Flyback原边反馈(PSR)及多重模式(QR+CCM)控制器之应用_电压_反馈

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LD5523E2设计运用于网通产品可减少组件数对应产品小型化设计且可随意马虎更换副边反馈掌握方案。

1. Flyback副边反馈(SSR)及原边反馈掌握(PSR)背景解释

Flyback原边反馈(PSR)及多重模式(QR+CCM)控制器之应用_电压_反馈 Flyback原边反馈(PSR)及多重模式(QR+CCM)控制器之应用_电压_反馈科学

Flyback电路电压环反馈掌握分为副边(SSR)及原边(PSR)反馈电路，图1为SSR副边反馈电路，采取AP431内部的参考电压2.5V搭配外部反馈补偿电路调度，图2为PSR原边反馈电路，采取低级IC FB pin内部参考电压2V并搭配comp pin反馈补偿电路调度。

（图片来自网络侵删）

PSR原边反馈掌握特性

优点：电路组件少及本钱上风适用于小型化设计

缺陷：因电压反馈相应速率慢于动态负载，电压调度率相较SSR略差些

以PSR LD5523E2更换SSR LD5523解释

两套方案Pin-Pin可以直接更换，步骤解释如下

步骤1：移除二次侧431及光耦合器参考图1红圈

步骤2：Comp pin增加R C电路及输出加假负载参考图2红圈

图1：LD5523 SSR原边反馈掌握电路图

图2：LD5523E2 PSR副边反馈掌握电路图

2. Flyback SSR及PSR功能及保护差异

表1解释SSR及PSR功能及保护差异

表1：LD5523 SSR及LD5523E2 PSR功能比拟表

3. PSR LD5523E2特点

QR+CCM掌握(Mulit-mode controller)

QR+CCM掌握紧张对应能效DOE6及COC2的规范，当负载条件10%-50%操作在QR模式波谷切换降落切换丢失，负载条件75%-100%操作在CCM提升满载时的效率，相较于QR掌握的方案，QR+CCM掌握变压器可降落Bmax及提升利用率。

CCM操作频率75KHZ(低压输入)及65KHZ(高压输入)

低压输入CCM频率75KHZ设计可降落变压器磁饱和，高压输入系统操作在QR时可降落切换丢失提升效率

启动时调度Vcs_max限定变压器磁饱和(Adjustable start-up Vcs-max limit for Bsat)

当AC输入时低级的开关会供应最大的能量，使输出电压建立到设定的范围，此时为避免变压器有磁饱和的风险，调度CS pin串联电阻可以调度VCS_max level并限定能量。

低压输入输出电压纹波补偿功能(Output voltage ripple reduce at low line input voltage)

低压输入时，桥式整流后的高压电容之电压纹波会影响输出电压纹波，此电压纹波补偿紧张是在高压电容电压在波谷时进行补偿达到降落输出纹波功能。

OLP设计

SSR LD5523原边反馈OLP偏差约为+/-20%

OLP偏差参数：变压器电感+/-7%，电流检测电阻+/-1%，IC内部Vcs+/-4%，切换频率+/-8%

PSR LD5523E2副边反馈OLP偏差约为+/-8%：

影响OLP偏差参数：IC参数+/-7%及电阻+/-1%

4. LD5523E2功能运用解释

图3解释各Pin功能运用，以下功能为IC的特点解释个中保护功能包含输出过压保护(OVP)，输出过载保护(OLP)，副边二极管短路保护(SDCP)输入启动/输入欠压保护(AC Brown in/Brown out)，过温度保护(CS OTP)，波谷(QR)侦测等功能。

图3：LD5523E2 IC Pin脚功能运用

4.1 FB Pin运用解释

4.1.1 输出电压及线补设定

输出电压调度设定如图4解释：FB pin依据VFB正半周总韶光的40%为取样电压并已IC内部参考电压2V作比较，设计公式Vo=2×(1+(Ra/Rb))×(Ns/Na)-VF，设计需留神Vcc diode需采取快回答式的Trr<500ns

输出电压线补设定：

输出电压线补设定如图5解释：IC依据满载(IRATED)及OLP(IOLP)设定线损补偿的电流(ILC)

设计公式Vo=(2+ILC×(Ra//Rb))×(1+Ra/Rb)×(Ns/Na)-VF

案例解释：

参数设定变压器Np=69T，Na=12T，Ns=9T，FB pin Ra=200K，Rb=28K，IOLP=2.9A，IRATED=2A，VF=0.1

输出电压Vo=2×(1+(Ra/Rb))×(Ns/Na)-VF=2×(1+(200K/28K))×(9/12)-0.1=12.11V

输出电压线补Vo=(2+ILC×(Ra//Rb))×(1+Ra/Rb)×(Ns/Na)-VF=(2.1×8.14×0.75)-0.1=12.7V

图4：输出电压调度设计

图5：线损补偿电流(ILC)设计

4.1.2 AC Brown in/out，Buck OVP设定

当低级MOS导通时FB pin VFB为负半周时此电压为VDC×(Na/NP)。
个中，VDC为高压电容电压，此负半周电压除以FB pin上偏电阻Ra所得到的电流IFB，当VDC电压越高表示输入电压越高，当IFB电流高于IBNI时进行AC Brown in低于IBO时进行AC Brown out如图6 AC，其余IFB电流大于IBulkCap时IC进行Bulk OVP设定时进行保护。

AC Brown in/out/OVP打算办法：

图6：AC Brown in/out/Bulk Cap OVP设计

案例解释：

变压器参数设定NP=69T，Na=12T，Ns=9T，FB pin Ra=200K，Rb=28K，IOLP =2.9A，IRATED=2A，VF=0.1，打算结果

4.1.3 低压输入输出电压纹波补偿功能(Output voltage ripple reduce at low line input voltage)

电压纹波补偿功能设计公式

案例解释：

参数设定：变压器NP=69T，Na=12T，Ns=9T，FB pin Ra=200K，Rb=28K，IOLP=2.9A，IRATED=2A，

打算结果

VLLRC=Ra×IFBLLRC=200K×96uA=19.2V

Vdc=VLLRC×(NP/NW)=19.2V×(69/12)=110V(高压电容电压低于110V启动纹波补偿)

4.2 CS Pin运用解释

4.2.1 Over Load Proteciton(OLP)解释

OLP打算公式为IOLP=(NP/NS)×(ICC/RCS)如图7推导出来个中ICC=VCSM×(TDIS/TS)=0.25

个中ICC=0.25(IC内部参数+/-7%)，RCS(低级电流检测电阻+/-1)，变压器低级绕组圈数NP及次级绕组圈数NS

图7：OLP设计事理

4.2.2 启动时调度Vcs_max限定变压器磁饱和(Adjustable start-up Vcs_max limit for Bsat)

当AC输入时低级的开关会供应最大的能量，使输出电压建立到设定的范围，此时为避免变压器有磁饱和的风险，调度CS pin串联电阻可以调度VCS_max level并限定能量如图8解释。
调度CS pin外部串联电阻RSET设定调度Vcsmax的3个level于起机的条件如下，可利用以下公式打算变压器磁饱和Ics=Vcs/Rcs及Bmax=(Lp×Ics)/(Np×Ae)

图8：RSET设定Vcs_max

4.2.3 过温度保护(OTP)功能解释

CS OTP电路中二级管建议采取Trr<500ns如图9。
低级MOS关闭时CS pin增加平台电压，当此电压平台高于0.3V且坚持1ms之后IC进入保护模式，如图10解释。

图9：过温度保护(OTP)功能解释

图10：OTP CSpin动作波形

4.2.4 二极管短路保护功能(Secondary diode short protection SDSP)：

当安规进行短路及开路实验时，剖断标准以电源板不能冒烟冒火的征象，对付零件破坏无哀求，为了符合客户故障实验时不能有零件破坏包含低级MOS。

CS pin增加SDSP保护功能，当次级二极管短路时低级的电流会瞬间冲高，当CS pin电压超过1.2V且坚持4 Cycle时驱动会关闭，IC进入保护模式并限定能量，避免低级MOS破坏如图11解释

图11：二极管短路保护SDSP运用解释

问题案例解释

问题点：300Vac 12V/0A输出电压飘高问题

缘故原由：切换频率为393HZ触发到IC最小频率Fmin SPEC=300HZ-350HZ-400HZ