小功率電源中最流行的PSR控制原理

小功率電源中最流行的PSR控制原理簡介：近兩年由于PSR線路簡單，成本低，所以在充電器，LED驅(qū)動應(yīng)用方面相當(dāng)流行，模擬方式（部分廠家是帶數(shù)字控制的，如IWATT，本貼只針對較流行的DCM模式的模擬方...關(guān)鍵字：PSR控制原理近兩年由于PSR線路簡單，成本低，所以在充電器，LED驅(qū)動應(yīng)用方面相當(dāng)流行，模擬方式（部分廠家是帶數(shù)字控制的，如IWATT，本貼只針對較流行的DCM模式的模擬方式的）實(shí)現(xiàn)的PSR工作原理是大同小異的，只是有些參數(shù)定義不一定！但有些廠家只是給出計(jì)算公式，但對恒流方面，沒有真正詳細(xì)的講解！在此我會和廣大網(wǎng)友分享我對此的理解。FSE71317FSE71317先談?wù)凜V操作模式，現(xiàn)在大部分芯片都是直接取樣輔助線圈上電壓，由于漏感的原因，在MOS關(guān)斷后，也就是次級二極管導(dǎo)通瞬間，會產(chǎn)生一個尖峰，影響電壓采樣，為了避開個這個尖峰，大部分廠家都是采用延時采機(jī)，也就是在MOS管關(guān)斷一段時間后再來采樣線圈電壓。從而避開漏感尖峰。PI是在高壓開關(guān)關(guān)斷2.5“s采樣。這種采樣方式其實(shí)在以前很多芯片上的過壓保護(hù)上也都有應(yīng)用，比如OB2203和UCC28600,NCP1377上都有這樣的應(yīng)用，所以可以得到較高精度的過壓保護(hù)。

還有些廠家是在下取樣電阻上并一個小容量的電容來實(shí)現(xiàn)。同時建義大家吸收電路使用恢復(fù)時間約只有2us的IN4007再串一個百歐左右的電阻作吸收?？梢詼p小漏感產(chǎn)生的振鈴，從而減小取樣誤差。得到較高采樣精度。次級圈數(shù)固定，輔助繞組固定，取樣精度高。比較器內(nèi)部精度也高，自然可以得到較高的輸出電壓精度。SAMPLINGHEREFigure24,AVoltageSampleisTaken4.5AftertheTurn-OffSequence642SAMPLINGHEREFigure24,AVoltageSampleisTaken4.5AftertheTurn-OffSequence642先寫個變壓器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks（變壓器次級只有一個繞組Ns）,Np,Ipk,Ns,Ipks分別是初級圈數(shù)，初級峰值電流，次級圈數(shù)，次級峰值電流.當(dāng)工作在DCM模式時，輸出電流是次級電流(如圖的三角形)在一個工作周期的平均值，所以Io=(Td/T)*Ipsk/2,其中T為工作周期。Np*Ipk=Ns*Ipks所以Ipks=Np*Ipk/Ns,將Ipks=Np*Ipk/Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2，得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk/Ns)/2?？梢钥闯鯪p,Ns為常數(shù)，只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的電流輸出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初級MOS取樣電阻上的峰值電壓，同時為了避免寄生電容在導(dǎo)通時產(chǎn)生的電流尖峰，會加入一段消隱時間。Td/T是由IC內(nèi)部固定的。OB的是0.5(他是給出TD同頻率的關(guān)系)，BYD的1508是直接給來的0.42。仙童的沒有直接給出1317沒直接給出這個值，而是給出了一個計(jì)算初級電流的公式。也是間接告訴了Td/T。CC時，在不同輸出電壓情況下，工作在PFM模式以保證固定的Td/T而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電流。這就是實(shí)現(xiàn)恒流的基本原理，輸出電壓變化時能保證電流不變。只要保證ICTd/T的精度，以及初級峰值電流的限流精度就可以得到較高的輸出電流精度。這兩部分基本上取決于IC。取樣電阻保證1%是沒有問題的。Io=(Td/T)*(Np*Ipk/Ns)/2?？梢钥闯鯪p,Ns為常數(shù)，只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的電流輸出。CC時，負(fù)載電壓變化會引起頻率的變化，電壓高時頻率，低時頻率也降低。從而保證穩(wěn)定的輸出電流。后面會分析一下，關(guān)于PSR如何補(bǔ)償電感量變化，以及合理的電感量選擇。電容端變化是有個過程的。在CC模式時，當(dāng)負(fù)載變小的，輸出電壓下降，Td和T會同時增大，但比例不變。因?yàn)镮pk*ton是不變的。因?yàn)閂in和L是不變的。根據(jù)伏秒變衡。Vin*Ton=N*Vo*Td,Vin和Ton是不變的，N為常數(shù)，所以輸出負(fù)載的變化會引起輸出電壓的變化，輸出電壓的變化會引起Td的變化，而Td/T是被IC固定的。所以最終是頻率的變化。再講講PSR對電感量補(bǔ)償?shù)脑??？催^PILN60X實(shí)驗(yàn)視頻的朋友可以看到他們的PSR對電感量有補(bǔ)償。當(dāng)電感量低出設(shè)計(jì)正常值時，達(dá)到同樣的峰值電流需要的時間就短了，At=L*M/V4I在DCM模式時等于峰值電流，而峰值電流是固定的。V就是Vin,為常數(shù)。所以L低會造成At下降，也就是Ton下降。根據(jù)伏秒平衡，Ton*Ipk*Np=Td*Ipks*Ns。Np,Ns為常數(shù)，Ton的下降同樣也造成Td下降。由于Td比上周期T為固定值，Td下降造成T變小，所以頻率就升高了。但是由于有最高頻率的限制。所以設(shè)計(jì)時要注意在最重負(fù)載時，頻率不能工作在最高頻率，這樣電感量的變化將得不到補(bǔ)償。應(yīng)適當(dāng)?shù)陀谧罡吖ぷ黝l率。電感量高出正常值時，結(jié)果當(dāng)然是相反的。Io=(Td/T)*(Np*Ipk/Ns)/2。只要Ipk,Td/T不變，輸出電流也就不變。所以電感量變化引起的是頻率的變化。從公式P=1/2*I*I*L*f也可以看出。I固定，輸出功率不變，L的變化引起的是頻率f的變化。但一定要注意最高工作頻率限制。電源參數(shù)(7*1WLED驅(qū)動)：輸入AC90-264V輸出：25.8V0.3A從IC資料上可以看出Td/T=0.5,CS腳限制電壓Vth_oc為0.91V,FB基準(zhǔn)為2V,占空比D取0.45,Vin取90V，整流管VF取0.9，最高開關(guān)頻率取50KHZ變壓器用EE16,AE=19.3mm^2，VCC供電繞組電壓取22V(考慮到不同串?dāng)?shù)LED的兼容性VCC繞組電壓取得較高，但通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取芯片最大值減去2v)1、 計(jì)算次級峰值電流Ipks：Io=(Td/T)*Ipsk/2Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A2、 計(jì)算反射電壓Vor：根據(jù)伏秒平衡Vin*Ton=Vor*TdVin*Ton/T=Vor*Td/TVin*D=Vor*Td/T90*0.45=Vor*0.5Vor=81V3、 計(jì)算匝比NVor=(Vo+Vf)*NN=81/(25.8+0.9)=3.034、 計(jì)算初級峰值電流(考慮到初級電流一部分在轉(zhuǎn)換時的損耗，如吸收中的一部分損耗磁芯損耗，輸出電容損耗，次級銅損)初級電流損耗取輸出電流的7%Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.4245、 計(jì)算初級電感量Vin/L=AI/AtDCM模式時AI等于Ipkvin/L=Ipk/(D/f)L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH6、 計(jì)算初級圈數(shù)Np,Ns(B取0?3mT)NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10人3=140TSNS=NP/N=140/3=46.6TS取47TS時反算47*3.03=142TSNA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS7、 電壓取樣電阻當(dāng)供電繞組電壓取22V時，F(xiàn)B基準(zhǔn)為2V，上下取樣電阻正好為10比1,取6.8K和68K8、電流檢測電阻RcsRcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=