ספק כוח מיתוג שבב יחיד עם שני מצבי עבודה
למעגל המשולב של ספק כוח מיתוג שבב יחיד יש את היתרונות של אינטגרציה גבוהה, ביצועים בעלות גבוהה, המעגל ההיקפי הפשוט ביותר, אינדקס הביצועים הטוב ביותר, ויכול ליצור ספק כוח מיתוג מבודד ביעילות גבוהה ללא שנאי תדר חשמל. לאחר שיצא באמצע שנות ה-90, הוא גילה חיוניות חזקה. נכון לעכשיו, הוא הפך למעגל המשולב המועדף לפיתוח של ספקי כוח בינוניים וקטנים למיתוג כוח, ספקי כוח מיתוג מדויק ומודול כוח בעולם. ספק הכוח המיתוג המורכב ממנו שווה בעלות לאספקת הכוח המווסת הליניארית של אותו הספק, בעוד שיעילות ספק הכוח משתפרת משמעותית, והנפח והמשקל מופחתים מאוד. זה יצר תנאים טובים לקידום ופופולריות של ספקי כוח מיתוג חדשים.
תכונות של ספק כוח מיתוג מונוליטי
(1)TOpSWitch-II כולל מתנד, מגבר שגיאות, אפנן רוחב דופק, מעגל שער, צינור מתג מתח גבוה (MOSFET), מעגל הטיה, מעגל הגנה מפני זרם יתר, הגנת התחממות יתר ומעגל איפוס הפעלה, מעגל כיבוי/הפעלה אוטומטית . הוא משתמש בשנאי בתדר גבוה כדי לבודד לחלוטין את מסוף הפלט מהרשת, וזה בטוח ואמין. זהו ספק כוח מיתוג מבוקר זרם עם פלט ניקוז פתוח. עקב השימוש במעגלי CMOS, צריכת החשמל של המכשיר מופחתת באופן משמעותי.
(2) ישנם רק שלושה מסופים: מסוף בקרה C, מקור S ו-D Drain D, אשר דומים לווסתים לינאריים עם שלושה טרמינלים ויכולים ליצור ספק כוח מיתוג flyback ללא שנאי תדר חשמל בצורה הפשוטה ביותר. על מנת להשלים מגוון של פונקציות בקרה, הטיה והגנה, C ו-D הם מסופים רב תפקודיים, המממשים פין אחד עם מספר פונקציות. אם לוקחים את מסוף הבקרה כדוגמה, יש לו שלוש פונקציות: ①המתח VC של מסוף זה מספק מתח הטיה לווסת ה-shunt על-שבב ולשלב נהג השער; ②ה-IC הנוכחי של מסוף זה יכול להתאים את מחזור העבודה; ③מסוף זה משמש גם כסניף אספקת חשמל נקודת החיבור עם קבל ההפעלה מחדש/הפיצוי האוטומטי, תדירות ההפעלה מחדש האוטומטית נקבעת על ידי קבל מעקף חיצוני, ולולאת הבקרה מפוצה.
(3) טווח מתח AC הכניסה רחב ביותר. מתח AC של 220V±15 אחוז הוא אופציונלי עבור כניסת מתח קבוע, אם הוא מצויד בהספק AC רחב טווח של 85~265V, הספק המוצא המרבי יופחת ב-40 אחוזים. טווח תדרי הכניסה של ספק הכוח המיתוג הוא 47~440Hz.
(4) הערך הטיפוסי של תדר המיתוג הוא 100KHz, וטווח ההתאמה של יחס החובה הוא 1.7 אחוז עד 67 אחוז. יעילות אספקת הכוח היא כ-80 אחוז, עד 90 אחוז, שהוא כמעט כפול מזה של ספק הכוח המווסת ליניארי. טווח טמפרטורת העבודה שלו הוא 0-70 מעלות טמפרטורת הצומת המקסימלית של השבב היא Tjm=135 מעלות .
(5) עקרון העבודה הבסיסי של TOpSwitch-II הוא להשתמש בזרם המשוב IC כדי להתאים את יחס החובה D כדי להשיג את מטרת ויסות המתח. לדוגמה, כאשר מתח המוצא VOT של ספק הכוח הממתג נגרם מסיבה כלשהי, מעגל המשוב של המצמד האופטו יגרום ל-Ic↑→מתח שגיאה Vrt→D↓→Vo↓, כך ש-Vo יישאר ללא שינוי. להיפך.
(6) המעגל ההיקפי פשוט והעלות נמוכה. חיצונית רק צריך לחבר מסנן תיקון, שנאי בתדר גבוה, מעגל הגנה ראשוני, מעגל משוב ומעגל פלט. השימוש בשבבים כאלה יכול גם להפחית הפרעות אלקטרומגנטיות הנוצרות על ידי החלפת ספקי כוח.
שני מצבי עבודה של ספק כוח מיתוג מונוליטי
לספק הכוח המיתוג המונוליטי יש שני מצבי עבודה בסיסיים: האחד הוא מצב רציף CUM (ContinuousMode), והשני הוא מצב לא רציף
צורות גל זרם המיתוג של שני המצבים באיור.
(א) מצב מתמשך (ב) מצב לא רציף
DUM (מצב לא רציף). צורות גל זרם המיתוג של שני מצבים אלה מוצגות באיור (א) ואיור (ב) בהתאמה. ניתן לראות מהאיור שבמצב רציף, זרם המתג הראשוני מתחיל ממשרעת מסוימת, ואז עולה לערך שיא, ואז חוזר במהירות לאפס. צורת הגל של זרם המיתוג שלו היא טרפזית. זה מראה שבמצב רציף, מכיוון שהאנרגיה המאוחסנת בשנאי בתדר גבוה לא משתחררת במלואה בכל מחזור מיתוג, למחזור המיתוג הבא יש אנרגיה ראשונית. אימוץ המצב הרציף יכול להפחית את זרם השיא הראשי Ip ואת זרם הערך האפקטיבי IRMS, ולהפחית את צריכת החשמל של השבב. עם זאת, המצב הרציף דורש הגדלת השראות הראשונית Lp, מה שיוביל לגידול בגודל השנאי בתדר גבוה. לסיכום, מצב רציף מתאים ל-TOPSwitch עם הספק קטן ושנאי בתדר גבוה בגודל גדול.
זרם המתג במצב לא רציף עולה מאפס לערך השיא ואז יורד לאפס. המשמעות היא שהאנרגיה המאוחסנת בשנאי בתדר גבוה חייבת להשתחרר לחלוטין בכל מחזור מיתוג, וצורת הגל של זרם המיתוג שלו היא משולשת. ערכי ה-IP וה-IRMS במצב הבלתי רציף גדולים יותר, אך ה-LP הנדרש קטן יותר. לכן, הוא מתאים לאימוץ TOPSwitch עם הספק פלט גדול יותר והתאמת שנאי בתדר גבוה עם גודל קטן יותר.
