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PSR控制型开关电源工作原理简析
来源:本站整理  作者:佚名  2015-10-28 09:57:15



    PSR是英文Primary Side Regulator的缩写,表示原边反馈控制或初级调整,即将误差放大器放在IC内部,外围省去了由常见的三端精密稳压器TL431和光耦PC817等元件组成的稳压电路。
    一  PSR的优缺点及分类
    PSR架构的线路简单,无光耦,具有CC/CV优点,且成本低,在小功率的充电器和LED恒流驱动电路中非常流行。
    在大功率电源中,由于目前PSR的控制IC恒流效果远不及次级反馈控制精度高,加之价格也和次级反馈的相差无几,因而没有市场优势。
    PSR的IC大致可从以下三方面分类:(1)有无内置高压MOSFET管,例如:CR6238T内置高压MOSFET管,而OB2520D则不内置MOSFET管;(2)控制方式是数字式还是模拟式,例如:IW3620属于数字控制式,ACT361属于模拟控制式;(3)工作在CCM还是在DCM模式,例如:LNK406属于CCM模式,FSEZ1317属于DCM模式。

    二  工作原理简析
    尽管不同类型的PSR电路有所不同,但其工作原理却大致相同,只是有些参数定义不一样,下面以FSEZ1317为例进行介绍,如其典型应用电路如图1所示。

    在CV模式下,大部分PSR芯片直接取样辅助线圈上电压,由于漏感的原因,在MOSFET管关断后,也就是次级二极管DR导通瞬间,会产生一个尖峰,影响电压采样,为了避开个这个尖峰,大部分芯片采用延时采样方式,也就是在MOSFET管关断一段时间后再来采样线圈上的电压,从而避开漏感尖峰。FSEZ1317是在开关管关断4.5 μs后才采样,如图2所示。其实,很多电源芯片的过压保护电路也采用了上述延时采样方式,例如OB2203、UCC28600、NCP1377等,因为这样可以得到较高精度的取样值。

    另外,吸收电路一般由一只恢复时间约为2μs,:的二极管1N4007与一只阻值为100Ω的电阻串联组成,这样可以减小漏感产生的振铃,从而减小取样误差。还有些PSR芯片是在下取样电阻上并联一只小容量的电容来实现延时取样。
    根据变压器的工作原理可得到Np xIpk=Ns xlpks(变压器次级只有一个绕组Ns), Np、lpk、Ns、Ipks分别表示初级线圈匝数、初级峰值电流、次级线圈匝数、次级峰值电流。
    当工作在DCM模式时,开关变压器的初次级电流波形如图3所示,输出电流lo是次级电流在一个工作周期的平均值,即Io=(Td/T) xIpsk/2,其中T为工作周期。因Ipks =Np x lpk /Ns,则lo =(Td/T) x(Np xIpk/Ns)/2。由此可见,Np、Ns为常数,只要固定Ipk和Td/T值就可以得到固定的电流输出,即实现恒流输出。

    市面上很多IC固定Ipk的方式是限制MOSFET管取样电阻上的峰值电压。同时,为了避免寄生电容在导通时产生的电流尖峰,会加入一段消隐时间。Td/T值是由IC内部固定的,如OB系列IC的Td/T值是0.5。
    在CC模式下,在不同输出电压情况下,工作在PFM模式以保证固定的Td/T而实现稳定的输出电流,这就是实现恒流的基本原理。只要保证IC的Td/T值精度,以及初级峰值电流的限流精度就可以得到较高的输出电流精度。这两部分基本上取决于IC本身。

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