Fonte de alimentação de comutação de chip único com dois modos de trabalho
O circuito integrado de fonte de alimentação de comutação de chip único tem as vantagens de alta integração, desempenho de alto custo, o circuito periférico mais simples, o melhor índice de desempenho e pode formar uma fonte de alimentação de comutação isolada de alta eficiência sem transformador de frequência de energia. Depois que saiu em meados da década de 1990, mostrou forte vitalidade. Atualmente, tornou-se o circuito integrado preferido para o desenvolvimento de fontes de alimentação de comutação de médio e pequeno porte, fontes de alimentação de comutação de precisão e módulos de energia no mundo. A fonte de alimentação comutada composta por ela é equivalente em custo à fonte de alimentação regulada linear da mesma potência, enquanto a eficiência da fonte de alimentação é significativamente melhorada e o volume e o peso são bastante reduzidos. Isso criou boas condições para a promoção e popularização de novas fontes de alimentação comutadas.
Características da fonte de alimentação de comutação monolítica
(1)TOpSWitch-II inclui oscilador, amplificador de erro, modulador de largura de pulso, circuito de porta, tubo de chave de alimentação de alta tensão (MOSFET), circuito de polarização, circuito de proteção contra sobrecorrente, proteção contra superaquecimento e circuito de reinicialização de inicialização, circuito de desligamento/reinicialização automática . Ele usa um transformador de alta frequência para isolar completamente o terminal de saída da rede, o que é seguro e confiável. É uma fonte de alimentação de comutação controlada por corrente com saída de dreno aberto. Devido ao uso de circuitos CMOS, o consumo de energia do dispositivo é significativamente reduzido.
(2) Existem apenas três terminais: terminal de controle C, fonte S e dreno D, que são comparáveis aos reguladores lineares de três terminais e podem formar uma fonte de alimentação de comutação flyback sem um transformador de frequência de energia da maneira mais simples. Para completar uma variedade de funções de controle, polarização e proteção, C e D são terminais multifuncionais, realizando um pino com múltiplas funções. Tomando como exemplo o terminal de controle, ele possui três funções: ①A tensão VC deste terminal fornece tensão de polarização para o regulador shunt on-chip e o estágio do gate driver; ②O IC atual deste terminal pode ajustar o ciclo de trabalho; ③Este terminal também é usado como um ramal da fonte de alimentação O ponto de conexão com o capacitor de reinicialização/compensação automática, a frequência da reinicialização automática é determinada por um capacitor de bypass externo e o loop de controle é compensado.
(3) A faixa de tensão CA de entrada é extremamente ampla. A alimentação CA de 220V±15% é opcional para entrada de tensão fixa, se estiver equipada com alimentação CA de amplo alcance de 85~265V, a potência máxima de saída será reduzida em 40%. A faixa de frequência de entrada da fonte de alimentação de comutação é de 47~440Hz.
(4) O valor típico da frequência de comutação é de 100KHz e a faixa de ajuste da taxa de serviço é de 1,7 por cento a 67 por cento. A eficiência da fonte de alimentação é de cerca de 80 por cento, até 90 por cento, o que é quase o dobro da fonte de alimentação regulada integrada linear. Sua faixa de temperatura de trabalho é de 0-70 graus A temperatura máxima de junção do chip é de Tjm=135 graus .
(5) O princípio básico de funcionamento do TOpSwitch-II é usar a corrente de realimentação IC para ajustar a taxa de serviço D para atingir o objetivo de regulação de tensão. Por exemplo, quando a tensão de saída VOT da fonte de alimentação de comutação é causada por algum motivo, o circuito de realimentação do optoacoplador fará com que Ic↑→tensão de erro Vrt→D↓→Vo↓, de modo que Vo permaneça inalterado. vice-versa.
(6) O circuito periférico é simples e de baixo custo. Externamente só precisa conectar filtro de retificação, transformador de alta frequência, circuito de proteção primária, circuito de realimentação e circuito de saída. O uso de tais chips também pode reduzir a interferência eletromagnética gerada pela troca de fontes de alimentação.
Dois modos de trabalho de fonte de alimentação de comutação monolítica
A fonte de alimentação de comutação monolítica possui dois modos básicos de trabalho: um é o modo contínuo CUM (ContinuousMode) e o outro é o modo descontínuo
As formas de onda da corrente de comutação dos dois modos na Fig.
(a) modo contínuo (b) modo descontínuo
DUM (modo descontínuo). As formas de onda da corrente de comutação desses dois modos são mostradas na Figura (a) e na Figura (b), respectivamente. Pode ser visto na figura que, no modo contínuo, a corrente do interruptor primário começa a partir de uma certa amplitude, sobe para um valor de pico e retorna rapidamente a zero. Sua forma de onda de corrente de comutação é trapezoidal. Isso mostra que no modo contínuo, como a energia armazenada no transformador de alta frequência não é totalmente liberada em cada ciclo de chaveamento, o próximo ciclo de chaveamento possui uma energia inicial. A adoção do modo contínuo pode reduzir o pico primário de corrente Ip e o valor efetivo atual IRMS, além de reduzir o consumo de energia do chip. No entanto, o modo contínuo requer um aumento na indutância primária Lp, o que levará a um aumento no tamanho do transformador de alta frequência. Resumindo, o modo contínuo é adequado para TOPSwitch com transformador de pequena potência e alta frequência com tamanho grande.
A corrente do interruptor no modo descontínuo aumenta de zero até o valor de pico e depois cai para zero. Isso significa que a energia armazenada no transformador de alta frequência deve ser completamente liberada em cada ciclo de comutação e sua forma de onda de corrente de comutação é triangular. Os valores de Ip e IRMS no modo descontínuo são maiores, mas o Lp necessário é menor. Portanto, é adequado para adotar o TOPSwitch com maior potência de saída e transformador de alta frequência correspondente com tamanho menor.
