原边反馈
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FSR原边反馈反激式变换器及原理FSR(Flyback Switching Regulator)原边反馈反激式变换器是一种常见的开关电源拓扑结构,可以同时实现输入输出电压的隔离和转换。
本文将详细介绍FSR原边反馈反激式变换器的工作原理及其特点。
[图片]在FSR原边反馈反激式变换器中,电源输入通过变压器的一侧加入,并由输入电容进行滤波。
控制IC产生的PWM信号控制MOSFET的开关,将输入电压转换为短暂的高功率矩形脉冲,并传输给变压器。
由于变压器的变比,高功率脉冲信号被变压器转换为低功率矩形脉冲信号,然后通过输出二次侧的整流和滤波电路得到所需的输出电压。
1.输入滤波和整流:电源输入先通过输入电容进行滤波,降低电源噪声。
然后,经过整流电路将交流输入转换为直流输入。
2.反激开关:控制IC通过控制频率和占空比产生PWM信号,控制功率MOSFET的通断。
当MOSFET导通时,电源输入电源通过变压器传递到输出端;当MOSFET截止时,输出端的电压会产生反向电压,称为反激。
3.变压器:变压器是FSR变换器的核心组件。
它以一定的变比将输入电压转换为输出电压。
当功率MOSFET导通时,输入脉冲能量被储存在变压器的磁场中;当MOSFET截止时,储存在磁场中的能量通过变压器的绕组耦合到二次侧,并转换为输出电压。
4.输出整流和滤波:由于输出是交流信号,需要进行整流和滤波处理,将其转换为直流输出。
通常,采用整流二极管和输出电容来实现。
1.隔离性:由于变压器的存在,输入与输出之间具有隔离性,使输出与输入之间不会存在电气连接。
这保证了输出的安全性和稳定性。
2.最小化元件数量:FSR变换器相对于其他开关电源结构,所需元件数量较少,减小了系统的复杂性。
3.简化控制电路:FSR变换器采用原边反馈控制方式,可实现电流和电压双回路控制,简化了控制电路的设计。
4.可实现多输出:FSR变换器可通过变压器的设计来实现多种输出,满足不同应用的需求。
原边反馈与副边反馈电路在电子世界里,原边反馈和副边反馈电路就像是一对欢喜冤家。
听起来很复杂,其实不然,让我来给你讲讲这俩家伙的故事。
想象一下,电路就像一个大家庭,里面有许多兄弟姐妹。
原边反馈就像是那个老大,总是负责照顾下面的小弟弟们。
它在电路中承担了很重要的角色,确保整个系统平稳运行,简直就是个可靠的“大哥”。
而副边反馈呢,恰好是那个聪明的“小弟”,它虽然年轻,但却有一套自己的绝招,专门用来调节和优化整个电路的性能。
说到原边反馈,大家伙儿可得知道,它是通过感知电流的变化来实现反馈的。
这就好比一个人如果感冒了,他自然会注意到自己的身体不适,然后想办法去调理。
原边反馈就是在说:“嘿,我感觉不对劲,得赶紧调整一下!”它通过控制电流来稳定电压,保证电路不出乱子,简直就像是在做一场精准的舞蹈,不容许有丝毫失误。
这种反馈机制就像是一个永不停歇的旋转木马,稳稳当当,一直转下去。
不过,副边反馈可不是吃素的。
它就像那个机灵的小弟,时刻观察周围的情况。
副边反馈通过监测输出信号,来确保电路的表现符合预期。
比如说,你在家里做饭,如果盐放得多了,副边反馈就像是你味蕾的警报,立马提醒你:“哎呀,快加点水调和一下!”这就是副边反馈的魅力所在,它能够快速响应变化,确保电路的输出质量,保持在一个合理的范围之内。
在这两者之间,真的是相辅相成,各有各的角色。
原边反馈虽然在电路中扮演了重要的角色,但如果没有副边反馈的机灵和灵活,整个系统可能就会变得死板。
这就像一场精彩的音乐会,指挥和乐手之间必须协调得天衣无缝,才能演奏出动听的旋律。
原边反馈负责稳定的节奏,副边反馈则负责丰富的旋律,让整个电路就像一首和谐的交响曲。
再说说实际应用。
我们在日常生活中,电源适配器、变压器、甚至是一些高级音响设备,都离不开这两种反馈机制的支持。
就像我们使用的手机充电器,里面的电路就巧妙地运用了原边反馈和副边反馈,保证充电的安全和效率。
这不禁让我想起一句话:“细节决定成败。
原边反馈原理是电子工程领域中一个重要的概念。
在电路设计中,原边反馈原理被广泛应用于各种电子设备的稳定性和性能提升。
本文将介绍原边反馈原理的基本概念、作用原理以及在电路设计中的应用。
原边反馈原理指的是将电路的输出信号与输入信号进行比较,通过调节反馈网络来控制输出信号的稳定性和准确性的一种技术。
通过引入反馈回路,电路可以自动调整自身的工作状态,使得输出信号更加稳定和准确。
原边反馈原理主要有负反馈和正反馈两种类型。
负反馈是最常见的一种反馈类型。
它通过将电路的一部分输出信号与输入信号进行比较,并将差异信号通过反馈网络返回给输入端,从而调整电路的工作状态。
负反馈的作用是降低电路的增益,提高稳定性和线性度。
通过负反馈,电路可以抵消原始信号中的噪声和失真,使得输出信号更加准确和可靠。
正反馈则与负反馈相反,它将一部分输出信号加到输入信号上,从而增强电路的正馈作用。
正反馈可以使得电路进入自激振荡状态,产生周期性的输出信号。
正反馈在某些特定的应用中非常有用,比如振荡器和计数器等。
在电路设计中,原边反馈原理可以提供许多优势。
首先,它可以提高电路的稳定性和可靠性。
通过负反馈,电路可以自动调整工作状态,使得输出信号不受外界环境变化的影响。
其次,原边反馈原理可以提高电路的线性度。
通过抑制非线性元件的非线性特性,电路的输出信号更加准确和可靠。
此外,原边反馈原理还可以降低电路的噪声和失真,提高信号的质量。
然而,原边反馈原理也存在一些限制。
首先,原边反馈会引入一定的相位延迟,使得电路的频率响应受到影响。
其次,原边反馈会增加电路的复杂度和成本。
在一些高频电路设计中,原边反馈可能会引入稳定性问题和振荡。
总的来说,原边反馈原理是电子工程领域中一个重要的概念。
它通过引入反馈回路,可以提高电路的稳定性、线性度和信号质量。
在电路设计中,合理应用原边反馈原理可以使得电子设备更加可靠和高性能。
然而,设计者需要权衡原边反馈的优势和限制,选择适合的反馈类型和参数,以达到最佳的电路性能。
开关电源原边反馈技术
原边反馈(PSR)简介
●在小功率消费类电子应用中,反激式电源是主流,因为反激式电源非常适合小功率段,同时天然提供了隔离的效果。
●隔离后,如果要检测输出的情况,需要用隔离元件,比如光耦等,这样就增加了电源的成本,光耦本身的寿命也会成为电源的瓶颈,基于此,开发出了原边反馈技术。
-原边反馈不从输出直接采样,而是从初级线圈采样,通过初级线圈的情况来计算次级线圈的情况,进一步推算输出的情况。
-部分信息难以从初级线圈直接得到,因此通常还使用一个辅助线圈,辅助线圈和初级线圈共地,和次级隔离
辅助线圈的用途
●增加辅助线圈会增加成本和复杂度,因此,最好能让辅助线圈完成更多的工作,一般辅助线圈都同时做2件事情:
-反映初级线圈和次级线圈的情况,辅助线圈通过电阻分压,将原边和副边的电压情况反映在VSES点,此时辅助线圈和原边/副边构成变压器。
和初级线圈形成一个反激结构,给IC供电,由于反激结构本身无法恒压,因此要加一个限压的二极管。
不使用辅助线圈是否可行
●如果不要求辅助线圈供电,那么是否可以用其他检测方法,比如在初级线圈上检测来做原边反馈?
●理论上是可行的,思路如下:
-在初级线圈上并联一个高阻支路,对初级线圈进行采样,同时提供TOFF期。
目前比较流行的低成本、超小占用空间方案设计基本都是采用PSR原边反馈反激式,通过原边反馈稳压省掉电压反馈环路(TL431和光耦)和较低的EMC辐射省掉Y电容,不仅省成本而且省空间,得到很多电源工程师采用。
比较是新技术,目前针对PSR原边反馈开关电源方案设计的相关讯息在行业中欠缺。
下面结合实际来讲讲我对PSR原边反馈开关电源设计的“独特”方法——以实际为基础。
要求条件:全电压输入,输出5V/1A,符合能源之星2之标准,符合IEC60950和EN55022安规及EMC标准。
因充电器为了方便携带,一般都要求小体积,所以针对5W的开关电源充电器一般都采用体积较小的EFD-15和EPC13的变压器,此类变压器按常规计算方式可能会认为CORE太小,做不到,如果现在还有人这样认为,那你就OUT了。
磁芯以确定,下面就分别讲讲采用EFD15和EPC13的变压器设计5V/1A 5W的电源变压器。
1. EFD15变压器设计目前针对小变压器磁芯,特别是小公司基本都无从得知CORE的B/H曲线,因PSR线路对变压器漏感有所要求。
所以从对变压器作最小漏感设计入手:已知输出电流为1A,5W功率较小,所以铜线的电流密度选8A/mm2,次级铜线直径为:SQRT(1/8/3.14)*2=0.4mm。
通过测量或查询BOBBIN资料可以得知,EFD15的BOBBIN的幅宽为9.2mm。
因次级采用三重绝缘线,0.4mm的三重绝缘线实际直径为0.6mm.为了减小漏感把次级线圈设计为1整层,次级杂数为:9.2/0.6mm=15.3Ts,取15Ts.因IC内部一般内置VDS耐压600~650V的MOS,考虑到漏感尖峰,需留50~100V的应力电压余量,所以反射电压需控制在100V以内,得:(Vout+VF)*n<100,即:n<100/(5+1),n<16.6,取n=16.5,得初级匝数NP=15*16.5=247.5取NP=248,代入上式验证,(Vout+VF)*(NP/NS)<100,即(5+1)*(248/15)=99.2<100,成立。
原边反馈芯片原边反馈芯片(Primary Side Feedback Chip)是一种电子器件,能够在交流-直流(AC-DC)变换器中实现原边(Primary Side)电压的反馈和控制。
它的主要功能是测量和稳定输出电压,以确保电源的稳定性和可靠性。
传统的交流-直流变换器通常通过使用副边(Secondary Side)反馈电压来实现电源的稳定性控制。
然而,副边反馈电压往往受到传输过程中电压损耗和噪声的影响,导致输出电压的不准确和波动。
原边反馈芯片通过在原边侧测量输出电压并将反馈信号传送到控制电路,可以避免这些问题,提高稳定性和效率。
原边反馈芯片具有以下优点:1. 高度可靠性:原边反馈芯片在原边侧直接进行反馈和控制,避免了副边反馈电压传输中的信号损失和干扰,提高了电源的可靠性。
2. 精确稳定的输出电压:原边反馈芯片可以实时测量输出电压并提供精确的反馈信号,确保输出电压稳定在设定值范围内,提供高质量的电源。
3. 快速动态响应:原边反馈芯片具有快速的动态响应特性,可以在负载变化时迅速调整输出电压,实现快速稳定的电源供应。
4. 简化电路设计:原边反馈芯片能够减少所需的元器件数量和电路复杂性,简化了交流-直流变换器的设计和制造过程。
5. 提高效率和能源利用率:原边反馈芯片可以实时监测和调整输出电压,避免不必要的能量损耗,提高电源的效率和能源利用率。
在实际应用中,原边反馈芯片被广泛用于交流-直流变换器、电源适配器、电池充电器等电源领域。
它不仅可以提高产品的稳定性和可靠性,还可以减少电路成本和体积,提高系统的整体性能。
总之,原边反馈芯片是一种能够在交流-直流变换器中实现原边电压反馈和控制的电子器件。
它具有高度可靠性、精确稳定的输出电压、快速动态响应、简化电路设计和提高效率的优点。
在电源领域中得到广泛应用,为各种电子设备提供高质量的电源供应。
高功率因数原边反馈反激IC芯片1. 导言高功率因数原边反馈反激IC芯片是一种用于高功率因数电源的控制芯片,其具有提高功率因数和效率、减小器件尺寸和成本等优点。
本文将介绍高功率因数原边反馈反激IC芯片的原理、特点、应用和发展趋势。
2. 原理高功率因数原边反馈反激IC芯片采用原边反馈控制,通过测量输入电压的波形来实现功率因数校正。
其电路包括功率因数校正电路、反激控制电路和监控电路。
功率因数校正电路用来对输入电压进行谐振,使其与输入电流同相位,从而实现功率因数校正。
反激控制电路用来调节输出电压,使其稳定在设定值。
监控电路用来监测输入电压、输出电压和电流等参数,并根据实际情况进行调节。
3. 特点(1)高功率因数:采用原边反馈控制,能够实现高功率因数,提高系统的功率因数,使其接近1,减小谐波对电网的污染。
(2)高效率:由于功率因数的改善,整个系统的效率也得到提高,能够减少能量的损耗,降低电能的消耗。
(3)小尺寸:高功率因数原边反馈反激IC芯片集成了多个功能模块,能够实现电源控制的全面功能,从而减小了电源的尺寸。
(4)低成本:由于集成度高、功率因数高和效率高,能够减少材料和成本,降低产品的制造成本。
4. 应用高功率因数原边反馈反激IC芯片广泛应用于电力电子、LED照明、工业控制等领域。
在电力电子领域,其功率因数校正功能可以提高电源系统的功率因数,减小谐波对电网的污染,满足各种场景下的电能质量要求。
在LED照明领域,其小尺寸和高功率因数等特点能够满足LED照明驱动的需求,提高LED电源的性能。
在工业控制领域,其高效率和稳定性能能够保证工业设备的稳定运行,提高工作效率。
5. 发展趋势随着电力电子、LED照明、工业控制等领域的不断发展,对功率因数和能效的要求也越来越高,因此高功率因数原边反馈反激IC芯片将会在未来有更加广阔的应用前景。
未来,高功率因数原边反馈反激IC芯片将会更加注重集成度、高效率和高功率因数等方面的性能,以满足不同领域对电源的要求。
电源设计中的原边反馈控制和副边反馈控制方案分析-技术方案一、原边反馈控制、副边反馈控制方案分析PSR(Primary Side Regulator)即原边反馈,用于反激式开关电源中,其利用辅助线圈来提取副边线圈上的输出电压信号。
由于辅助线圈与副边线圈上的电压与匝数比有关,且在副边线圈去磁结束点(即线圈上的电流下降至零时),电源输出电压等于副边线圈上的电压,采样该反馈电压信号,经控制芯片处理得到理想的PWM控制信号,用于控制原边侧功率管的开关,功率管的开关时间决定了变压器上能量储存的多少,从而也直接影响了副边输出电压的大小。
利用这一系列的反馈关系,终可得到稳定的电压输出。
SSR(Secondary Side Regulator)即副边反馈,副边反馈控制技术是发展较早的反激式开关电源控制技术,其对输出电压的提取过程直接在变压器的副边电压输出端完成,因此需要在副边增加光耦、TL431及相关阻容元件,其中TL431为误差放大器,能够实时监测输出电压,并将监测结果以电流的形式通过光耦反馈至原边,同时保证输入端与输出端的隔离。
二、两者的比较如下为思睿达原边反馈控制(PSR)方案和副边反馈控制(SSR)方案。
C6267原边反馈控制方案C5269S副边反馈控制方案三、原边、副边方案如何选?比如在充电器领域,直接对电池充电的应用,一般会对空载电压精度要求高,可以选择副边电源IC+恒流芯片来做。
通过电池管理芯片,对电池充电的。
因为电池管理芯片会有过压和过流保护,可以直接选用原边方案来进行,这样成本相对于副边的方案来说会降低很多。
有时候也可以和客户讨论客户的设计方案来降低成本,引导客户开案。
如在LED灯领域,每串灯珠的前面没有加上一个限流电阻。
那么,在电源线路设计中,用副边方案的IC+高精度恒流方案来做,价格较高;用原边方案,原边的恒流精度在生产中很难达到客户的要求。
但是在每串灯珠的前面加上一个限流电阻,那么就可以直接用原边方案来进行设计,既可达到客户要求,又可以节约成本。
ME8329-N原边反馈恒压恒流控制器ME8329-N概述ME8329-N 是一款满足六级能效标准原边反馈准谐振模式的小功率AC/DC 电源控制芯片。
内部集成高压功率MOS 管,用于充电器,适配器和LED 驱动领域。
实现±5%的恒压恒流精度和小于60mW 的待机功耗。
在恒压模式下内置了线电压补偿功能。
采用准谐振控制,实现高效率和良好的EMI 性能,满足六级能效标准要求。
该芯片集成了诸多保护功能,包括:VDD 欠压保护(UVLO),VDD 过压保护,软启动,逐周期过流保护,所有管脚浮空保护,内置前沿消隐,VDD 电压钳位保护,过温保护,等等。
特点 ● 效率满足六级能效要求● 原边反馈(PSR)准谐振(QR )控制技术实现高效率,无需光耦和ME431 ● ±5%恒压恒流精度 ● 待机功耗小于60mW● 内置650V 高压MOSFET 功率管 ● 恒压模式下内置线压降补偿(Cable drop compensation) ● 内置软启动 ● 所有管脚浮空保护 ● 输出过压保护 ● 逐周期电流限制● 内置前沿消隐(Leading edge blanking)● VDD 欠压保护(UVLO),过压保护及钳位 ● 过温保护应用场合● 充电器 ● 适配器 ● LED 照明封装形式● 7-pin DIP7、SOP7典型应用图Vo+Vo-图.1 5V/3A充电器系统应用图选购指南ME 83 29 X X G-N环保标识封装形式 D7:DIP7S7:SOP7功能产品品种号产品类别号公司标志新版本产品脚位图1234567VDD INV COMP CSGNDDRAIN DRAINVDD INVCSGNDDRAIN DRAINDIP7 SOP7脚位功能说明芯片功能示意图INVCS图.2 模块功能示意图极限参数注释: 超出极限参数可能损毁器件。
不建议器件工作在推荐条件以外的情况。
长时间运行在绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
原边反馈
原边反馈(PSR)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。
在使得去磁时间与开关周期的比例保持一个常数后,输出的电压和电流就都与变压器的电感值无关了,因此在实用层面上降低了应用方案对同批次电感感值一致性的要求,从而降低了大规模生产加工的成本。
与此同时,原边反馈系统还会面临线缆压降的问题。
因为系统不是直接采样输出端(次级绕组整流后)的电压,而是通过采样辅助绕组的去磁结束点的电压来控制环路反馈的,因此,当输出线较长或者线径较细时,在负载线上会存在较大的内阻(例如在充电器方案中)。
在负载电流变化较大的情况下,输出线的末端电压也会有较大变化。
在CV模式下,这种变化在某些场合是不能接受的,因此,原边反馈驱动芯片还应该提供对线缆压降补偿的功能,这个功能通常是通过在INV脚上拉一个小电流来实现的。
通过预估补偿值来调节连接在INV 脚上的分压电阻的总阻值(分压比例不变),从而补偿不同负载线型和负载大小带来的线缆压降,以维持CV曲线的水平性(如图2 中的CV曲线)。
图2 原边反馈AC-DC控制器的工作模式示意图。
此外,一款好的原边反馈AC-DC控制器还应该具备优秀的EMI特性,对于传导和辐射这两方面的干扰都应该尽可能降低,目前常见的做法是采用抖频技术和驱动信号柔化技术。
抖频技术是指在开关频率的基频基础上引入一个小幅度的频率变化值,以此来降低在开关频率点上的频谱能量强度,优化EMI特性。
而驱动信号柔化技术则是指将驱动MOS管栅极的驱动信号的开启沿(上升沿)变得比较平滑,以减小MOS管开启瞬间的能量传导和辐射,从而进一步优化EMI特性。