设计具有初级侧感应的多输出转换器

作者:电工吧 日期:2022-06-06 19:44:26 人气: 栏目:

在低成本电子产品的残酷世界中,多输出反激式具有几个市场优势。这些优势包括:固有的可靠性(更少的组件意味着更少的故障机会)、良好的外形尺寸(对于给定的输出功率而言尺寸更小)和低成本。

不幸的是,多输出反激式电源也存在一些缺点,包括增加的开关功率损耗和较差的交叉调节。与初级侧类型控制器 (PSR) 反激式相关的另一个缺点 是控制器难以确定要控制哪些输出,这可能会导致 大的 输出纹波或系统不稳定。

在家庭自动化、机顶盒的备用电源甚至洗衣机等终端产品中,PSR(例如 TI 的UCC28722 UCC28911)可用于多输出设计,本将介绍用于实现此目的的简单电路。

UCC28722反激电源控制器无需使用光耦合器即可提供单独输出的恒定电压(CV)和恒定电流(CC)输出稳压。此器件处理来自一次侧电源开关和辅助反激式绕组的信息,以对输出电压和电流进行精确控制。
可动态控制工作状态并定制调制配置文件,支持在所有负载条件下高效运行,并且不会影响输出瞬态响应。
UCC28722所采用的控制算法使得工作效率符合甚至超过现行标准。输出驱动接口与双极型晶体管功率开关相连实现了低成本转换器设计。带有谷值开关的断续导通模式(DCM)减少了开关损耗,调制开关频率和一次侧峰值电流振幅(FM和AM)可在整个负载和线路范围内保持高转换效率。
此控制器的最大开关频率为80kHz,并且一直保持对变压器内峰值一次侧电流的控制。输出过压和过流以及输入欠压保护特性有助于抑制一次侧和二次侧应力分量。此外,UCC28722可通过设定外部来补偿电缆中的压降。


设计具有初级侧感应的多输出转换器

1:具有独立缠绕双次级的双输出反激式。

1 显示了实现双输出反激式转换器的最简单方法。漏感 Lk1 会引起随负载变化的交流电压降,并导致交叉调节误差。Lk1 可以降低,如图 2 所示。

设计具有初级侧感应的多输出转换器 2:具有次级交流堆叠的双输出反激式

如图 2 所示,叠加输出会导致泄漏 Lk3 的值显着降低。

Lk3 小于 Lk1,因为匝数 N3 小于 N1。

通过强制 VOUT1 与 VOUT1 共享流经 D2 的电流,可以进一步改善交叉调节,如图 3 所示。

设计具有初级侧感应的多输出转换器

3:具有直流堆叠次级的双输出反激式

3 中的电路可与光耦合器型反馈控制器或 PSR 型控制器一起使用。下一节将介绍如何设计具有多个输出的 PSR 控制器。

设计具有初级侧感应的多输出转换器

4:图 1 或图 2 电路的检测电压

PSR 型控制器在输出二极管停止导通的同时对输出电压进行采样。

1 或图 2 的变压器配置将产生如图 4 所示的感测电压波形形状。

· 当最轻负载的输出停止导通时,波形中的轻微电压阶跃发生在时间 T1。

· 当更重负载的输出停止导通时,T2 时刻出现下降。

· T1 相对于 T2 的位置随负载而变化。

PSR 控制器的困难在于它需要确定负载最重的二极管何时停止导通。控制器内的采样器需要忽略 T1 时刻的电压,并测量 T2 时刻的电压。如果在错误的时间对电压进行采样,则会输出随负载变化的电压误差。

对于图 3 的电路,当轻负载输出轨停止导通时,检测电压没有明显下降。辅助波形如图 5 所示。

设计具有初级侧感应的多输出转换器

5:图 3 电路的检测电压

这将导致可靠且一致的电压采样,并且两个输出都将得到很好的调节。

下面的图 6 和图 7 显示了使用TIDA-00618参考设计获得的负载调节率

这是一款基于UCC28911的双输出 +12V、+5V 500mA 反激式转换器。

设计具有初级侧感应的多输出转换器

6:5V 负载调节

设计具有初级侧感应的多输出转换器

7:12V 负载调节

TIDA-00618参考设计提供了非常好的交叉调节性能,并且确实类似于基于光耦合器的设计。



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