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2023/4/211現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/212現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日采用傳統(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

2023/4/213現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/214現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/215現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日筆記本、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2023/4/216現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/217現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/218現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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Ipk2023/4/219現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2110現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2111現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2112現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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)2023/4/2113現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2114現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日PWM方式恒壓原理圖2023/4/2115現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日CV：其他條件不變，RL變化時(shí)的調(diào)整過(guò)程2023/4/2116現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日CV：其他條件不變，VIN變化時(shí)的調(diào)整過(guò)程2023/4/2117現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2118現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2119現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2120現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日PFM恒壓（CV）調(diào)整過(guò)程2023/4/2121現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2122現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2123現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日PFM方式恒流調(diào)整過(guò)程2023/4/2124現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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)2023/4/2125現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日實(shí)現(xiàn)方式1的恒流調(diào)整過(guò)程2023/4/2126現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2127現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日實(shí)現(xiàn)方式2的恒流調(diào)整過(guò)程2023/4/2128現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2129現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日實(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)：2023/4/2130現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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？2023/4/2131現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日恒壓（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2023/4/2132現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日恒流（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2023/4/2133現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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2023/4/2134現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日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

2023/4/2135現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日（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2023/4/2136現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日（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）2023/4/2137現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日（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2023/4/2138現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日（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）2023/4/2139現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日（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