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【专家贴】开关电源芯片输出电压调整率的技术揭秘!






输出电压调整率是开关电源的一项重要指标,在高压浮地Buck、高压浮地Buck-boost、原边反馈Flyback等拓扑应用中,由于输出电压不能被控制芯片直接采样,输出电压调整率受电源系统参数影响显著,避免知其然而不知其所以然,这对电源应用工程师是一个难点。

电源工程师如何从芯片原理入手提高电源间接采样方式下的输出电压调整率呢?电源控制芯片是如何对开关电源的输出电压间接采样及稳压?本期,芯朋微技术团队将为各位粉丝逐一揭晓,并分享应用实战干货。






01


如何改善高压非隔离架构的

     输出电压调整率?



 大家首先要了解在DCM工作模式下,高压浮地Buck工作模态包括:励磁模态、消磁模态和振荡模态。

 励磁模态[t0,t1]    


    消磁模态[t1,t2]     


振荡模态[t2,t3]


关键点工作波形


在消磁期间[t1,t2],由于D1导通,VDD和Vo共地,Vo可以通过VDD真实反馈:
备注:VF1和VF2分别为D1和D2的正向压降
在振荡期间[t2,t3],由于D1截止,Vo不能通过VDD直接反馈,Vo向负载供电,VDD向控制芯片供电,如果Cvdd和Co的放电速率相等则VDD可以间接反馈Vo。




此类浮地Buck架构,控制芯片通过VDD电压间接采样输出电压,闭环调节Buck变换器能量使得输出电压稳定在设定值。而浮地Buck-boost架构,输出电压间接采样及稳压原理相同,不再赘述。







实战技巧



对于芯朋微PN8034、PN8016、AP8506等非隔离高压芯片,为提高输出电压调整率,建议如下:

1. 由公式(1)式可知,可通过调整D1和D2正向压降来微调输出电压稳态值;

2. 不同负载下,输出电容的放电速率变化较大,为改善输出电压负载调整率,供电电容放电速率建议为0.5~2倍的输出电容满载放电速率。








02


如何改善原边反馈反激架构的

       输出电压调整率?



在DCM工作模式下,原边反馈反激电源的典型电路及工作波形如下:


典型电路图


关键点工作波形


在消磁期间[t1,t3],D1导通后变压器被输出电压Vo钳位,折射到VFB的电压为:

备注:VF1为D1的正向压降



控制芯片在消磁期间对VFB电压进行脉冲采样及保持,则可以获取到输出电压信息,为了避免变压器漏感振荡对输出电压采样的影响,芯片的采样保持点需避开[t1,t2]区间。








实战技巧



对于芯朋微PN8370、PN8680、PN8390、PN8575等PSR芯片,为提高输出电压调整率,建议如下:

1. 为了避免漏感振荡对输出电压间接采样的影响,RCD吸取电路的串联电阻Rrcd建议大于100Ω,FB脚并联电容CFB建议大于33pF;

2. 为了减小VDD回路对输出电压间接采样的影响,D2建议用快管,Rvdd建议大于4.7Ω;

3. 变压器设计合理,小消磁时间Tdmg_min务必大于2us(推荐大于2.5us),利于芯片内部的采样和保持(S/H)运算。


备注:其中Vcs_min为芯片CS脚的小基准电压






03


典型应用案例




浮地Buck智能wifi排插应用案例

5V250mA Buck 非隔离方案



浮地Buck-boost智能家电应用案例


12V300mA Buck-Boost 非隔离方案



原边反馈Flyback网通适配器应用案例


12V1.5A 适配器应用方案


    



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