開(kāi)關(guān)電源原邊反饋技術(shù)

原邊反饋(PSR)簡(jiǎn)介

●在小功率消費類(lèi)電子應用中，反激式電源是主流，因為反激式電源非常適合小功率段，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(kāi)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(xiàn)圈采樣，通過(guò)初級線(xiàn)圈的情況來(lái)計算次級線(xiàn)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(xiàn)圈直接得到，因此通常還使用一個(gè)輔助線(xiàn)圈，輔助線(xiàn)圈和初級線(xiàn)圈共地，和次級隔離

輔助線(xiàn)圈的用途

●增加輔助線(xiàn)圈會(huì )增加成本和復雜度，因此，最好能讓輔助線(xiàn)圈完成更多的工作，一般輔助線(xiàn)圈都同時(shí)做2件事情：

-反映初級線(xiàn)圈和次級線(xiàn)圈的情況，輔助線(xiàn)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(xiàn)圈和原邊/副邊構成變壓器。

和初級線(xiàn)圈形成一個(gè)反激結構，給IC供電，由于反激結構本身無(wú)法恒壓，因此要加一個(gè)限壓的二極管。

不使用輔助線(xiàn)圈是否可行

●如果不要求輔助線(xiàn)圈供電，那么是否可以用其他檢測方法，比如在初級線(xiàn)圈上檢測來(lái)做原邊反饋?

●理論上是可行的，思路如下：

-在初級線(xiàn)圈上并聯(lián)一個(gè)高阻支路，對初級線(xiàn)圈進(jìn)行采樣，同時(shí)提供TOFF期間初級線(xiàn)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(guò)輔助繞組來(lái)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(guò)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(guò)其他值計算出來(lái)。

PSR輸出電壓計算

●MOS管關(guān)斷后，變壓器中儲存的能量都由次級和輔助線(xiàn)圈釋放出來(lái)，次級線(xiàn)圈和輔助線(xiàn)圈形成變壓器，此時(shí)VSES上的電壓為：

●VD和次級線(xiàn)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

●當流過(guò)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(kāi)始震蕩，初級電感上的電壓將從VD-VIN開(kāi)始，以正弦方式往下降。

●這樣，在VSES上看到的電壓將呈現出一個(gè)膝蓋狀，因此，將退磁點(diǎn)電壓稱(chēng)為膝電壓。

因為正弦起始點(diǎn)處的斜率為-1，膝電壓就是電壓斜率從負載消耗導致的斜率變化到-1的時(shí)刻的電壓。

PSR輸出電流計算

●MOS管關(guān)斷后，變壓器中儲存的能量都由次級和輔助線(xiàn)圈釋放出來(lái)，此時(shí)次級的平均電流為：

●ISND_PK無(wú)法直接測到，只能由ISES_PK近似換算得到：

●TOFF的測量也依賴(lài)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(lái)說(shuō)，檢測到膝點(diǎn)，然后根據膝點(diǎn)和開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的時(shí)刻計算出TOFF，加上ISES的電流，就能算出平均輸出電流。

●對于電壓來(lái)說(shuō)，需要檢測到膝點(diǎn)的電壓，具體的方法就是檢測到膝點(diǎn)，然后看當前時(shí)刻VSES上的電壓，從而根據匝比得出當前時(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(guò)延遲，或者是斜率轉變的方法來(lái)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(guò)零點(diǎn)反推膝點(diǎn)的位置。

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