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原边反馈AC/DC控制芯片中的关键技术

导读: 原边反馈方式的AC/DC控制技术是最近10年间发展起来的新型AC/DC控制技术,与传统的副边反馈的光耦加431的结构相比,其最大的优势在于省去了这两个芯片以及与之配合工作的一组元器件,这样就节省了系统板上的空间,降低了成本并且提高了系统的可靠性。

  原边反馈方式的AC/DC控制技术是最近10年间发展起来的新型AC/DC控制技术,与传统的副边反馈的光耦加431的结构相比,其最大的优势在于省去了这两个芯片以及与之配合工作的一组元器件,这样就节省了系统板上的空间,降低了成本并且提高了系统的可靠性。在手机充电器等成本压力较大的市场,以及LED驱动等对体积要求很高的市场具有广阔的应用前景。

  在省去了这些元器件之后,为了实现高精度的恒流/恒压(CC/CV)特性,必然要采用新的技术来监控负载、电源和温度的实时变化以及元器件的同批次容差,这就涉及到初级(原边)调节技术、变压器容差补偿、线缆补偿和EMI优化技术。

  初级调节的原理是通过精确采样辅助绕组(NAUX)的电压变化来检测负载变化的信息。当控制器将MOS管打开时,变压器初级绕组电流ip从0线性上升到ipeak,公式为。此时能量存储在初级绕组中,当控制器将MOS管关断后,能量通过变压器传递到次级绕组,并经过整流滤波送到输出端VO。在此期间,输出电压 VO 和二极管的正向电压 VF 被反射到辅助绕组 NAUX,辅助绕组 NAUX 上的电压在去磁开始时刻可由公式表示,其中VF是输出整流二极管的正向导通压降,在去磁结束时刻可由公式表示,由此可知,在去磁结束时间点,次级绕组输出电压与辅助绕组具有线性关系,只要采样此点的辅助绕组的电压,并形成由精确参考电压箝位的误差放大器的环路反馈,就可以稳定输出电压VO。这时的输出电流IO由公式表示,其中VCS是CS脚上的电压,其他参数意义如图1所示。这是恒压(CV)模式的工作原理。

 

  

  图1 原边控制应用框图及主要节点波形图。

 

  当负载电流超过电流极限时,负载电流会被箝位在极限电流值,此时系统就进入恒流(CC)模式,这里对IO的公式需要加一个限定条件即,即去磁时间与开关周期的比例保持一个常数,这样在CC模式下的输出电流公式变成了,其中C1是一个小于0.5的常数,VCSLMT是CS引脚限压极限值。

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