開關(guān)電源原邊反饋技術(shù)
原邊反饋(PSR)簡介
本文引用地址:http://butianyuan.cn/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,而是從初級線圈采樣,通過初級線圈的情況來計(jì)算次級線圈的情況,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,輔助線圈和初級線圈共地,和次級隔離
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:
-反映初級線圈和次級線圈的情況,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方法,比如在初級線圈上檢測來做原邊反饋?
●理論上是可行的,思路如下:
-在初級線圈上并聯(lián)一個(gè)高阻支路,對初級線圈進(jìn)行采樣,同時(shí)提供TOFF期間初級線圈的回路。
-考慮到檢測電壓必須為正,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。
可檢測性
●電感兩端電壓太高,檢測IL和VD很困難,通過ISES和VSES檢測;
●考慮到隔離要求,次級電流和輸出電壓不能直接檢測,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)存的能量都由次級和輔助線圈釋放出來,次級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,初級電感和寄生電容形成的LC電路開始震蕩,初級電感上的電壓將從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)存的能量都由次級和輔助線圈釋放出來,此時(shí)次級的平均電流為:
●ISND_PK無法直接測到,只能由ISES_PK近似換算得到:
●TOFF的測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。
電流和電壓檢測的共同點(diǎn)
●共同之處就是都需要檢測到膝點(diǎn)。
●對于電流來說,檢測到膝點(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。
●對于電壓來說,需要檢測到膝點(diǎn)的電壓,具體的方法就是檢測到膝點(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)檢測算法
●有2種檢測方法,一種是從前往后檢測,另一種就是從后往前檢測。
-從前往后檢測,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,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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