FSR原邊反饋反激式變換器及原理

PSR技術(shù)1、PSR技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1傳統(tǒng)的次級(jí)端反饋的缺點(diǎn)

1.2PSR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.3PSR的應(yīng)用2、PSR技術(shù)的原理

2.1flyback變換器的原理

2.2如何在原邊檢測(cè)輸出電壓Vo和輸出電流Io

2.3PSR實(shí)現(xiàn)恒壓和恒流的原理2.4PSR恒壓功能和恒流功能之間如何實(shí)現(xiàn)切換3、PSR的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題2023/5/171目前一頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)1、PSR技術(shù)簡(jiǎn)介采用傳統(tǒng)次級(jí)端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器1.1傳統(tǒng)的次級(jí)端反饋的缺點(diǎn)恒流控制恒壓控制2023/5/172目前二頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)采用傳統(tǒng)次級(jí)端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器此方案可提供精確的電壓、電流控制，但缺點(diǎn)是：（1）組件數(shù)目較多，電路板空間，成本，可靠性（2）采樣電阻Ro增加功耗，效率（3）光耦合器不能工作于高溫環(huán)境下(Currenttransferratiodegradationduetotemperaturerises)（4）光耦合器存在一個(gè)低頻極點(diǎn)（20-30kHz）thislowfrequencypolecomplicatesthefeedbackloopdesignandlimitsthecrossoverfrequency

2023/5/173目前三頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PSR（Primary-Side-Regulation）：

原邊調(diào)制1.2PSR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在變壓器原邊檢測(cè)輸出信息消除了次級(jí)的采樣電路無(wú)須使用TL431和光耦合器減少組件數(shù)目，降低了整體電路的復(fù)雜性更為高效和優(yōu)化2023/5/174目前四頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PSR的典型輸出特性曲線PSR反激式變換器的典型輸出V-I特性2023/5/175目前五頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)筆記本、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的鋰電子電池的充電器計(jì)算機(jī)（PC）的輔助電源LED驅(qū)動(dòng)1.3PSR的應(yīng)用2023/5/176目前六頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2、PSR技術(shù)的原理2.1flyback變換器的基本原理Flyback變換器的原理圖2023/5/177目前七頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)DCM模式下的電壓、電流波形Flyback變換器的原理圖開(kāi)關(guān)管M導(dǎo)通時(shí)：原邊電流線性增加，斜率為能量?jī)?chǔ)存在原邊開(kāi)關(guān)管M截止時(shí)：副邊電流線性減小，斜率為能量從原邊傳遞到副邊2023/5/178目前八頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.2如何在原邊獲取Vo、Io的信息Io的信息反映在原邊峰值電流Ipk2023/5/179目前九頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.2如何在原邊獲取Vo、Io的信息Vo的信息反映在原邊繞組電壓VD-VIN以及輔助繞組電壓VA上副邊電流為0時(shí)原邊繞組電壓輔助繞組電壓2023/5/1710目前十頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.2如何在原邊獲取Vo、Io的信息原邊繞組電壓如果在原邊繞組檢測(cè)Vo的信息，則需要高壓檢測(cè)電路，并且會(huì)受原邊漏感耦合噪聲的影響所以一般是通過(guò)輔助繞組檢測(cè)Vo的信息2023/5/1711目前十一頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.2如何在原邊獲取Vo、Io的信息Vo的信息反映在

原邊輔助繞組電壓VAIo的信息反映在

原邊峰值電流Ipk能在原邊檢測(cè)

Vo、Io的信息2023/5/1712目前十二頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.3PSR實(shí)現(xiàn)恒壓、恒流的原理2.3.1恒壓（CV）原理PSR的輸出電壓PFM方式：PWM方式：保持不變，檢測(cè)調(diào)整保持不變調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率不固定開(kāi)關(guān)頻率固定兩種恒

壓方式根據(jù)2023/5/1713目前十三頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.3.1.1PWM恒壓（CV）原理PSR的輸出電壓確定調(diào)整調(diào)整Vo恒定確定調(diào)整Vo恒定調(diào)整保持不變開(kāi)關(guān)頻率固定2023/5/1714目前十四頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PWM方式恒壓原理圖2023/5/1715目前十五頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)CV：其他條件不變，RL變化時(shí)的調(diào)整過(guò)程2023/5/1716目前十六頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)CV：其他條件不變，VIN變化時(shí)的調(diào)整過(guò)程2023/5/1717目前十七頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PWM恒壓（CV)模式下，在最小并且滿載時(shí)PSR的輸出電壓導(dǎo)通時(shí)間達(dá)到最大值消磁時(shí)間達(dá)到最大值滿載時(shí)最小不變，，導(dǎo)通時(shí)間達(dá)到最大值滿載時(shí)最小不變，，達(dá)到最大值最小達(dá)到最大值達(dá)到最大值2023/5/1718目前十八頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PWM恒壓（CV)模式下，在最小并且滿載時(shí)導(dǎo)通時(shí)間ton達(dá)到最大值消磁時(shí)間達(dá)到最大值2023/5/1719目前十九頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.3.1.2PFM恒壓（CV）原理PSR的輸出電壓保持不變開(kāi)關(guān)頻率不固定負(fù)反饋2023/5/1720目前二十頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PFM恒壓（CV）調(diào)整過(guò)程2023/5/1721目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.3.2恒流（CC）原理PSR的輸出電流固定時(shí)維持不變實(shí)現(xiàn)恒流兩種恒

流方式PFM方式：PWM方式：保持不變，檢測(cè)調(diào)整保持不變調(diào)整使其不變開(kāi)關(guān)頻率不固定開(kāi)關(guān)頻率固定2023/5/1722目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PFM方式恒流原理圖保持不變，檢測(cè)調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率不固定Ipk固定，檢測(cè)出Vo相當(dāng)于檢測(cè)出2023/5/1723目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PFM方式恒流調(diào)整過(guò)程2023/5/1724目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PWM方式恒流原理圖保持不變調(diào)整使其不變開(kāi)關(guān)頻率固定實(shí)現(xiàn)方式有多種實(shí)現(xiàn)方式1實(shí)現(xiàn)2023/5/1725目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方式1的恒流調(diào)整過(guò)程2023/5/1726目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PWM恒流實(shí)現(xiàn)方式2原理圖保持不變調(diào)整使其不變實(shí)現(xiàn)方式2（見(jiàn)專利US2008/0112193)開(kāi)關(guān)頻率固定根據(jù)第n-1個(gè)周期的消磁時(shí)間確定第n個(gè)周期的原邊峰值電流2023/5/1727目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方式2的恒流調(diào)整過(guò)程2023/5/1728目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)PWM恒流實(shí)現(xiàn)方式3原理圖保持不變調(diào)整使其不變實(shí)現(xiàn)方式3（見(jiàn)專利US7505287)開(kāi)關(guān)頻率固定根據(jù)第n-1個(gè)周期的消磁時(shí)間以及輸入電壓確定第n個(gè)周期的導(dǎo)通時(shí)間2023/5/1729目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方式3的恒流調(diào)整過(guò)程輸入Vin不變，負(fù)載變化時(shí)：負(fù)載不變，輸入Vin變化時(shí)：2023/5/1730目前三十頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)2.4PSR恒壓功能和恒流功能之間如何實(shí)現(xiàn)切換以一個(gè)具體的PSR為例說(shuō)明恒壓和恒流之間的切換過(guò)程恒壓（CV）PWM方式恒流（CC）PFM方式具有CV和CC功能的PSR（PWM方式實(shí)現(xiàn)恒壓；PFM方式實(shí)現(xiàn)恒流）恒壓恒流？2023/5/1731目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)恒壓（CV）時(shí)實(shí)際起作用的電路部分恒壓（CV）時(shí)沒(méi)有起作用OSC根據(jù)輸出電壓Vo調(diào)整脈沖的頻率；CV時(shí)Vo不變，所以O(shè)SC輸出頻率固定的脈沖信號(hào)（PWM恒壓原理可參考2.3.1.1小節(jié)）PSR恒壓工作（CV）時(shí)功率管M的關(guān)閉由比較器1決定PSR工作在PWM方式恒壓2023/5/1732目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)恒流（CC）時(shí)不起實(shí)際作用恒流（CC）時(shí)起實(shí)際作用OSC根據(jù)輸出電壓Vo調(diào)整脈沖的頻率；CC時(shí)Vo變化，OSC根據(jù)采樣到的Vo信息調(diào)整輸出脈沖的頻率（PFM恒流原理可參考2.3.2小節(jié)）PSR恒流工作（CC）時(shí)功率管M的關(guān)閉由比較器2決定PSR工作在PFM方式恒流2023/5/1733目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)RL減?。ㄘ?fù)載加重）開(kāi)始由CV向CC切換PWM方式的CV向PFC方式的CC的切換過(guò)程2023/5/1734目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)3、PSR的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

（1）芯片的低啟動(dòng)電流和較大的UVLO滯回窗口（2）EMI問(wèn)題

（3）輕載時(shí)的效率(4)前沿消隱

（5）如何在原邊精確檢測(cè)副邊的消磁時(shí)間

（6）如何在原邊精確檢測(cè)輸出電壓Vo

（7）對(duì)輸出整流二極管D的溫度補(bǔ)償(8)zero-voltageswitching

2023/5/1735目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)（1）低啟動(dòng)電流，較大的UVLO窗口齊納二極管（Zener）串聯(lián)，施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)滯回窗口VDD達(dá)到開(kāi)啟閾值POR信號(hào)打開(kāi)模擬電源供電和數(shù)字電源供電VDD未達(dá)到開(kāi)啟閾值POR信號(hào)關(guān)閉模擬電源供電和數(shù)字電源供電低啟動(dòng)電流2023/5/1736目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)（2）EMI問(wèn)題跳頻技術(shù)（frequencyhopping）通過(guò)將能量分散到比EMI測(cè)試儀帶寬更廣闊的范圍，從而實(shí)現(xiàn)降低EMIEMI：電磁干擾危害：干擾電網(wǎng)，高頻輻射，降低效率解決辦法：跳頻（frequencyhopping）2023/5/1737目前三十七頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)（3）輕載時(shí)的效率

輕載時(shí)開(kāi)關(guān)損耗增大，效率降低降頻，減小開(kāi)關(guān)損耗，提高效率2023/5/1738目前三十八頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)（4）前沿消隱（LEB）開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通瞬間存在電流尖峰可能導(dǎo)致芯片誤操作電流比較器在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后的一小段時(shí)間不工作，避免誤操作設(shè)計(jì)前沿消隱電路（LeadEdgeBlank）2023/5/1739目前三十九頁(yè)\總數(shù)四十一頁(yè)\編于十三點(diǎn)（5）檢測(cè)副邊的消磁時(shí)間副邊電流的過(guò)零點(diǎn)輔助繞組振鈴電壓的過(guò)零點(diǎn)轉(zhuǎn)化