Preklopni napajalnik z enim čipom z dvema načinoma delovanja
Integrirano vezje preklopnega napajalnika z enim čipom ima prednosti visoke integracije, visoke stroškovne zmogljivosti, najpreprostejšega perifernega vezja, najboljšega indeksa zmogljivosti in lahko tvori visoko učinkovit izoliran preklopni napajalnik brez frekvenčnega transformatorja. Po izidu v sredini do poznih devetdesetih let prejšnjega stoletja je pokazal močno vitalnost. Trenutno je postalo prednostno integrirano vezje za razvoj stikalnih napajalnikov srednje in majhne moči, preciznih stikalnih napajalnikov in napajalnih modulov na svetu. Iz njega sestavljen stikalni napajalnik je po ceni enakovreden linearno reguliranemu napajalniku enake moči, medtem ko je izkoristek napajalnika znatno izboljšan, prostornina in teža pa se močno zmanjšata. To je ustvarilo dobre pogoje za promocijo in popularizacijo novih stikalnih napajalnikov.
Značilnosti monolitnega stikalnega napajanja
(1)TOpSWitch-II vključuje oscilator, ojačevalnik napak, modulator širine impulza, vezje vrat, visokonapetostno stikalno cev (MOSFET), prednapetostno vezje, zaščitno vezje nad tokom, zaščito pred pregrevanjem in vezje za ponastavitev ob vklopu, vezje za zaustavitev/samodejni ponovni zagon . Uporablja visokofrekvenčni transformator za popolno izolacijo izhodnega terminala od omrežja, kar je varno in zanesljivo. To je tokovno krmiljen stikalni napajalnik z odprtim izhodom. Zaradi uporabe CMOS vezij se poraba energije naprave znatno zmanjša.
(2) Obstajajo le trije priključki: krmilni priključek C, izvor S in odvod D, ki so primerljivi s trispončnimi linearnimi regulatorji in lahko na najpreprostejši način tvorijo povratno stikalno napajanje brez frekvenčnega transformatorja moči. Za dokončanje različnih nadzornih, prednapetostnih in zaščitnih funkcij sta C in D večnamenski terminali, ki realizirata en zatič z več funkcijami. Če za primer vzamemo krmilni terminal, ima tri funkcije: ①Napetost VC tega terminala zagotavlja prednapetost za regulator na čipu in stopnjo gonilnika vrat; ②Trenutni IC tega terminala lahko prilagodi delovni cikel; ③Ta terminal se uporablja tudi kot napajalna veja. Priključna točka s samodejnim ponovnim zagonom/kompenzacijskim kondenzatorjem, frekvenca samodejnega ponovnega zagona je določena z zunanjim obvodnim kondenzatorjem, krmilna zanka pa je kompenzirana.
(3) Razpon vhodne izmenične napetosti je izjemno širok. 220 V±15 odstotkov izmeničnega toka ni obvezna za vhod s fiksno napetostjo; če je opremljen z 85 ~ 265 V širokim razponom izmeničnega toka, se največja izhodna moč zmanjša za 40 odstotkov. Vhodno frekvenčno območje stikalnega napajalnika je 47~440Hz.
(4) Tipična vrednost preklopne frekvence je 100 kHz, prilagoditveno območje delovnega razmerja pa je od 1,7 do 67 odstotkov. Učinkovitost napajanja je približno 80 odstotkov, do 90 odstotkov, kar je skoraj dvakrat več kot pri linearno integriranem reguliranem napajalniku. Njegovo delovno temperaturno območje je 0-70 stopinj Najvišja temperatura spoja čipa je Tjm=135 stopinj.
(5) Osnovno načelo delovanja stikala TOpSwitch-II je uporaba povratnega toka IC za prilagajanje delovnega razmerja D, da se doseže namen regulacije napetosti. Na primer, ko je izhodna napetost VOT preklopnega napajalnika povzročena iz nekega razloga, bo povratno vezje optičnega sklopnika povzročilo Ic↑→napačno napetost Vrt→D↓→Vo↓, tako da Vo ostane nespremenjen. obratno.
(6) Periferno vezje je preprosto in cena je nizka. Zunanje priključite le usmerjevalni filter, visokofrekvenčni transformator, primarno zaščitno vezje, povratno vezje in izhodno vezje. Uporaba takšnih čipov lahko tudi zmanjša elektromagnetne motnje, ki jih ustvarjajo stikalni napajalniki.
Dva načina delovanja monolitnega stikalnega napajanja
Monolitni stikalni napajalnik ima dva osnovna načina delovanja: eden je neprekinjeni način CUM (ContinuousMode), drugi pa prekinitveni način.
Valovne oblike preklopnega toka obeh načinov na sl.
(a) neprekinjen način (b) prekinjen način
DUM (Diskontinuirani način). Valovni obliki preklopnega toka teh dveh načinov sta prikazani na sliki (a) oziroma sliki (b). Iz slike je razvidno, da se v neprekinjenem načinu tok primarnega stikala začne pri določeni amplitudi, nato naraste do najvišje vrednosti in se nato hitro vrne na nič. Njegova valovna oblika preklopnega toka je trapezna. To kaže, da v neprekinjenem načinu, ker se energija, shranjena v visokofrekvenčnem transformatorju, v vsakem preklopnem ciklu ne sprosti v celoti, ima naslednji preklopni cikel začetno energijo. Prevzem neprekinjenega načina lahko zmanjša primarni temenski tok Ip in efektivno vrednost toka IRMS ter zmanjša porabo energije čipa. Vendar neprekinjeni način zahteva povečanje primarne induktivnosti Lp, kar bo privedlo do povečanja velikosti visokofrekvenčnega transformatorja. Če povzamemo, neprekinjeni način je primeren za TOPSwitch z majhno močjo in visokofrekvenčnim transformatorjem velike velikosti.
Preklopni tok v prekinjenem načinu naraste od nič do najvišje vrednosti in nato pade na nič. To pomeni, da se mora energija, shranjena v visokofrekvenčnem transformatorju, popolnoma sprostiti v vsakem preklopnem ciklu, njegova valovna oblika preklopnega toka pa je trikotna. Vrednosti Ip in IRMS v diskontinuiranem načinu so večje, vendar je zahtevani Lp manjši. Zato je primeren za uporabo stikala TOPSwitch z večjo izhodno močjo in ustreznim visokofrekvenčnim transformatorjem manjše velikosti.
