Fuente de alimentación conmutada de un solo chip con dos modos de trabajo
El circuito integrado de fuente de alimentación conmutada de un solo chip tiene las ventajas de una alta integración, rendimiento de alto costo, el circuito periférico más simple, el mejor índice de rendimiento y puede formar una fuente de alimentación conmutada aislada de alta eficiencia sin transformador de frecuencia de potencia. Después de que salió a mediados o finales de la década de 1990, ha mostrado una gran vitalidad. En la actualidad, se ha convertido en el circuito integrado preferido para el desarrollo de fuentes de alimentación conmutadas de potencia mediana y pequeña, fuentes de alimentación conmutadas de precisión y módulos de potencia en el mundo. La fuente de alimentación conmutada compuesta por ella es equivalente en costo a la fuente de alimentación regulada lineal de la misma potencia, mientras que la eficiencia de la fuente de alimentación mejora significativamente y el volumen y el peso se reducen considerablemente. Esto ha creado buenas condiciones para la promoción y popularización de nuevas fuentes de alimentación conmutadas.
Características de la fuente de alimentación de conmutación monolítica
(1)TOpSWitch-II incluye oscilador, amplificador de error, modulador de ancho de pulso, circuito de compuerta, tubo de interruptor de alimentación de alto voltaje (MOSFET), circuito de polarización, circuito de protección contra sobrecorriente, protección contra sobrecalentamiento y circuito de reinicio de encendido, circuito de apagado/reinicio automático . Utiliza un transformador de alta frecuencia para aislar completamente el terminal de salida de la red, lo cual es seguro y confiable. Es una fuente de alimentación conmutada controlada por corriente con salida de drenaje abierto. Debido al uso de circuitos CMOS, el consumo de energía del dispositivo se reduce significativamente.
(2) Solo hay tres terminales: terminal de control C, fuente S y drenaje D, que son comparables a los reguladores lineales de tres terminales y pueden formar una fuente de alimentación conmutada flyback sin un transformador de frecuencia de potencia de la forma más sencilla. Para completar una variedad de funciones de control, polarización y protección, C y D son terminales multifuncionales, realizando un pin con múltiples funciones. Tomando el terminal de control como ejemplo, tiene tres funciones: ①El voltaje VC de este terminal proporciona voltaje de polarización para el regulador de derivación en el chip y la etapa del controlador de compuerta; ②El IC actual de este terminal puede ajustar el ciclo de trabajo; ③Este terminal también se utiliza como una rama de suministro de energía. El punto de conexión con el reinicio automático/condensador de compensación, la frecuencia del reinicio automático está determinada por un condensador de derivación externo y el bucle de control está compensado.
(3) El rango de voltaje de CA de entrada es extremadamente amplio. La alimentación de CA de 220 V ± 15 por ciento es opcional para la entrada de voltaje fijo, si está equipada con una alimentación de CA de amplio rango de 85 ~ 265 V, la potencia de salida máxima se reducirá en un 40 por ciento. El rango de frecuencia de entrada de la fuente de alimentación conmutada es de 47~440Hz.
(4) El valor típico de la frecuencia de conmutación es de 100 KHz, y el rango de ajuste de la relación de trabajo es del 1,7 al 67 por ciento. La eficiencia de la fuente de alimentación es de alrededor del 80 por ciento, hasta el 90 por ciento, que es casi el doble que la fuente de alimentación regulada integrada lineal. Su rango de temperatura de trabajo es 0-70 grado La temperatura máxima de unión del chip es Tjm=135 grado .
(5) El principio de funcionamiento básico de TOpSwitch-II es utilizar el IC de corriente de retroalimentación para ajustar la relación de trabajo D para lograr el propósito de la regulación de voltaje. Por ejemplo, cuando el voltaje de salida VOT de la fuente de alimentación conmutada es causado por algún motivo, el circuito de retroalimentación del optoacoplador hará que Ic↑→voltaje de error Vrt→D↓→Vo↓, de modo que Vo permanezca sin cambios. viceversa.
(6) El circuito periférico es simple y el costo es bajo. Externamente solo necesita conectar el filtro de rectificación, el transformador de alta frecuencia, el circuito de protección primaria, el circuito de retroalimentación y el circuito de salida. El uso de dichos chips también puede reducir la interferencia electromagnética generada por las fuentes de alimentación conmutadas.
Dos modos de trabajo de fuente de alimentación de conmutación monolítica
La fuente de alimentación conmutada monolítica tiene dos modos básicos de trabajo: uno es el modo continuo CUM (ContinuousMode), y el otro es el modo discontinuo
Las formas de onda de corriente de conmutación de los dos modos en la Fig.
(a) modo continuo (b) modo discontinuo
DUM (Modo Discontinuo). Las formas de onda de corriente de conmutación de estos dos modos se muestran en la Figura (a) y la Figura (b) respectivamente. Se puede ver en la figura que en modo continuo, la corriente del interruptor primario comienza desde una cierta amplitud, luego aumenta a un valor máximo y luego vuelve rápidamente a cero. Su forma de onda de corriente de conmutación es trapezoidal. Esto muestra que en modo continuo, dado que la energía almacenada en el transformador de alta frecuencia no se libera completamente en cada ciclo de conmutación, el siguiente ciclo de conmutación tiene una energía inicial. La adopción del modo continuo puede reducir la corriente pico primaria Ip y el valor efectivo actual IRMS, y reducir el consumo de energía del chip. Sin embargo, el modo continuo requiere un aumento en la inductancia primaria Lp, lo que conducirá a un aumento en el tamaño del transformador de alta frecuencia. En resumen, el modo continuo es adecuado para TOPSwitch con transformadores de pequeña potencia y alta frecuencia de gran tamaño.
La corriente del interruptor en modo discontinuo aumenta de cero al valor máximo y luego cae a cero. Esto significa que la energía almacenada en el transformador de alta frecuencia debe liberarse por completo en cada ciclo de conmutación y su forma de onda de corriente de conmutación es triangular. Los valores de Ip e IRMS en el modo discontinuo son mayores, pero el Lp requerido es menor. Por lo tanto, es adecuado para adoptar TOPSwitch con una mayor potencia de salida y un transformador de alta frecuencia compatible con un tamaño más pequeño.
