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【原创】PSR原边反馈开关电源设计之二——电路设计

先上图:

 

此线路是采用目前兼容很多国内品牌IC的回路,如:OB2535CR6235……

PSR线路设计需特别注意以下几处:

1. RCD吸收回路,即:R2,C4,D2,R6

2. Vcc供电和电压检测回路,即:D3,R3,R4,R10,C2

3. 输出回路,即:C3,C7,D5,R11,LED1

 

下面分别说明以上几点需注意的地方

1. RCD吸收回路,即:R2,C4,D2,R6

大家可以看出,此RCD回路比普通的PWM回路的RCD多了一个R6电阻,

或许有人会忽略他的作用,但实际它对产品的稳定性起着很大的作用。

看下图VDS的波形:

 

当开关管截止后因漏感引起的振玲会随漏感的增大而使电压跌得更低,

更低的电压回复需要更长的时间,

VDS的波形此时和VCC的波形是同步的,

PSR检测电压是通过IC内部延时4~6uS避开这个振玲来检测后面相对平滑的电压,

电压恢复时间过长导致IC检测开始时检测到的是振玲处的电压,

最总导致的结果是输出电压不稳定,甚至荡机。

当然也有因变压器漏感比较小,无此电阻也可以正常工作,但一致性较难控制。

此电阻的取值与RCD回路和EMC噪音有关,

一般建议取值为150~510R,推荐使用220~330R,D2建议使用恢复时间较慢的1N4007

具体可根据漏感结合RCD来调试。

 

2. Vcc供电和电压检测回路,即:D3,R3,R4,R10,C2

R4与R10的取值是根据IC的VFB来计算的。

但阻值取值对一般USB直接输出的产品来说,以IFB=0.5mA左右来计算。

若为带线式产品,因考虑到线损带来的负载调整率差,

可保持VFB电压不变,同时增大R4和R10的阻值,减小IFB的电流,

具体IFB的电流取值需根据输出线材的压降来调试,

如设计为5V/1A的产品,假设输出空载为5.10V,

调试的最佳状态是负载0.5A时,输出电压达到最低值,如4.90V,

再增加负载,电压会因IC内部补偿功能唤醒使输出电压回升,

当负载达到1.0A时,输出电压回升到5.10V左右。

之前有做过一款输出5V/1A线长3.5米的产品,设计时IFB=0.15mA,

输出空载在5.15V左右,负载0.5A时输出为4.85V左右,负载1A时输出为5.14V左右。

听很多PSR IC的FAE说过,PIN1脚的C5也有此功能,但实际应用效果不明显。

D3应该大家都知道要用恢复时间较快的FR107。

R3和C2需取相对较小的值,

R3在VCC供电回路钟有一定的抗冲击和干扰的作用,但相对PWM线路来讲,其取值需相对较小,不大于10R,一般取2.2~4.7R。

C2取值不大于10UF,一般取4.7UF。

因为电源开启和负载切换时,VFB的电压会因C2的容量增大和R3的限流作用导致拉低,从而使输出产生电压尖峰。

若更严重得导致PSR延时检测开启而VFB电压仍未建立,输出的电压尖峰会更高。

 

3. 输出回路,即:C3,C7,D5,R11,LED1

R11和LED1是输出的假负载,为避免IC在空载进入间歇模式导致输出电压不稳定而设置的。

D5的作用是防止回授失效而设置的过压保护,一般取值为6.2V。

C3,C7不仅是输出滤波,而且需有足够的容量来防止PSR IC在延时检测未开启前输出电压不受控而过冲。

若容量不够,会导致输出电压过冲而被D5钳位,被D5钳位到6.2V后会导致反馈线圈的电压也上升,从而出现输出电压持续在6.2V左右,且有功率损耗,D5会严重发热,但不会马上损坏。

曾经有人把这个D5去掉了,测试发现电容容量小导致的过冲现象有,但过冲后的电压因为没有D5钳位而正常了,

结果因此我接到了一个200K的订单。

为什么呢?因为客户反映说用它对IPOD充电时,充了一会,IPOD没充进电,而IPOD的输入接口发烫严重,甚至变形。

分析原因为,产品上的D5取掉了,到IPOD内部在输入接口电源上有一个稳压管并联作保护,就出现了上面的电压被钳位的问题……

C3,C7的取值不仅与其ESR值有关,也与变压器漏感和PSR IC延时检测的时间有关。

目前有PSR IC厂商因其客户反映变压器要求过于严格或负载调整率差等问题讲IC内部延时检测时间加长到9uS,甚至15uS.

大家可以想象,通电15uS不检测,输出电压会升到多高?

一般都会冲到10多V,甚至20V……

这个过冲的电压的电流因为有Vsense的限制,不会很大,可以等效为一个尖峰来处理,最直接有效的方法是加大输出滤波电压容量和减小ESR值来吸收它。

使用一般的LOW ESR电容,建议使用2颗470UF的并联。

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PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计

PSR原边反馈开关电源设计之三——EMC设计技巧 

 

 

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2011-04-23 00:09

沙发,!

PSR对变压器要求设计比较精确!

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2011-04-23 00:15
@wuzhonggui
沙发,!PSR对变压器要求设计比较精确!

请看PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计

http://bbs.dianyuan.com/topic/671166

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2011-04-23 08:39
占位……
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2011-04-23 11:24
看帖不表态,谢绝站内信探讨。
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2011-04-23 12:12
@javike
看帖不表态,谢绝站内信探讨。

你感觉这篇帖子的内容和你的相比优缺点?

http://bbs.dianyuan.com/topic/578872

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2011-04-23 12:20
@lianghongce
你感觉这篇帖子的内容和你的相比优缺点?http://bbs.dianyuan.com/topic/578872

 
电源参数(7*1W LED驱动): 输入 AC 90-264V  输出:25.8V 0.3A
方案采用芯联半导体的CL1100(见附件)CL1100_CN 

从IC资料上可以看出Td/T=0.5 CS脚限制电压Vth_oc为0.91V FB基准为2V
占空比D取0.45 Vin取90V 整流管VF取0.9 最高开关频率取50KHZ 变压器用EE16,AE=19.3mm^2 VCC供电绕组电压取22V(考虑到不同串数LED的兼容性VCC绕组电压取得较高,但通常根据经验,取芯片最大值减去2v) 

 

1,计算次级峰值电流Ipks:
Io=(Td/T)*Ipsk/2
Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A

 

2,计算反射电压Vor:根据伏秒平衡
Vin*Ton=Vor*Td
Vin*Ton/T=Vor*Td/T
Vin*D=Vor*Td/T
90*0.45=Vor*0.5
Vor=81V

 

3,计算匝比N,
Vor=(Vo+Vf)*N
N=81/(25.8+0.9)=3.03

 

4,计算初级峰值电流(考虑到初级电流一部分在转换时的损耗,如吸收中的一部分损耗,磁芯损耗,输出电容损耗,次级铜损)初级电流损耗取输出电流的7%
Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424

 

5,计算初级电感量
Vin/L=ΔI/Δt DCM模式时ΔI等于Ipk
vin/L=Ipk/(D/f)
L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH

 

6,计算初级圈数Np,Ns(B取0.3mT)
NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TS
NS=NP/N=140/3=46.6TS  取47TS时反算47*3.03=142TS
NA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS

 

7,电压取样电阻
当供电绕组电压取22V时,FB基准为2V ,上下取样电阻正好为10比1,取6.8K和68K

 

8,电流检测电阻Rcs
Rcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15 用2.7并11欧电阻

 

9,二极管反压
=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V 取耐压200V的SF14

 

10,MOS耐压及 漏感尖峰取 Vlk75V
=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V 考虑到功耗选用2N60.

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2011-04-23 12:37
@lianghongce
你感觉这篇帖子的内容和你的相比优缺点?http://bbs.dianyuan.com/topic/578872

看了下:

他是以理论为出发点,讲得很详细;

我是以实际为出发点,注重的是产品实际设计。

而,他的计算方式是以DCM模式电源的方式,所以

有个问题他忽略了,就是延时检测对产品各处电流的影响,

这会造成计算出来的结果需要再结合样品细调。

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2011-04-23 12:41
@lianghongce
[图片][图片] 电源参数(7*1WLED驱动):输入AC90-264V 输出:25.8V0.3A方案采用芯联半导体的CL1100(见附件)[图片]CL1100_CN 从IC资料上可以看出Td/T=0.5CS脚限制电压Vth_oc为0.91VFB基准为2V占空比D取0.45Vin取90V整流管VF取0.9最高开关频率取50KHZ变压器用EE16,AE=19.3mm^2VCC供电绕组电压取22V(考虑到不同串数LED的兼容性VCC绕组电压取得较高,但通常根据经验,取芯片最大值减去2v)  1,计算次级峰值电流Ipks:Io=(Td/T)*Ipsk/2Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A 2,计算反射电压Vor:根据伏秒平衡Vin*Ton=Vor*TdVin*Ton/T=Vor*Td/TVin*D=Vor*Td/T90*0.45=Vor*0.5Vor=81V 3,计算匝比N,Vor=(Vo+Vf)*NN=81/(25.8+0.9)=3.03 4,计算初级峰值电流(考虑到初级电流一部分在转换时的损耗,如吸收中的一部分损耗,磁芯损耗,输出电容损耗,次级铜损)初级电流损耗取输出电流的7%Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424 5,计算初级电感量Vin/L=ΔI/ΔtDCM模式时ΔI等于Ipkvin/L=Ipk/(D/f)L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH 6,计算初级圈数Np,Ns(B取0.3mT)NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TSNS=NP/N=140/3=46.6TS 取47TS时反算47*3.03=142TSNA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS 7,电压取样电阻当供电绕组电压取22V时,FB基准为2V,上下取样电阻正好为10比1,取6.8K和68K 8,电流检测电阻RcsRcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15用2.7并11欧电阻 9,二极管反压=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V取耐压200V的SF14 10,MOS耐压及漏感尖峰取Vlk75V=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V考虑到功耗选用2N60.

以上的计算很详细,

我直接提出我的看法:

按实际来看,电流检测电阻用2.15R肯定小了点,

VCC供电取22V对EMC不利,

取样电阻的分配未考虑IC补偿功能的启动对实际输出电压的影响。

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lianghongce
LV.5
10
2011-04-23 12:58
@javike
看了下:他是以理论为出发点,讲得很详细;我是以实际为出发点,注重的是产品实际设计。而,他的计算方式是以DCM模式电源的方式,所以有个问题他忽略了,就是延时检测对产品各处电流的影响,这会造成计算出来的结果需要再结合样品细调。
你能不能让电感量直接能计算出来啊?大家没有实际调试过容易出问题。
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lianghongce
LV.5
11
2011-04-23 13:00
@lianghongce
你能不能让电感量直接能计算出来啊?大家没有实际调试过容易出问题。
还有就是你们两个的计算方法能否结合?
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wuzhonggui
LV.9
12
2011-04-23 13:01
@javike
看了下:他是以理论为出发点,讲得很详细;我是以实际为出发点,注重的是产品实际设计。而,他的计算方式是以DCM模式电源的方式,所以有个问题他忽略了,就是延时检测对产品各处电流的影响,这会造成计算出来的结果需要再结合样品细调。

延时是怎么样检测对产品的电流.

你的芯片现在是什么价格!

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2011-04-23 13:26
@lianghongce
你能不能让电感量直接能计算出来啊?大家没有实际调试过容易出问题。

反激式变压器电感量就不应该是算出来的,是需要调出来的。

各种误差的影响不说,就同型号不同厂商或不同材质的CORE设计出来的电感量实际也应该不一样。

之前我也曾经问过一个台北分公司的一位工程师他的变压器是怎么算的,

他说,谁要能把变压器完全算出来,那他这个牛就吹大了。

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2011-04-23 13:39
@wuzhonggui
延时是怎么样检测对产品的电流.你的芯片现在是什么价格!

延时是怎么样检测对产品的电流??

没看懂你说的什么?

PSR IC我用过几种哦,价格不一样的,而且这里不方便谈价格。

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wanwehua
LV.6
15
2011-04-23 14:20
跟着大师的脚步走!大师继续!!
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2011-04-24 02:12
@wanwehua
跟着大师的脚步走!大师继续!!

占位……

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2011-04-25 08:57
@javike
看帖不表态,谢绝站内信探讨。
哈哈  各种的感谢javike对电源网的支持~~~
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hhqdaniel
LV.4
18
2011-04-25 14:00
@lianghongce
[图片][图片] 电源参数(7*1WLED驱动):输入AC90-264V 输出:25.8V0.3A方案采用芯联半导体的CL1100(见附件)[图片]CL1100_CN 从IC资料上可以看出Td/T=0.5CS脚限制电压Vth_oc为0.91VFB基准为2V占空比D取0.45Vin取90V整流管VF取0.9最高开关频率取50KHZ变压器用EE16,AE=19.3mm^2VCC供电绕组电压取22V(考虑到不同串数LED的兼容性VCC绕组电压取得较高,但通常根据经验,取芯片最大值减去2v)  1,计算次级峰值电流Ipks:Io=(Td/T)*Ipsk/2Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A 2,计算反射电压Vor:根据伏秒平衡Vin*Ton=Vor*TdVin*Ton/T=Vor*Td/TVin*D=Vor*Td/T90*0.45=Vor*0.5Vor=81V 3,计算匝比N,Vor=(Vo+Vf)*NN=81/(25.8+0.9)=3.03 4,计算初级峰值电流(考虑到初级电流一部分在转换时的损耗,如吸收中的一部分损耗,磁芯损耗,输出电容损耗,次级铜损)初级电流损耗取输出电流的7%Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424 5,计算初级电感量Vin/L=ΔI/ΔtDCM模式时ΔI等于Ipkvin/L=Ipk/(D/f)L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH 6,计算初级圈数Np,Ns(B取0.3mT)NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TSNS=NP/N=140/3=46.6TS 取47TS时反算47*3.03=142TSNA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS 7,电压取样电阻当供电绕组电压取22V时,FB基准为2V,上下取样电阻正好为10比1,取6.8K和68K 8,电流检测电阻RcsRcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15用2.7并11欧电阻 9,二极管反压=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V取耐压200V的SF14 10,MOS耐压及漏感尖峰取Vlk75V=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V考虑到功耗选用2N60.

对于实际的市场化的产品EE16取B=0.3不保险

并且Vin取90有点不合实际

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szg001
LV.5
19
2011-04-26 15:42
@javike
占位……
好东东!
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2011-04-26 22:28
讲的不错,不顶不行
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框子
LV.4
21
2011-04-27 13:04

留名,以后再研究。

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zhijian1024
LV.6
22
2011-04-27 16:23
@框子
留名,以后再研究。
感谢版主,收藏了!
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tomkingwang
LV.4
23
2011-04-27 23:19
@javike
请看PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计http://bbs.dianyuan.com/topic/671166

占空,

看来楼主是:

最近比较忙……

若想看“PSR原边反馈开关电源设计之四——实机详图解说”就把3个帖子都顶起来,

是得多努力顶顶。开拓新思路!

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周兴
LV.1
24
2011-04-27 23:22
学习了!
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2011-04-28 08:50
@szg001
好东东!
学习
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ne5532
LV.7
26
2011-04-28 10:49
严重顶起,,这些都是工厂实际经验呀,比书上的好懂多了。。
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2011-04-28 13:31

顶帖得不够给力呀

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linyong2004
LV.5
28
2011-04-28 15:21
@javike
顶帖得不够给力呀[图片]

大伙顶起,楼主加油

期待第四贴!!!

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2011-04-28 15:27
@linyong2004
[图片]大伙顶起,楼主加油期待第四贴!!!

先去上个LAYOUT,3帖都满100帖后继续。

现在第一帖已经满了哦。

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miky1188
LV.6
30
2011-04-28 16:32
@javike
顶帖得不够给力呀[图片]
果然解惑!!!!!!!
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hqyzh
LV.6
31
2011-04-28 17:06
@miky1188
果然解惑!!!!!!![图片]
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