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【原创】谈谈当前小功率电源中最流行的PSR(初级调整)的控制原理!

近两年由于PSR线路简单,成本低,所以在充电器,LED驱动应用方面相当流行,模拟方式(部分厂家是带数字控制的,如IWATT,本贴只针对较流行的DCM模式的模拟方式 的)实现的PSR工作原理是大同小异的,只是有些参数定义不一定!但有些厂家只是给出计算公式,但对恒流方面,没有真正详细的讲解!我会慢慢写出我的理解!
 
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hfb
LV.4
2
2010-07-02 11:54
感谢您的支持,期待您更多的参赛帖!祝愿大奖拿回家。
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tjfyj
LV.5
3
2010-07-02 13:30

不错!顶。

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2010-07-02 15:02

坐等lxj5567继续...

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lwp1975
LV.7
5
2010-07-02 18:20
目前原边反馈的应用多是使用在小功率级别,而且输出参数要求不高的地方。
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hxzx
LV.6
6
2010-07-02 22:19
欢迎!
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sangjuen
LV.8
7
2010-07-02 22:53
顶楼主,希望不要让大家失望!
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2010-07-03 09:06
@sangjuen
顶楼主,希望不要让大家失望!

先谈谈CV操作模式,现在大部分芯片都是直接取样辅助线圈上电压,由于漏感的原因,在MOS关断后,也就是次级二极管导通瞬间,会产生一个尖峰,影响电压采样,为了避开个这个尖峰,大部分厂家都是采用延时采机,也就是在MOS管关断一段时间后再来采样线圈电压。从而避开漏感尖峰。PI是在高压开关关断2.5 μs采样。这种采样方式其实在以前很多芯片上的过压保护上也都有应用,比如OB2203和UCC28600,NCP1377上都有这样的应用,所以可以得到较高精度的过压保护。还有些厂家是在下取样电阻上并一个小容量的电容来实现。同时建义大家吸收电路使用恢复时间约只有2us的IN4007再串一个百欧左右的电阻作吸收。可以减小漏感产生的振铃,从而减小取样误差。得到较高采样精度。次级圈数固定,辅助绕组固定,取样精度高。比较器内部精度也高,自然可以得到较高的输出电压精度。图片截自NCP1377规格书。
  

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帝国梦
LV.5
9
2010-07-03 10:17
楼主 继续
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sangjuen
LV.8
10
2010-07-03 13:54
@牵只蚂蚁散步
先谈谈CV操作模式,现在大部分芯片都是直接取样辅助线圈上电压,由于漏感的原因,在MOS关断后,也就是次级二极管导通瞬间,会产生一个尖峰,影响电压采样,为了避开个这个尖峰,大部分厂家都是采用延时采机,也就是在MOS管关断一段时间后再来采样线圈电压。从而避开漏感尖峰。PI是在高压开关关断2.5μs采样。这种采样方式其实在以前很多芯片上的过压保护上也都有应用,比如OB2203和UCC28600,NCP1377上都有这样的应用,所以可以得到较高精度的过压保护。还有些厂家是在下取样电阻上并一个小容量的电容来实现。同时建义大家吸收电路使用恢复时间约只有2us的IN4007再串一个百欧左右的电阻作吸收。可以减小漏感产生的振铃,从而减小取样误差。得到较高采样精度。次级圈数固定,辅助绕组固定,取样精度高。比较器内部精度也高,自然可以得到较高的输出电压精度。图片截自NCP1377规格书。[图片] [图片] 
精彩,顶一个!
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2010-07-04 15:39

待续,,,,

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nicekey
LV.7
12
2010-07-06 14:30
@牵只蚂蚁散步
先谈谈CV操作模式,现在大部分芯片都是直接取样辅助线圈上电压,由于漏感的原因,在MOS关断后,也就是次级二极管导通瞬间,会产生一个尖峰,影响电压采样,为了避开个这个尖峰,大部分厂家都是采用延时采机,也就是在MOS管关断一段时间后再来采样线圈电压。从而避开漏感尖峰。PI是在高压开关关断2.5μs采样。这种采样方式其实在以前很多芯片上的过压保护上也都有应用,比如OB2203和UCC28600,NCP1377上都有这样的应用,所以可以得到较高精度的过压保护。还有些厂家是在下取样电阻上并一个小容量的电容来实现。同时建义大家吸收电路使用恢复时间约只有2us的IN4007再串一个百欧左右的电阻作吸收。可以减小漏感产生的振铃,从而减小取样误差。得到较高采样精度。次级圈数固定,辅助绕组固定,取样精度高。比较器内部精度也高,自然可以得到较高的输出电压精度。图片截自NCP1377规格书。[图片] [图片] 
期待楼主下文。。
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2010-07-06 16:30
@sometimes
待续,,,,

先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks(变压器次级只有一个绕组Ns),Np,Ipk,Ns,Ipks分别是初级圈数,初级峰值电流,次级圈数,次级峰值电流 .
 

当工作在DCM模式时,输出电流是次级电流(如图的三角形)在一个工作周期的平均值,所以Io=(Td/T)*Ipsk/2, 其中 T为工作周期。

Np*Ipk=Ns*Ipks 

所以Ipks=Np*Ipk /Ns,

将Ipks=Np*Ipk /Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2 

得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。

可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。

市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS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 是由IC内部固定的。OB的是0.5(他是给出TD同频率的关系),BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值,而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T 

CC时,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,输出电压变化时能保证电流不变。只要保证IC  Td/T 的精度,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。取样电阻保证1%是没有问题的。

 

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2010-07-06 17:04
@牵只蚂蚁散步
先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks(变压器次级只有一个绕组Ns),Np,Ipk,Ns,Ipks分别是初级圈数,初级峰值电流,次级圈数,次级峰值电流.[图片] 当工作在DCM模式时,输出电流是次级电流(如图的三角形)在一个工作周期的平均值,所以Io=(Td/T)*Ipsk/2, 其中T为工作周期。Np*Ipk=Ns*Ipks 所以Ipks=Np*Ipk /Ns,将Ipks=Np*Ipk /Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2 ,得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS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 是由IC内部固定的。OB的是0.5(他是给出TD同频率的关系),BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值,而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T 。CC时,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,输出电压变化时能保证电流不变。只要保证IC Td/T 的精度,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。取样电阻保证1%是没有问题的。 

如果短路的话,频率不是要降到非常低.....

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jdf2008
LV.4
15
2010-07-06 21:24
@牵只蚂蚁散步
先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks(变压器次级只有一个绕组Ns),Np,Ipk,Ns,Ipks分别是初级圈数,初级峰值电流,次级圈数,次级峰值电流.[图片] 当工作在DCM模式时,输出电流是次级电流(如图的三角形)在一个工作周期的平均值,所以Io=(Td/T)*Ipsk/2, 其中T为工作周期。Np*Ipk=Ns*Ipks 所以Ipks=Np*Ipk /Ns,将Ipks=Np*Ipk /Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2 ,得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS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 是由IC内部固定的。OB的是0.5(他是给出TD同频率的关系),BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值,而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T 。CC时,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,输出电压变化时能保证电流不变。只要保证IC Td/T 的精度,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。取样电阻保证1%是没有问题的。 

写的很不错,顶一下

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龙王恨
LV.9
16
2010-07-07 02:20
虽然看不懂,亦顶楼主奉献精神
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2010-07-07 08:39
@sometimes
如果短路的话,频率不是要降到非常低.....

这种IC都有短路保护的,而且短路时VCC跟着也会降到关断电压以下。这类IC也会有最低频率限制。

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wuhanzhen
LV.1
18
2010-07-07 14:11
@龙王恨
虽然看不懂,亦顶楼主奉献精神

这么好的帖,不顶对不起自己啊.狂顶顶顶

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2010-07-08 10:17
@牵只蚂蚁散步
先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks(变压器次级只有一个绕组Ns),Np,Ipk,Ns,Ipks分别是初级圈数,初级峰值电流,次级圈数,次级峰值电流.[图片] 当工作在DCM模式时,输出电流是次级电流(如图的三角形)在一个工作周期的平均值,所以Io=(Td/T)*Ipsk/2, 其中T为工作周期。Np*Ipk=Ns*Ipks 所以Ipks=Np*Ipk /Ns,将Ipks=Np*Ipk /Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2 ,得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS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 是由IC内部固定的。OB的是0.5(他是给出TD同频率的关系),BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值,而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T 。CC时,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,输出电压变化时能保证电流不变。只要保证IC Td/T 的精度,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。取样电阻保证1%是没有问题的。 
精彩!
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lingqidian
LV.4
20
2010-07-08 10:29
@牵只蚂蚁散步
先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks(变压器次级只有一个绕组Ns),Np,Ipk,Ns,Ipks分别是初级圈数,初级峰值电流,次级圈数,次级峰值电流.[图片] 当工作在DCM模式时,输出电流是次级电流(如图的三角形)在一个工作周期的平均值,所以Io=(Td/T)*Ipsk/2, 其中T为工作周期。Np*Ipk=Ns*Ipks 所以Ipks=Np*Ipk /Ns,将Ipks=Np*Ipk /Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2 ,得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS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 是由IC内部固定的。OB的是0.5(他是给出TD同频率的关系),BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值,而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T 。CC时,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,输出电压变化时能保证电流不变。只要保证IC Td/T 的精度,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。取样电阻保证1%是没有问题的。 

没看明白,负载突然增加或者减少时,实现CC的反馈过程是怎样进行的?

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2010-07-08 13:12
@lingqidian
没看明白,负载突然增加或者减少时,实现CC的反馈过程是怎样进行的?
Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。

可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。

CC时,负载电压变化会引起频率的变化,电压高时频率,低时频率也降低。从而保证稳定的输出电流。后面会分析一下,关于PSR如何补偿电感量变化,以及合理的电感量选择。

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rich2005
LV.6
22
2010-07-08 15:20
@牵只蚂蚁散步
先写个变压器的基本公式。Np*Ipk=Ns*Ipks(变压器次级只有一个绕组Ns),Np,Ipk,Ns,Ipks分别是初级圈数,初级峰值电流,次级圈数,次级峰值电流.[图片] 当工作在DCM模式时,输出电流是次级电流(如图的三角形)在一个工作周期的平均值,所以Io=(Td/T)*Ipsk/2, 其中T为工作周期。Np*Ipk=Ns*Ipks 所以Ipks=Np*Ipk /Ns,将Ipks=Np*Ipk /Ns代入Io=(Td/T)*Ipsk/2 ,得到Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。可以看出Np,Ns为常数,只要固定Ipk,和Td/T就可以得到固定的电流输出。市面上很多IC固定Ipk的方式是限制初级MOS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 是由IC内部固定的。OB的是0.5(他是给出TD同频率的关系),BYD的1508是直接给来的0.42。仙童的没有直接给出1317没直接给出这个值,而是给出了一个计算初级电流的公式。也是间接告诉了Td/T 。CC时,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,输出电压变化时能保证电流不变。只要保证IC Td/T 的精度,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。取样电阻保证1%是没有问题的。 

楼主:图中Toff的时间是否标示错误,Toff的地方应该修正成Toff-Td.?

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cheng111
LV.11
23
2010-07-09 14:01
支持原创,支持楼主
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2010-07-09 15:09
@rich2005
楼主:图中Toff的时间是否标示错误,Toff的地方应该修正成Toff-Td.?
没有错,TON是MOS管导通时间,TD是二极管导通时间,TOFF是变压器能量释放完后到MOS开通前的这段时间。也是MOS管,二极管都不导通的那段时间。
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rich2005
LV.6
25
2010-07-09 16:19
@牵只蚂蚁散步
没有错,TON是MOS管导通时间,TD是二极管导通时间,TOFF是变压器能量释放完后到MOS开通前的这段时间。也是MOS管,二极管都不导通的那段时间。

有些误导人,一般都认为Toff是MOS关断的时间。个人觉得修改下比较好理解些。

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2010-07-09 17:14
@rich2005
有些误导人,一般都认为Toff是MOS关断的时间。个人觉得修改下比较好理解些。

只是定义不同,可能你习惯了有些TOFF的定义。

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2010-07-09 17:16
@cheng111
支持原创,支持楼主

再讲讲PSR对电感量补偿的原理。看过PI LN60X实验视频的朋友可以看到他们的PSR对电感量有补偿。

当电感量低出设计正常值时,达到同样的峰值电流需要的时间就短了,Δt=L*ΔI/V,ΔI在DCM模式时等于峰值电流,而峰值电流是固定的。V就是Vin,为常数。所以L低会造成Δt下降,也就是Ton下降。根据伏秒平衡,Ton*Ipk*Np=Td*Ipks*Ns。Np,Ns为常数,Ton的下降同样也造成Td下降。由于Td比上周期T为固定值,Td下降造成T变小,所以频率就升高了。但是由于有最高频率的限制。所以设计时要注意在最重负载时,频率不能工作在最高频率,这样电感量的变化将得不到补偿。应适当低于最高工作频率。电感量高出正常值时,结果当然是相反的。Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。只要Ipk,Td/T不变,输出电流也就不变。所以电感量变化引起的是频率的变化。从公式P=1/2*I*I*L*f也可以看出。I固定,输出功率不变,L的变化引起的是频率f的变化。但一定要注意最高工作频率限制。

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2010-07-09 17:32
@wuhanzhen
这么好的帖,不顶对不起自己啊.狂顶顶顶
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lianghongce
LV.5
29
2010-07-09 17:54
@牵只蚂蚁散步
再讲讲PSR对电感量补偿的原理。看过PILN60X实验视频的朋友可以看到他们的PSR对电感量有补偿。当电感量低出设计正常值时,达到同样的峰值电流需要的时间就短了,Δt=L*ΔI/V,ΔI在DCM模式时等于峰值电流,而峰值电流是固定的。V就是Vin,为常数。所以L低会造成Δt下降,也就是Ton下降。根据伏秒平衡,Ton*Ipk*Np=Td*Ipks*Ns。Np,Ns为常数,Ton的下降同样也造成Td下降。由于Td比上周期T为固定值,Td下降造成T变小,所以频率就升高了。但是由于有最高频率的限制。所以设计时要注意在最重负载时,频率不能工作在最高频率,这样电感量的变化将得不到补偿。应适当低于最高工作频率。电感量高出正常值时,结果当然是相反的。Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。只要Ipk,Td/T不变,输出电流也就不变。所以电感量变化引起的是频率的变化。从公式P=1/2*I*I*L*f也可以看出。I固定,输出功率不变,L的变化引起的是频率f的变化。但一定要注意最高工作频率限制。

给师傅顶一下!

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2010-07-10 22:14
@lianghongce
给师傅顶一下![图片]

不顶不行啊

 

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9413
LV.5
31
2010-07-11 15:28
@牵只蚂蚁散步
再讲讲PSR对电感量补偿的原理。看过PILN60X实验视频的朋友可以看到他们的PSR对电感量有补偿。当电感量低出设计正常值时,达到同样的峰值电流需要的时间就短了,Δt=L*ΔI/V,ΔI在DCM模式时等于峰值电流,而峰值电流是固定的。V就是Vin,为常数。所以L低会造成Δt下降,也就是Ton下降。根据伏秒平衡,Ton*Ipk*Np=Td*Ipks*Ns。Np,Ns为常数,Ton的下降同样也造成Td下降。由于Td比上周期T为固定值,Td下降造成T变小,所以频率就升高了。但是由于有最高频率的限制。所以设计时要注意在最重负载时,频率不能工作在最高频率,这样电感量的变化将得不到补偿。应适当低于最高工作频率。电感量高出正常值时,结果当然是相反的。Io=(Td/T)*(Np*Ipk /Ns)/2。只要Ipk,Td/T不变,输出电流也就不变。所以电感量变化引起的是频率的变化。从公式P=1/2*I*I*L*f也可以看出。I固定,输出功率不变,L的变化引起的是频率f的变化。但一定要注意最高工作频率限制。
支持奉献的精神。
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