開關(guān)電源原邊反饋技術(shù)

原邊反饋(PSR)簡(jiǎn)介

●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，通過初級(jí)線圈的情況來計(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，可以通過輔助繞組來得到輸出電壓信息。

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)，只能通過其他值計(jì)算出來。

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，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，此時(shí)次級(jí)的平均電流為：

●ISND_PK無法直接測(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)于電流來說，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)于電壓來說，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)，是通過延遲，或者是斜率轉(zhuǎn)變的方法來找到膝點(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)，從過零點(diǎn)反推膝點(diǎn)的位置。

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