PSR控制型开关电源工作原理分析

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PSR是英文Primary Side Regulator的缩写，表示原边反馈控制或初级调整，即将误差放大器放在IC内部，外围省去了由常见的三端精密稳压器TL431和光耦PC817等元件组成的稳压电路。
一、PSR的优缺点及分类
       PSR架构的线路简单，无光耦，具有CC/CV优点，且成本低，在小功率的充电器和LED恒流驱动电路中非常流行。
       在大功率电源中，由于目前PSR的控制IC恒流效果远不及次级反馈控制精度高，加之价格也和次级反馈的相差无几，因而没有市场优势。
       PSR的IC大致可从以下三方面分类:(1)有无内置高压MOSFET管，例如:CR6238T内置高压MOSFET管，而OB2520D则不内置MOSFET管;(2)控制方式是数字式还是模拟式，例如:IW3620属于数字控制式，ACT361属于模拟控制式;(3)工作在CCM还是在DCM模式，例如:LNK406属于CCM模式，FSEZ1317属于DCM模式。
二、工作原理

               简析尽管不同类型的PSR电路有所不同，但其工作原理却大致相同，只是有些参数定义不一样，下面以FSEZ1317为例进行介绍，如其典型应用电路如图1所示。
               在CV模式下，大部分PSR芯片直接取样辅助线圈上电压，由于漏感的原因，在MOSFET管关断后，也就是次级二极管DR导通瞬间，会产生一个尖峰，影响电压采样，为了避个这个尖峰，大部分芯片采用延时采样方式，也就是在MOSFET管关

        断一段时间后再来采样线圈上的电压，从而避开漏感尖峰。FSEZ1317是在开关管关断4.5us后才采样，如图2所示。其实，很多电源芯片的过压保护电路也采用了。上述延时采样方式，例如OB2203、UCC28600、NCP1377等，因为这样可以得到较高精度的取样值。
               另外，吸收电路一般由一只恢复时间约为2us的二极管1N4007与一只阻值为100Ω的电阻串联组成，这样可以减小漏感产生的振铃，从而减小取样误差。还有些PSR芯片是在下取样电阻上并联一只小容量的电容来实现延时取样。
       根据变压器的工作原理可得到NpxIpk=NsxIpks(变压器次级只有一个绕组Ns) ，Np、Ipk、Ns、Ipks分别表示初级线圈匝数、初级峰值电流、次级线圈匝数、次级峰值电流。

               当工作在DCM模式时，开关变压器的初次级电流波形如图3所示，输出电流Io是次级电流在-一个工作周期的平均值，即Io=(Td/T) xIpsk/2，其中T为工作周期。因Ipks=NpXIpk /Ns，则lo=(Td/T)X(NpXIpk/Ns)/2。由此可见， Np、Ns为常数，只要固定lpk和Td/T值就可以得到固定的电流输出，即实现恒流输出。
               市面上很多IC固定Ipk的方式是限制MOSFET管取样电阻上的峰值电压。同时，为了避免寄生电容在导通时产生的电流尖峰，会加人一段消隐时间。Td/T值是由IC内部固定的，如OB系列IC的Td/T值是0.5。
       在CC模式下，在不同输出电压情况下，工作在PFM模式以保证固定的Td/T而实现稳定的输出电流，这就是实现恒流的基本原理。只要保证IC的Td/T值精度，以及初级峰值电流的限流精度就可以得到较高的输出电流精度。这两部分基本上取决于IC本身。