Anwendung und Entwicklung von monolithischen Schaltnetzteilen

Derzeit entwickeln sich Schaltnetzteile mittlerer und kleiner Leistung in Richtung monolithischer Integration. In diesem Beitrag werden die Leistungsmerkmale und typischen Anwendungen verschiedener monolithischer Schaltnetzteile, die in den letzten Jahren eingeführt wurden, detailliert beschrieben.

Die integrierte monolithische Schaltnetzteilschaltung hat die Vorteile einer hohen Integration, einer kostenintensiven Leistung, der einfachsten Peripherieschaltung, des besten Leistungsindex und kann ein isoliertes Schaltnetzteil mit hoher Effizienz und ohne Netzfrequenztransformator bilden. Nachdem es Mitte und Ende der 1990er Jahre herauskam, zeigte es eine starke Vitalität. Derzeit ist es weltweit die bevorzugte integrierte Schaltung für die Entwicklung von Schaltnetzteilen mittlerer und niedriger Leistung, Präzisionsschaltnetzteilen und Leistungsmodulen. Das daraus gebildete Schaltnetzteil ist hinsichtlich der Kosten gleichwertig mit dem linear geregelten Netzteil der gleichen Leistung, und der Wirkungsgrad des Netzteils ist erheblich verbessert, und das Volumen und Gewicht sind stark reduziert. Dies schafft günstige Bedingungen für die Förderung und Popularisierung neuer Schaltnetzteile.

Das Schaltnetzteil ist als hocheffizientes und energiesparendes Netzteil bekannt, es stellt die Entwicklungsrichtung der geregelten Stromversorgung dar und ist mittlerweile zum Mainstream-Produkt der geregelten Stromversorgung geworden. In den letzten 20 Jahren haben sich integrierte Schaltnetzteile in die folgenden zwei Richtungen entwickelt.

Die erste Richtung besteht darin, die Steuerschaltung, die Kerneinheit des Schaltnetzteils, zu integrieren. Im Jahr 1997 wurden erstmals im Ausland integrierte Pulsweitenmodulations-(PWM)-Steuerschaltungen entwickelt. Motorola, SiliconGeneral, Unitrode usw. brachten nacheinander eine Reihe von PWM-Chips auf den Markt. Typische Produkte sind MC3520 und SG3524. , UC3842. Seit den 1990er Jahren wurden im Ausland Hochgeschwindigkeits-PWM- und PFM-Chips (Pulsfrequenzmodulation) mit einer Schaltfrequenz von 1 MHz entwickelt, wie UC1825 und UC1864.

Die zweite Richtung ist die Zentrierung, und das stromsparende Schaltnetzteil realisiert eine monolithische Integration. Dies ist grob in zwei Phasen unterteilt: Anfang der 1980er Jahre übernahm die italienisch-französische Semiconductor Co., Ltd. (SGS-Thomson) die Führung bei der Einführung der monolithischen Schaltregler der Serie L4960. Das Unternehmen führte die L4970A-Serie in den 1990er Jahren ein. Seine Merkmale sind, dass Pulsweitenmodulator, Leistungsendstufe, Schutzschaltung etc. auf einem Chip integriert sind. Bei der Verwendung muss es mit einem Netzfrequenztransformator ausgestattet werden, um es vom Stromnetz zu trennen. ), Hochstrom (1,5 A ~ 10 A), Schaltnetzteil mit hohem Wirkungsgrad (über 90 Prozent). Aber im Wesentlichen ist es immer noch ein DC/DC-Leistungswandler.

Im Jahr 1994 entwickelte die Power Corporation aus den Vereinigten Staaten weltweit erstmals erfolgreich ein isoliertes monolithisches Schaltnetzteil mit drei Anschlüssen und Impulsbreitenmodulation, das als "Top-Schaltnetzteil" gefeiert wurde. Die erste Produktgeneration ist die TOPSwitch-Serie, und die zweite Generation ist die TOPSwitch-II-Serie, die 1997 herauskam. 1998 brachte das Unternehmen die TinySwitch-Serie hocheffizienter, stromsparender und kostengünstiger Vier-Terminals auf den Markt Single-Chip-Schaltnetzteile. Danach führte Motorola 1999 das Single-Chip-Schaltnetzteil der MC33370-Serie mit fünf Anschlüssen ein, das auch als Hochspannungs-Leistungsschaltregler bekannt ist. Derzeit hat das Ein-Chip-Schaltnetzteil vier Serien und fast 70 Produkttypen gebildet.