v8彩票飞兆案例分析:高效率充电器电源设计

2020-07-04 09:47字体:
  

  务必更“省电”和更“小型化”,于是邦际构制比如“能源之星” 下手类型关于电源筑立的节能央浼,特别最必要类型的是必要恒流充电形式 (Constant Current output regulation, CC) 与恒压充电形式 (Constant Voltage output regulation, CV)的电池充电器,它是最常利用也最广大地利用正在咱们身边的,使用的畛域席卷:掌上型电子式产物、PDA、MP3播放器和数码相机等。然而大批的充电器公众采用次级端反应把持的形式安排输出,这种把持的举措并无法淘汰组件数目,擢升功效与缩小体积,况且难以低浸本钱,于是新架构的低级端安排把持便衍生出来。本篇著作正在考虑一个专利工夫叫做”低级端安排把持器(Primary Side Regulation, PSR)”,这种PSR把持器不必要次级端的反应线道便可正在低级端精准地把持充电器输出的CV/CC,达成省电、和低本钱的电源。这种 PSR 不光包括了跳频 (Frequency hopping) 机制来低浸 EMI,更席卷了省电形式 (Green mode function) 低浸待机时的电源花消。遵照实行的结果,这种具有低级端安排把持的充电器相关于守旧采用 RCC 或 PWM的把持举措,更可能到达低本钱、省电和的电源, 是以这种 PSR 把持举措供应电源朝向低本钱的最佳处分计划。

  图 1 为守旧反激式转换器的电池充电器使用外率,它包括了次级端 CV 把持线道与 CC 把持线道,光耦合器的感化正在耦合次级端的把持信号到低级端的 PWM 把持器,PWM 把持器会遵照次级端的把持信号安排MOSFET的开闭周期巨细,到达随次级端负载改观时已经可能稳固输出负载所需的电压与电流。这种把持举措的瑕玷正在于必要有较众的次级端把持组件,而这意味着务必有较众的 PCB 板空间与较高的本钱;除此除外,光耦合器有恐怕酿成走电的潜正在垂危,而且二次端侦测输出电流的电阻RO 将扩展功率的损耗而低浸完全电源的功效。

  图2为采用低级端安排把持的反激式转换器安排外率。PSR 把持器为了获取次级端输出电压的音信,采用特别的形式侦测变压器辅助绕组上的波形,以获取次级端的输出音信实行反应把持。图3所示为首要的处事波形。

  关于采用 PSR 把持器的反激式 (flyback) 转换器处事于不连气儿导通形式之下会获取较好的输出安排材干。所以转换器的处事道理如下:

  当 PSR 内部的 MOSFET 导通时 [ton],输入端电压 VIN 会成立正在变压器的两头,所以变压器低级端的电流 iP 将会由零线性地上升到 ipk.;是以ipk.可能由式 (1) 推导出。正在这段时刻,输入端的能量会积储正在变压器中。

  当MOSFET截止时 [toff],正本存储正在变压器的能量会使次级端的二极管导通,将能量传给负载端。正在这段时刻,输出端的电压与次级端二极管的顺引导通电压将会反射到辅助绕组,所以可将辅助绕组电压 VAUX外现为式 (2)。此时 PSR 内部的采样机制将会采样辅助绕组上的电压,而输出电压的音信将会随次级端电流淘汰而得知。PSR 博得输出电压的音信后会与内部参考电压 VREF 比拟,造成一个电压回道把持 MOSFET 的导通年光以稳固恒定的输出电压。v8彩票

  当次级端的输出二极管上的电流淘汰为零时,此时辅助绕组上的电压会由于变压器的电感与MOSFET 上输出电容COSS 出现谐振,直到 MOSFET 再次导通。

  个中 LP 为变压器低级端的感量;ton 为MOSFET的导通年光;NAUX/NS 为变压器辅助绕组与次级端绕组的圈数比;VO 为输出电压;VF 为次级端输出二极管的正引导通电压。

  这个采样的形式同样可能博得变压器的放电年光 tdis,如图 3 所示,次级端输出二极管上的电流均匀值会等于输出电流 IO,所以输出电流 IO 可能藉由 ipk 与 tdis 外现为式 (3)

  个中 tS 为 PSR 把持器的开闭周期;NP/NS 为低级端与次级端的圈数比;RSENSE 为低级端电流取样电阻。

  实质达成一个5W的充电器,输出规格的界说为5V/1A。v8彩票把持器采用FSEZ1216,这个PSR把持器集成了 600V 的高压MOSFET,所以可能淘汰驱动MOSFET 的线道与 PCB 走线的扰乱。而为了要低浸待机损耗,PSR把持器内部的省电形式将会正在轻载时线性地低浸 PWM 的频率,到达目前电源类型省电的需求;跳频机制擢升 EMI 的服从,同时充电器的输出电压会因装备较长的输出缆线而导致输出电压低浸,也可诈骗内部储积机制擢升输出电压的安排材干。

  如图4至7为实行结果,从图4的输出电压电流弧线中,可能获取正在通用调换电压的输入之下输出端的恒定电压安排率可能到达正负2.88%;而当返回电压 (fold-back voltage) 为 1.5V时,输出端的恒定电流安排率可能到达正负 1.75%,个中正在恒电流的畛域中的输出电压是藉由5V~28V VDD 的电压把持且正在输出电压越来越低时已经可能稳固恒定输出电流。如图5所示,均匀功效可能到达72.3%@115V 与71.5%@230V,可能方便切合“能源之星” 2.0 品级五的能源类型 (类型为68.17% 的均匀功效)。因为PWM的切换频率列入了跳频机制,所以可能将简单频率的能量打散为众个微调频率的能量擢升完全的EMI材干,如图6所示可能切合EN55022 品级B的EMI类型。

  跟着环球闭怀绿色能源的开拓,电源的功效也慢慢获取珍重,具有半导体把持的电源 IC饰演一个擢升功效的主要脚色,藉由电源 IC 簇新的把持工夫使电源能省俭完全的本钱、低浸不需要的切换牺牲与擢升 EMI 的材干,以到达『轻佻短小』的标的。本篇著作阐明一个具有簇新低级端安排把持工夫的使用正在电池充电器上所显露的长处,此工夫诈骗采样变压器低级端的辅助绕组上的电压到达输出端的恒定电流与恒定电压的安排,如许的长处可能省俭守旧采用次级端反应线道、光藕合器与次级端侦测电流电阻等组件,所以采用低级端安排把持 IC 的充电器是可能供应高功效与低本钱的电源一个最佳处分计划。

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