初級(jí)端進(jìn)行精準(zhǔn)控制的高效率充電器電源
李俊慶 謝士弘
初級(jí)端調(diào)節(jié)控制器(Primary Side Regulation,PSR)不需要次級(jí)端的反饋線路便可在初級(jí)端精準(zhǔn)地控制充電器輸出的CV/CC，實(shí)現(xiàn)省電、高效率和低成本的電源。這種 PSR 不僅包含了跳頻機(jī)制來(lái)降低EMI，更包括了省電模式降低待機(jī)時(shí)的電源消耗。
圖1為采用初級(jí)端調(diào)節(jié)控制的反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)范例。PSR 控制器為了獲得次級(jí)端輸出電壓的信息，采用獨(dú)特的方式偵測(cè)變壓器輔助繞組上的波形，以獲得次級(jí)端的輸出信息進(jìn)行反饋控制。圖2所示為主要的工作波形。
圖1， 采用PSR控制的返馳式轉(zhuǎn)換器電路圖
圖 2, 控制器的輸出波形
對(duì)于采用 PSR 控制器的反激式 (flyback) 轉(zhuǎn)換器工作于不連續(xù)導(dǎo)通模式之下會(huì)獲得較好的輸出調(diào)節(jié)能力。因此轉(zhuǎn)換器的工作原理如下:
當(dāng) PSR 內(nèi)部的MOSFET導(dǎo)通時(shí) [ton]，輸入端電壓 VIN 會(huì)建立在變壓器的兩端，因此變壓器初級(jí)端的電流iP 將會(huì)由零線性地上升到 ipk.；所以ipk.可以由式 (1) 推導(dǎo)出。在這段期間，輸入端的能量會(huì)儲(chǔ)存在變壓器中。
當(dāng) MOSFET 截止時(shí) [toff]，原本存儲(chǔ)在變壓器的能量會(huì)使次級(jí)端的二極管導(dǎo)通，將能量傳給負(fù)載端。在這段期間，輸出端的電壓與次級(jí)端二極管的順向?qū)妷簩?huì)反射到輔助繞組，因此可將輔助繞組電壓 VAUX 表示為式 (2)。此時(shí) PSR 內(nèi)部的采樣機(jī)制將會(huì)采樣輔助繞組上的電壓，而輸出電壓的信息將會(huì)隨次級(jí)端電流減少而得知。PSR 取得輸出電壓的信息后會(huì)與內(nèi)部參考電壓 VREF 比較，形成一個(gè)電壓回路控制 MOSFET 的導(dǎo)通時(shí)間以穩(wěn)定恒定的輸出電壓。
當(dāng)次級(jí)端的輸出二極管上的電流減少為零時(shí)，此時(shí)輔助繞組上的電壓會(huì)因?yàn)樽儔浩鞯?b>電感與MOSFET 上輸出電容COSS 產(chǎn)生諧振，直到 MOSFET 再次導(dǎo)通。
