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期间初级线圈的回路。

-考虑到检测电压必须为正，因此有两种基本形式，如下图：

检查输出信息的方法

●原边反馈不能得到所有的输出信息，但可以得到较多的输出信息。

-不能得到输出电流信息，但可以得到初级的电流信息。

-不能直接得到输出电压信息，可以通过辅助绕组来得到输出电压信息。

可检测性

●电感两端电压太高，检测IL和VD很困难，通过ISES和VSES检测;

●考虑到隔离要求，次级电流和输出电压不能直接检测，只能通过其他值计算出来。

PSR输出电压计算

●MOS管关断后，变压器中储存的能量都由次级和辅助线圈释放出来，次级线圈和辅助线圈形成变压器，此时VSES上的电压为：

●VD和次级线圈的电流有关，电流越小，VD越小，电流为0时，VD为0。

●因此，在去磁点时刻，VO电压为：

膝电压的定义

●当流过次级二极管的电流为0后，变压器退磁，此时VD比VIN高一个反射电压，初级电感和寄生电容形成的LC电路开始震荡，初级电感上的电压将从VD-VIN开始，以正弦方式往下降。

●这样，在VSES上看到的电压将呈现出一个膝盖状，因此，将退磁点电压称为膝电压。

因为正弦起始点处的斜率为-1，膝电压就是电压斜率从负载消耗导致的斜率变化到-1的时刻的电压。

PSR输出电流计算

●MOS管关断后，变压器中储存的能量都由次级和辅助线圈释放出来，此时次级的平均电流为：

●ISND_PK无法直接测到，只能由ISES_PK近似换算得到：

●TOFF的测量也依赖于膝电压的时刻，但是需要的不是电压值，而是膝点的时刻。

电流和电压检测的共同点

●共同之处就是都需要检测到膝点。

●对于电流来说，检测到膝点，然后根据膝点和开关管断开的时刻计算出TOFF，加上ISES的电流，就能算出平均输出电流。

●对于电压来说，需要检测到膝点的电压，具体的方法就是检测到膝点，然后看当前时刻VSES上的电压，从而根据匝比得出当前时刻的输出电压。

膝点检测算法

●有2种检测方法，一种是从前往后检测，另一种就是从后往前检测。

-从前往后检测，是通过延迟，或者是斜率转变的方法来找到膝点的时刻。

-从后往前检测，是利用膝点后谐振频率固定的特点，从过零点反推膝点的位置。

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