Dva provozní režimy monolitického spínaného zdroje
Integrované obvody monolitického spínaného zdroje mají výhody vysoké integrace, vysoké hospodárnosti, nejjednodušších periferních obvodů, nejlepších ukazatelů výkonu, mohou představovat vysoce účinný izolovaný spínaný zdroj bez frekvenčního transformátoru. Byl představen v polovině-1990 let, později za sebou, vykazuje silnou vitalitu a nyní se stal mezinárodním vývojem spínaného zdroje pro střední a malé napájení, přesného spínaného zdroje a napájecího modulu preferovaného integrované obvody. Spínaný zdroj složený z něj, pokud jde o náklady a stejný výkon lineárního regulátoru napětí, napájení je srovnatelné s účinností napájecího zdroje se výrazně zlepšila, objem a hmotnost se výrazně snížily. To vytváří dobré podmínky pro propagaci a popularizaci nových spínaných zdrojů.
Vlastnosti monolitického spínaného zdroje
(1) Interní TOPSWitch-II včetně oscilátoru, chybového zesilovače, modulátoru šířky pulzu, hradlového obvodu, vysokonapěťových spínacích elektronek (MOSFET), předpětí, nadproudového ochranného obvodu, ochrany proti přehřátí a resetovacího obvodu při zapnutí, vypnutí / okruh automatického restartu. Zcela izoluje výstup od elektrické sítě pomocí vysokofrekvenčního transformátoru, jehož použití je bezpečné*. Patří mezi proudově řízené spínané zdroje s otevřeným vývodem drain. Díky použití obvodu CMOS je výrazně snížena spotřeba energie zařízení.
(2) Existují pouze tři vodiče: řídicí svorka C, zdroj S, odtok D, srovnatelný s třísvorkovým lineárním regulátorem, může být nejjednodušší způsob, jak vytvořit frekvenční transformátor bez zpětného spínaného zdroje. Aby bylo možné dokončit řadu funkcí ovládání, předpětí a ochrany, C, D jsou multifunkční pin out, realizující kolík víceúčelový. Vezměme si jako příklad řídicí svorku, která má tři funkce: (1) konec napětí VC pro paralelní regulátor na čipu a řídicí stupeň hradla pro zajištění předpětí; (2) konec aktuálního IC může upravit pracovní cyklus; (3) konec napájecí větve obvodu a bod připojení automatického restartu/kompenzačního kondenzátoru přes externí bypass kondenzátor pro určení frekvence automatického restartu a kompenzace pro regulační smyčku.
(3) Rozsah vstupního střídavého napětí je extrémně široký. Pro vstup s pevným napětím lze vybrat 220V±15% AC a maximální výstupní výkon bude snížen o 40%, pokud je vybaven 85~265V AC se širokým rozsahem. Rozsah vstupní frekvence spínaného zdroje je 47~440Hz.
(4)Typická hodnota spínací frekvence je 100KHz a rozsah nastavení pracovního cyklu je 1,7%~67%. Účinnost napájecího zdroje je asi 80% až 90%, což je téměř dvojnásobek než lineární integrovaný regulovaný zdroj. Rozsah provozních teplot je 0 až 70 stupňů maximální teplota spoje čipu Tjm=135 stupňů.
(5) Základním principem činnosti TOPSwitch-II je použití zpětnovazebního proudu IC k regulaci pracovního cyklu D, aby bylo dosaženo účelu regulace napětí. Například, když výstupní napětí spínaného zdroje VOT z nějakého důvodu, po obvodu zpětné vazby optočlenu vytvoří Ic↑→chybové napětí Vrt→D↓→Vo↓, takže Vo zůstane nezměněno. A naopak.
(6) jednoduchý periferní obvod, nízká cena. Externí stačí pouze připojit usměrňovací filtr, vysokofrekvenční transformátor, primární ochranný obvod, zpětnovazební obvod a výstupní obvod. Použití takových čipů může také snížit elektromagnetické rušení generované spínaným zdrojem.
Dva provozní režimy monolitického spínaného zdroje
Monolitický spínaný zdroj má dva základní režimy provozu: jeden je kontinuální režim CUM (ContinuousMode), druhý není kontinuální režim
(a) Kontinuální režim (b) Diskontinuální režim
DUM (DiscontinuousMode). Průběhy spínacího proudu těchto dvou režimů jsou znázorněny na obr. (a) a obr. (b). Jak je vidět z obrázku, v kontinuálním režimu začíná primární spínací proud od určité amplitudy, pak stoupá na špičkovou hodnotu a pak se rychle vrací na nulu. Jeho průběh spínacího proudu je lichoběžníkový. To znamená, že v kontinuálním režimu má další spínací cyklus počáteční energii, protože energie uložená ve vysokofrekvenčním transformátoru není všechna uvolněna v každém spínacím cyklu. Použití kontinuálního režimu snižuje primární špičkový proud Ip a RMS proud IRMS, čímž se snižuje spotřeba energie čipu. Spojitý režim však vyžaduje zvýšení primární indukčnosti Lp, což vede ke zvětšení velikosti vysokofrekvenčního transformátoru. Stručně řečeno, kontinuální režim je vhodný pro topSwitche s nižším výkonem a větší vysokofrekvenční transformátory.
Spínací proud v nespojitém režimu stoupá z nuly na špičku a poté klesá na nulu. To znamená, že energie uložená ve vysokofrekvenčním transformátoru musí být během každého spínacího cyklu zcela uvolněna a jeho průběh spínacího proudu má trojúhelníkový tvar. Nespojitý režim má větší hodnoty Ip a IRMS, ale vyžaduje méně Lp. Proto je vhodný pro použití TOpSwitch s větším výstupním výkonem s menším vysokofrekvenčním transformátorem.
