этих двух режимов показаны на рисунке (a) и рисунке (b) соответственно. Из рисунка видно, что в непрерывном режиме ток первичного ключа начинается с определенной амплитуды, затем возрастает до пикового значения, а затем быстро возвращается к нулю. Его форма тока переключения имеет трапециевидную форму. Это показывает, что в непрерывном режиме, поскольку энергия, запасенная в высокочастотном трансформаторе, не высвобождается полностью в каждом цикле переключения, следующий цикл переключения имеет начальную энергию. Принятие непрерывного режима может уменьшить первичный пиковый ток Ip и эффективное значение тока IRMS, а также снизить энергопотребление микросхемы. Однако непрерывный режим требует увеличения индуктивности первичной обмотки Lp, что приведет к увеличению габаритов высокочастотного трансформатора. Подводя итог, непрерывный режим подходит для TOPSwitch с небольшой мощностью и высокочастотным трансформатором большого размера.
Ток переключения в прерывистом режиме возрастает от нуля до пикового значения, а затем падает до нуля. Это означает, что энергия, запасенная в высокочастотном трансформаторе, должна полностью высвобождаться в каждом цикле переключения, а его форма тока переключения имеет треугольную форму. Значения Ip и IRMS в прерывистом режиме больше, но требуемая Lp меньше. Следовательно, он подходит для принятия TOPSwitch с большей выходной мощностью и согласующего высокочастотного трансформатора меньшего размера.
