Single-chip schakelende voeding met twee werkmodi
De geïntegreerde schakeling voor schakelende voeding met één chip heeft de voordelen van hoge integratie, hoge kostenprestaties, de eenvoudigste perifere schakeling, de beste prestatie-index en kan een zeer efficiënte geïsoleerde schakelende voeding vormen zonder voedingsfrequentietransformator. Nadat het midden tot eind jaren negentig uitkwam, heeft het een sterke vitaliteit getoond. Op dit moment is het de geprefereerde geïntegreerde schakeling geworden voor de ontwikkeling van middelgrote en kleine schakelende voedingen, precisie schakelende voedingen en voedingsmodules in de wereld. De daaruit samengestelde schakelende voeding is qua kosten gelijk aan de lineair gereguleerde voeding van hetzelfde vermogen, terwijl de efficiëntie van de voeding aanzienlijk wordt verbeterd en het volume en het gewicht aanzienlijk worden verminderd. Dit heeft goede voorwaarden gecreëerd voor de promotie en popularisering van nieuwe schakelende voedingen.
Kenmerken van monolithische schakelende voeding
(1)TOpSWitch-II bevat oscillator, foutversterker, pulsbreedtemodulator, poortcircuit, hoogspanningsschakelaarbuis (MOSFET), biascircuit, overstroombeveiligingscircuit, oververhittingsbeveiliging en power-on resetcircuit, uitschakel-/automatisch herstartcircuit . Het maakt gebruik van een hoogfrequente transformator om de uitgangsterminal volledig te isoleren van het net, wat veilig en betrouwbaar is. Het is een stroomgestuurde schakelende voeding met open-drain uitgang. Door het gebruik van CMOS-circuits wordt het stroomverbruik van het apparaat aanzienlijk verminderd.
(2) Er zijn slechts drie klemmen: besturingsklem C, source S en drain D, die vergelijkbaar zijn met lineaire regelaars met drie klemmen en die op de eenvoudigste manier een flyback schakelende voeding kunnen vormen zonder een netfrequentietransformator. Om een verscheidenheid aan besturings-, bias- en beveiligingsfuncties te voltooien, zijn C en D multifunctionele terminals, waardoor één pin met meerdere functies wordt gerealiseerd. Als we de besturingsterminal als voorbeeld nemen, heeft deze drie functies: ①De spanning VC van deze terminal levert voorspanning voor de on-chip shuntregelaar en de poortstuurtrap; ②De huidige IC van deze terminal kan de duty cycle aanpassen; ③Deze klem wordt ook gebruikt als voedingstak. Het verbindingspunt met de automatische herstart/compensatiecondensator, de frequentie van de automatische herstart wordt bepaald door een externe bypass-condensator en de regellus wordt gecompenseerd.
(3) Het bereik van de AC-ingangsspanning is extreem breed. 220V ± 15 procent wisselstroom is optioneel voor vaste spanningsingang, als het is uitgerust met 85 ~ 265V brede wisselstroom, wordt het maximale uitgangsvermogen met 40 procent verminderd. Het ingangsfrequentiebereik van de schakelende voeding is 47~440Hz.
(4) De typische waarde van de schakelfrequentie is 100 KHz en het instelbereik van de duty ratio is 1,7 procent tot 67 procent. De efficiëntie van de voeding is ongeveer 80 procent, tot 90 procent, wat bijna het dubbele is van dat van de lineair geïntegreerde gereguleerde voeding. Het werktemperatuurbereik is 0-70 graden De maximale junctietemperatuur van de chip is Tjm=135 graden .
(5) Het basiswerkprincipe van TOPSwitch-II is om de feedbackstroom IC te gebruiken om de duty ratio D aan te passen om het doel van spanningsregeling te bereiken. Als bijvoorbeeld de uitgangsspanning VOT van de schakelende voeding om de een of andere reden wordt veroorzaakt, zal het feedbackcircuit van de optocoupler Ic↑→foutspanning Vrt→D↓→Vo↓ maken, zodat Vo ongewijzigd blijft. vice versa.
(6) Het perifere circuit is eenvoudig en de kosten zijn laag. Extern hoeft u alleen het rectificatiefilter, de hoogfrequente transformator, het primaire beveiligingscircuit, het feedbackcircuit en het uitgangscircuit aan te sluiten. Het gebruik van dergelijke chips kan ook de elektromagnetische interferentie verminderen die wordt veroorzaakt door schakelende voedingen.
Twee werkmodi van monolithische schakelende voeding
De monolithische schakelende voeding heeft twee basiswerkmodi: de ene is de continue modus CUM (ContinuousMode) en de andere is de discontinue modus
De schakelstroomgolfvormen van de twee modi in Fig.
(a) continue modus (b) discontinue modus
DUM (discontinue modus). De schakelstroomgolfvormen van deze twee modi worden respectievelijk weergegeven in figuur (a) en figuur (b). Uit de figuur blijkt dat in de continue modus de primaire schakelstroom begint vanaf een bepaalde amplitude, vervolgens stijgt tot een piekwaarde en vervolgens snel terugkeert naar nul. De schakelstroomgolfvorm is trapeziumvormig. Hieruit blijkt dat in de continue modus, aangezien de energie die is opgeslagen in de hoogfrequente transformator niet volledig wordt vrijgegeven in elke schakelcyclus, de volgende schakelcyclus een initiële energie heeft. Het aannemen van de continue modus kan de primaire piekstroom Ip en de effectieve waarde stroom IRMS verminderen en het stroomverbruik van de chip verminderen. De continue modus vereist echter een toename van de primaire inductantie Lp, wat zal leiden tot een toename van de grootte van de hoogfrequente transformator. Kortom, de continue modus is geschikt voor TOPSwitch met klein vermogen en hoogfrequente transformator met groot formaat.
De schakelstroom in discontinue modus stijgt van nul naar piekwaarde en daalt vervolgens naar nul. Dit betekent dat de energie die is opgeslagen in de hoogfrequente transformator in elke schakelcyclus volledig moet worden vrijgegeven en dat de schakelstroomgolfvorm driehoekig is. De Ip- en IRMS-waarden in de discontinue modus zijn groter, maar de vereiste Lp is kleiner. Daarom is het geschikt voor het gebruik van TOPSwitch met een groter uitgangsvermogen en een bijpassende hoogfrequente transformator met een kleiner formaat.
