2 つの動作モードを備えたシングルチップ スイッチング電源
シングルチップスイッチング電源集積回路は、高集積、高コストパフォーマンス、最もシンプルな周辺回路、最高の性能指数という利点を持ち、電源周波数トランスを使用せずに高効率の絶縁型スイッチング電源を形成できます。 1990年代半ばから後半にかけて登場して以来、強い生命力を発揮してきました。 現在、世界中で中小型電力スイッチング電源、高精度スイッチング電源、パワーモジュールの開発に推奨される集積回路となっています。 これにより構成されるスイッチング電源は、同電源のリニア安定化電源と同等のコストでありながら、電源の効率が大幅に向上し、体積・重量が大幅に削減されます。 これにより、新しいスイッチング電源の普及促進に好条件が整いました。
モノリシックスイッチング電源の特長
(1)TOpSWitch-II には、発振器、誤差増幅器、パルス幅変調器、ゲート回路、高電圧パワースイッチ管 (MOSFET)、バイアス回路、過電流保護回路、過熱保護およびパワーオンリセット回路、シャットダウン/自動再起動回路が含まれます。 。 高周波トランスを使用し、出力端子を系統から完全に絶縁しており、安全かつ信頼性が高くなります。 オープンドレイン出力の電流制御型スイッチング電源です。 CMOS回路の使用により、デバイスの消費電力が大幅に削減されます。
(2) 端子は制御端子 C、ソース S、ドレイン D の 3 つだけで、三端子リニアレギュレータと同等であり、電源周波数トランスを使用せずにフライバックスイッチング電源を最も簡単に構成できます。 C と D は、さまざまな制御、バイアス、保護機能を完成させるため、1 つのピンで複数の機能を実現する多機能端子です。 制御端子を例にとると、この端子には 3 つの機能があります。 ①この端子の電圧 VC は、オンチップ シャントレギュレータとゲート ドライバ段にバイアス電圧を供給します。 ②この端子の電流ICはデューティサイクルを調整できます。 ③この端子は電源分岐と兼用です。 自動再始動・補償コンデンサとの接続点であり、外付けのバイパスコンデンサにより自動再始動の周波数が決まり、制御ループが補償されます。
(3) 入力交流電圧範囲が非常に広いです。 220V±15% AC 電源は固定電圧入力のオプションですが、85 ～ 265V の広範囲の AC 電源が装備されている場合、最大出力電力は 40% 減少します。 スイッチング電源の入力周波数範囲は47～440Hzです。
(4) スイッチング周波数の標準値は 100KHz、デューティ比の調整範囲は 1.7% ～ 67% です。 電源効率は約 80% から最大 90% で、これはリニア統合型安定化電源のほぼ 2 倍です。 動作温度範囲は 0-70 度です。チップの最大ジャンクション温度は Tjm=135 度です。
(5) TOpSwitch-II の基本的な動作原理は、フィードバック電流 IC を使用してデューティ比 D を調整し、電圧調整の目的を達成することです。 例えばスイッチング電源の出力電圧VOTが何らかの原因で変動した場合、フォトカプラ帰還回路によりIc↑→誤差電圧Vrt→D↓→Vo↓となり、Voは変化しません。 逆に。
(6) 周辺回路が簡単でコストが安い。 外部に整流フィルタ、高周波トランス、一次保護回路、帰還回路、出力回路を接続するだけです。 このようなチップを使用すると、スイッチング電源によって発生する電磁干渉も軽減できます。
モノリシックスイッチング電源の 2 つの動作モード
モノリシック スイッチング電源には 2 つの基本的な動作モードがあります。1 つは連続モード CUM (ContinuousMode)、もう 1 つは不連続モードです。
2つのモードのスイッチング電流波形を図1に示します。
(a) 連続モード (b) 不連続モード
DUM (不連続モード)。 これら 2 つのモードのスイッチング電流波形をそれぞれ図 (a) と図 (b) に示します。 この図から、連続モードでは、一次スイッチ電流が特定の振幅から始まり、ピーク値まで上昇し、すぐにゼロに戻ることがわかります。 スイッチング電流波形は台形です。 これは、連続モードでは、高周波トランスに蓄えられたエネルギーが各スイッチング サイクルで完全には放出されないため、次のスイッチング サイクルには初期エネルギーがあることがわかります。 連続モードを採用することで、1次ピーク電流Ipと実効値電流IRMSを低減し、チップの消費電力を低減できます。 しかし、連続モードでは一次インダクタンスLpを大きくする必要があり、高周波トランスの大型化につながります。 まとめると、連続モードは電力の小さい TOPSwitch やサイズの大きい高周波トランスに適しています。
不連続モードのスイッチ電流は、ゼロからピーク値まで上昇し、その後ゼロまで低下します。 これは、高周波トランスに蓄えられたエネルギーが各スイッチング サイクルで完全に放出されなければならないことを意味し、そのスイッチング電流波形は三角波になります。 不連続モードの Ip および IRMS 値は大きくなりますが、必要な Lp は小さくなります。 したがって、より大きな出力電力のTOPSwitchの採用や、より小型の高周波トランスのマッチングに適しています。
