منبع تغذیه سوئیچینگ تک تراشه با دو حالت کار
مدار یکپارچه منبع تغذیه سوئیچینگ تک تراشه دارای مزایای یکپارچگی بالا، عملکرد هزینه بالا، ساده ترین مدار محیطی، بهترین شاخص عملکرد است و می تواند یک منبع تغذیه سوئیچینگ ایزوله با راندمان بالا بدون ترانسفورماتور فرکانس برق را تشکیل دهد. پس از عرضه در اواسط تا اواخر دهه 1990، سرزندگی قوی از خود نشان داد. در حال حاضر، به مدار مجتمع ترجیحی برای توسعه منابع تغذیه سوئیچینگ برق متوسط و کوچک، منابع تغذیه سوئیچینگ دقیق و ماژول های قدرت در جهان تبدیل شده است. منبع تغذیه سوئیچینگ متشکل از آن از نظر هزینه معادل منبع تغذیه تنظیم شده خطی همان توان است، در حالی که راندمان منبع تغذیه به طور قابل توجهی بهبود یافته و حجم و وزن تا حد زیادی کاهش می یابد. این امر شرایط خوبی را برای ترویج و رواج منابع تغذیه سوئیچینگ جدید ایجاد کرده است.
ویژگی های منبع تغذیه سوئیچینگ یکپارچه
(1)TOpSWitch-II شامل نوسان ساز، تقویت کننده خطا، مدولاتور عرض پالس، مدار گیت، لوله سوئیچ برق ولتاژ بالا (MOSFET)، مدار بایاس، مدار حفاظت جریان اضافه، حفاظت از گرمای بیش از حد و مدار بازنشانی روشن، مدار خاموش / راه اندازی مجدد خودکار . از یک ترانسفورماتور فرکانس بالا برای جداسازی کامل ترمینال خروجی از شبکه استفاده می کند که ایمن و قابل اعتماد است. این یک منبع تغذیه سوئیچینگ با جریان کنترل شده با خروجی تخلیه باز است. به دلیل استفاده از مدارهای CMOS مصرف برق دستگاه به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
(2) تنها سه ترمینال وجود دارد: ترمینال کنترل C، منبع S، و تخلیه D، که قابل مقایسه با تنظیم کننده های خطی سه ترمینال هستند و می توانند منبع تغذیه سوئیچینگ فلایبک بدون ترانسفورماتور فرکانس قدرت را به ساده ترین روش تشکیل دهند. به منظور تکمیل انواع توابع کنترل، بایاس و حفاظت، C و D ترمینال های چند منظوره هستند که یک پین با عملکردهای متعدد را تحقق می بخشند. با در نظر گرفتن ترمینال کنترل به عنوان مثال، آن سه عملکرد دارد: ولتاژ VC این ترمینال ولتاژ بایاس را برای تنظیم کننده شنت روی تراشه و مرحله درایور گیت فراهم می کند. ② آی سی فعلی این ترمینال می تواند چرخه کار را تنظیم کند. ③این ترمینال همچنین به عنوان انشعاب منبع تغذیه استفاده می شود. نقطه اتصال با خازن راه اندازی مجدد / جبران خودکار، فرکانس راه اندازی مجدد خودکار توسط یک خازن بای پس خارجی تعیین می شود و حلقه کنترل جبران می شود.
(3) محدوده ولتاژ AC ورودی بسیار گسترده است. برق متناوب 220 ± 15 درصد برای ورودی ولتاژ ثابت اختیاری است، اگر به برق متناوب 85 تا 265 ولت مجهز باشد، حداکثر توان خروجی تا 40 درصد کاهش می یابد. محدوده فرکانس ورودی منبع تغذیه سوئیچینگ 47 ~ 440 هرتز است.
(4) مقدار معمولی فرکانس سوئیچینگ 100 کیلوهرتز است و محدوده تنظیم نسبت وظیفه 1.7 درصد تا 67 درصد است. راندمان منبع تغذیه حدود 80 درصد است، تا 90 درصد، که تقریباً دو برابر منبع تغذیه تنظیم شده یکپارچه خطی است. محدوده دمای کاری آن 0-70 درجه حداکثر دمای اتصال تراشه Tjm=135 درجه است.
(5) اصل کار اصلی TOpSwitch-II استفاده از آی سی جریان بازخورد برای تنظیم نسبت وظیفه D برای دستیابی به هدف تنظیم ولتاژ است. به عنوان مثال، هنگامی که ولتاژ خروجی VOT منبع تغذیه سوئیچینگ به دلایلی ایجاد می شود، مدار فیدبک اپتوکوپلر ولتاژ خطای Ic↑→Vrt→D↓→Vo↓ را ایجاد می کند، به طوری که Vo بدون تغییر باقی می ماند. برعکس
(6) مدار محیطی ساده و هزینه کم است. در خارج فقط باید فیلتر یکسوسازی، ترانسفورماتور فرکانس بالا، مدار حفاظت اولیه، مدار بازخورد و مدار خروجی را وصل کنید. استفاده از چنین تراشه هایی همچنین می تواند تداخل الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط سوئیچینگ منابع تغذیه را کاهش دهد.
دو حالت کار منبع تغذیه سوئیچینگ یکپارچه
منبع تغذیه سوئیچینگ یکپارچه دو حالت کار اصلی دارد: یکی حالت پیوسته CUM (حالت پیوسته) و دیگری حالت ناپیوسته است.
شکل موج جریان سوئیچینگ دو حالت در شکل.
(الف) حالت پیوسته (ب) حالت ناپیوسته
DUM (حالت ناپیوسته). شکل موج جریان سوئیچینگ این دو حالت به ترتیب در شکل (الف) و شکل (ب) نشان داده شده است. از شکل مشاهده می شود که در حالت پیوسته، جریان کلید اولیه از یک دامنه مشخص شروع می شود، سپس به یک مقدار پیک می رسد و سپس به سرعت به صفر برمی گردد. شکل موج جریان سوئیچینگ آن ذوزنقه ای است. این نشان می دهد که در حالت پیوسته، از آنجایی که انرژی ذخیره شده در ترانسفورماتور فرکانس بالا در هر سیکل سوئیچینگ به طور کامل آزاد نمی شود، سیکل سوئیچینگ بعدی دارای انرژی اولیه است. اتخاذ حالت پیوسته می تواند جریان پیک اولیه Ip و مقدار موثر جریان IRMS را کاهش دهد و مصرف برق تراشه را کاهش دهد. با این حال، حالت پیوسته نیاز به افزایش در اندوکتانس اولیه Lp دارد که منجر به افزایش اندازه ترانسفورماتور فرکانس بالا خواهد شد. به طور خلاصه، حالت پیوسته برای TOPSwitch با قدرت کم و ترانسفورماتور فرکانس بالا با اندازه بزرگ مناسب است.
جریان سوئیچ در حالت ناپیوسته از صفر به مقدار پیک افزایش می یابد و سپس به صفر می رسد. این بدان معنی است که انرژی ذخیره شده در ترانسفورماتور فرکانس بالا باید در هر سیکل سوئیچینگ به طور کامل آزاد شود و شکل موج جریان سوئیچینگ آن مثلثی است. مقادیر Ip و IRMS در حالت ناپیوسته بزرگتر هستند، اما Lp مورد نیاز کوچکتر است. بنابراین، برای استفاده از TOPSwitch با توان خروجی بیشتر و تطبیق ترانسفورماتور فرکانس بالا با اندازه کوچکتر مناسب است.
