FSR原邊反饋反激式變換器及原理

PSR技術(shù)1、PSR技術(shù)簡介

1.1傳統(tǒng)的次級端反饋的缺點

1.2PSR技術(shù)的優(yōu)點

1.3PSR的應(yīng)用2、PSR技術(shù)的原理

2.1flyback變換器的原理

2.2如何在原邊檢測輸出電壓Vo和輸出電流Io

2.3PSR實現(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現(xiàn)切換3、PSR的關(guān)鍵技術(shù)問題2023/5/171目前一頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點1、PSR技術(shù)簡介采用傳統(tǒng)次級端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器1.1傳統(tǒng)的次級端反饋的缺點恒流控制恒壓控制2023/5/172目前二頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點采用傳統(tǒng)次級端調(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）光耦合器存在一個低頻極點（20-30kHz）thislowfrequencypolecomplicatesthefeedbackloopdesignandlimitsthecrossoverfrequency

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

原邊調(diào)制1.2PSR技術(shù)的優(yōu)點在變壓器原邊檢測輸出信息消除了次級的采樣電路無須使用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\總數(shù)四十一頁\編于十三點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\總數(shù)四十一頁\編于十三點筆記本、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算機(jī)（PC）的輔助電源LED驅(qū)動1.3PSR的應(yīng)用2023/5/176目前六頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點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\總數(shù)四十一頁\編于十三點DCM模式下的電壓、電流波形Flyback變換器的原理圖開關(guān)管M導(dǎo)通時：原邊電流線性增加，斜率為能量儲存在原邊開關(guān)管M截止時：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\總數(shù)四十一頁\編于十三點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\總數(shù)四十一頁\編于十三點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時原邊繞組電壓輔助繞組電壓2023/5/1710目前十頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點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Vo的信息，則需要高壓檢測電路，并且會受原邊漏感耦合噪聲的影響所以一般是通過輔助繞組檢測Vo的信息2023/5/1711目前十一頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點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

Vo、Io的信息2023/5/1712目前十二頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點2.3PSR實現(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，檢測調(diào)整保持不變調(diào)整開關(guān)頻率不固定開關(guān)頻率固定兩種恒

壓方式根據(jù)2023/5/1713目前十三頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點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)整保持不變開關(guān)頻率固定2023/5/1714目前十四頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PWM方式恒壓原理圖2023/5/1715目前十五頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點CV：其他條件不變，RL變化時的調(diào)整過程2023/5/1716目前十六頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點CV：其他條件不變，VIN變化時的調(diào)整過程2023/5/1717目前十七頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PWM恒壓（CV)模式下，在最小并且滿載時PSR的輸出電壓導(dǎo)通時間達(dá)到最大值消磁時間達(dá)到最大值滿載時最小不變，，導(dǎo)通時間達(dá)到最大值滿載時最小不變，，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\總數(shù)四十一頁\編于十三點PWM恒壓（CV)模式下，在最小并且滿載時導(dǎo)通時間ton達(dá)到最大值消磁時間達(dá)到最大值2023/5/1719目前十九頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點2.3.1.2PFM恒壓（CV）原理PSR的輸出電壓保持不變開關(guān)頻率不固定負(fù)反饋2023/5/1720目前二十頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PFM恒壓（CV）調(diào)整過程2023/5/1721目前二十一頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點2.3.2恒流（CC）原理PSR的輸出電流固定時維持不變實現(xiàn)恒流兩種恒

流方式PFM方式：PWM方式：保持不變，檢測調(diào)整保持不變調(diào)整使其不變開關(guān)頻率不固定開關(guān)頻率固定2023/5/1722目前二十二頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PFM方式恒流原理圖保持不變，檢測調(diào)整開關(guān)頻率不固定Ipk固定，檢測出Vo相當(dāng)于檢測出2023/5/1723目前二十三頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PFM方式恒流調(diào)整過程2023/5/1724目前二十四頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PWM方式恒流原理圖保持不變調(diào)整使其不變開關(guān)頻率固定實現(xiàn)方式有多種實現(xiàn)方式1實現(xiàn)2023/5/1725目前二十五頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點實現(xiàn)方式1的恒流調(diào)整過程2023/5/1726目前二十六頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PWM恒流實現(xiàn)方式2原理圖保持不變調(diào)整使其不變實現(xiàn)方式2（見專利US2008/0112193)開關(guān)頻率固定根據(jù)第n-1個周期的消磁時間確定第n個周期的原邊峰值電流2023/5/1727目前二十七頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點實現(xiàn)方式2的恒流調(diào)整過程2023/5/1728目前二十八頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點PWM恒流實現(xiàn)方式3原理圖保持不變調(diào)整使其不變實現(xiàn)方式3（見專利US7505287)開關(guān)頻率固定根據(jù)第n-1個周期的消磁時間以及輸入電壓確定第n個周期的導(dǎo)通時間2023/5/1729目前二十九頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點實現(xiàn)方式3的恒流調(diào)整過程輸入Vin不變，負(fù)載變化時：負(fù)載不變，輸入Vin變化時：2023/5/1730目前三十頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點2.4PSR恒壓功能和恒流功能之間如何實現(xiàn)切換以一個具體的PSR為例說明恒壓和恒流之間的切換過程恒壓（CV）PWM方式恒流（CC）PFM方式具有CV和CC功能的PSR（PWM方式實現(xiàn)恒壓；PFM方式實現(xiàn)恒流）恒壓恒流？2023/5/1731目前三十一頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點恒壓（CV）時實際起作用的電路部分恒壓（CV）時沒有起作用OSC根據(jù)輸出電壓Vo調(diào)整脈沖的頻率；CV時Vo不變，所以O(shè)SC輸出頻率固定的脈沖信號（PWM恒壓原理可參考2.3.1.1小節(jié)）PSR恒壓工作（CV）時功率管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\總數(shù)四十一頁\編于十三點恒流（CC）時不起實際作用恒流（CC）時起實際作用OSC根據(jù)輸出電壓Vo調(diào)整脈沖的頻率；CC時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\總數(shù)四十一頁\編于十三點RL減?。ㄘ?fù)載加重）開始由CV向CC切換PWM方式的CV向PFC方式的CC的切換過程2023/5/1734目前三十四頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點3、PSR的關(guān)鍵技術(shù)問題

（1）芯片的低啟動電流和較大的UVLO滯回窗口（2）EMI問題

（3）輕載時的效率(4)前沿消隱

（5）如何在原邊精確檢測副邊的消磁時間

（6）如何在原邊精確檢測輸出電壓Vo

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

2023/5/1735目前三十五頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點（1）低啟動電流，較大的UVLO窗口齊納二極管（Zener）串聯(lián)，施密特觸發(fā)器實現(xiàn)滯回窗口VDD達(dá)到開啟閾值POR信號打開模擬電源供電和數(shù)字電源供電VDD未達(dá)到開啟閾值POR信號關(guān)閉模擬電源供電和數(shù)字電源供電低啟動電流2023/5/1736目前三十六頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點（2）EMI問題跳頻技術(shù)（frequencyhopping）通過將能量分散到比EMI測試儀帶寬更廣闊的范圍，從而實現(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\總數(shù)四十一頁\編于十三點（3）輕載時的效率

輕載時開關(guān)損耗增大，效率降低降頻，減小開關(guān)損耗，提高效率2023/5/1738目前三十八頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點（4）前沿消隱（LEB）開關(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關(guān)導(dǎo)通后的一小段時間不工作，避免誤操作設(shè)計前沿消隱電路（LeadEdgeBlank）2023/5/1739目前三十九頁\總數(shù)四十一頁\編于十三點（5）檢測副邊的消磁時間副邊電流的過零點輔助繞組振鈴電壓的過零點轉(zhuǎn)化