開關(guān)電源原邊反饋技術(shù)
原邊反饋(PSR)簡(jiǎn)介
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/385850.htm●在小功率消費(fèi)類電子應(yīng)用中,反激式電源是主流,因?yàn)榉醇な诫娫捶浅_m合小功率段,同時(shí)天然提供了隔離的效果。
●隔離后,如果要檢測(cè)輸出的情況,需要用隔離元件,比如光耦等,這樣就增加了電源的成本,光耦本身的壽命也會(huì)成為電源的瓶頸,基于此,開發(fā)出了原邊反饋技術(shù)。
-原邊反饋不從輸出直接采樣,而是從初級(jí)線圈采樣,通過(guò)初級(jí)線圈的情況來(lái)計(jì)算次級(jí)線圈的情況,進(jìn)一步推算輸出的情況。
-部分信息難以從初級(jí)線圈直接得到,因此通常還使用一個(gè)輔助線圈,輔助線圈和初級(jí)線圈共地,和次級(jí)隔離
輔助線圈的用途
●增加輔助線圈會(huì)增加成本和復(fù)雜度,因此,最好能讓輔助線圈完成更多的工作,一般輔助線圈都同時(shí)做2件事情:
-反映初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的情況,輔助線圈通過(guò)電阻分壓,將原邊和副邊的電壓情況反映在VSES點(diǎn),此時(shí)輔助線圈和原邊/副邊構(gòu)成變壓器。
和初級(jí)線圈形成一個(gè)反激結(jié)構(gòu),給IC供電,由于反激結(jié)構(gòu)本身無(wú)法恒壓,因此要加一個(gè)限壓的二極管。
不使用輔助線圈是否可行
●如果不要求輔助線圈供電,那么是否可以用其他檢測(cè)方法,比如在初級(jí)線圈上檢測(cè)來(lái)做原邊反饋?
●理論上是可行的,思路如下:
-在初級(jí)線圈上并聯(lián)一個(gè)高阻支路,對(duì)初級(jí)線圈進(jìn)行采樣,同時(shí)提供TOFF期間初級(jí)線圈的回路。
-考慮到檢測(cè)電壓必須為正,因此有兩種基本形式,如下圖:
檢查輸出信息的方法
●原邊反饋不能得到所有的輸出信息,但可以得到較多的輸出信息。
-不能得到輸出電流信息,但可以得到初級(jí)的電流信息。
-不能直接得到輸出電壓信息,可以通過(guò)輔助繞組來(lái)得到輸出電壓信息。
可檢測(cè)性
●電感兩端電壓太高,檢測(cè)IL和VD很困難,通過(guò)ISES和VSES檢測(cè);
●考慮到隔離要求,次級(jí)電流和輸出電壓不能直接檢測(cè),只能通過(guò)其他值計(jì)算出來(lái)。
PSR輸出電壓計(jì)算
●MOS管關(guān)斷后,變壓器中儲(chǔ)存的能量都由次級(jí)和輔助線圈釋放出來(lái),次級(jí)線圈和輔助線圈形成變壓器,此時(shí)VSES上的電壓為:
●VD和次級(jí)線圈的電流有關(guān),電流越小,VD越小,電流為0時(shí),VD為0。
●因此,在去磁點(diǎn)時(shí)刻,VO電壓為:
膝電壓的定義
●當(dāng)流過(guò)次級(jí)二極管的電流為0后,變壓器退磁,此時(shí)VD比VIN高一個(gè)反射電壓,初級(jí)電感和寄生電容形成的LC電路開始震蕩,初級(jí)電感上的電壓將從VD-VIN開始,以正弦方式往下降。
●這樣,在VSES上看到的電壓將呈現(xiàn)出一個(gè)膝蓋狀,因此,將退磁點(diǎn)電壓稱為膝電壓。
因?yàn)檎移鹗键c(diǎn)處的斜率為-1,膝電壓就是電壓斜率從負(fù)載消耗導(dǎo)致的斜率變化到-1的時(shí)刻的電壓。
PSR輸出電流計(jì)算
●MOS管關(guān)斷后,變壓器中儲(chǔ)存的能量都由次級(jí)和輔助線圈釋放出來(lái),此時(shí)次級(jí)的平均電流為:
●ISND_PK無(wú)法直接測(cè)到,只能由ISES_PK近似換算得到:
●TOFF的測(cè)量也依賴于膝電壓的時(shí)刻,但是需要的不是電壓值,而是膝點(diǎn)的時(shí)刻。
電流和電壓檢測(cè)的共同點(diǎn)
●共同之處就是都需要檢測(cè)到膝點(diǎn)。
●對(duì)于電流來(lái)說(shuō),檢測(cè)到膝點(diǎn),然后根據(jù)膝點(diǎn)和開關(guān)管斷開的時(shí)刻計(jì)算出TOFF,加上ISES的電流,就能算出平均輸出電流。
●對(duì)于電壓來(lái)說(shuō),需要檢測(cè)到膝點(diǎn)的電壓,具體的方法就是檢測(cè)到膝點(diǎn),然后看當(dāng)前時(shí)刻VSES上的電壓,從而根據(jù)匝比得出當(dāng)前時(shí)刻的輸出電壓。
膝點(diǎn)檢測(cè)算法
●有2種檢測(cè)方法,一種是從前往后檢測(cè),另一種就是從后往前檢測(cè)。
-從前往后檢測(cè),是通過(guò)延遲,或者是斜率轉(zhuǎn)變的方法來(lái)找到膝點(diǎn)的時(shí)刻。
-從后往前檢測(cè),是利用膝點(diǎn)后諧振頻率固定的特點(diǎn),從過(guò)零點(diǎn)反推膝點(diǎn)的位置。
評(píng)論