在低成本電子產品的殘酷世界中,多輸出反激式電源具有幾個市場優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括:固有的可靠性(更少的組件意味著更少的故障機會)、良好的外形尺寸(對于給定的輸出功率而言尺寸更?。┖偷统杀?。
不幸的是,多輸出反激式電源也存在一些缺點,包括增加的開關功率損耗和較差的交叉調節(jié)。與初級側類型控制器 (PSR) 反激式相關的另一個缺點 是控制器難以確定要控制哪些輸出,這可能會導致 大的 輸出紋波或系統(tǒng)不穩(wěn)定。
在家庭自動化、機頂盒的備用電源甚至洗衣機等終端產品中,PSR(例如 TI 的UCC28722 和UCC28911)可用于多輸出設計,本文將介紹用于實現(xiàn)此目的的簡單電路。
UCC28722反激電源控制器無需使用光耦合器即可提供單獨輸出的恒定電壓(CV)和恒定電流(CC)輸出穩(wěn)壓。此器件處理來自一次側電源開關和輔助反激式繞組的信息,以對輸出電壓和電流進行精確控制。
可動態(tài)控制工作狀態(tài)并定制調制配置文件,支持在所有負載條件下高效運行,并且不會影響輸出瞬態(tài)響應。
UCC28722所采用的控制算法使得工作效率符合甚至超過現(xiàn)行標準。輸出驅動接口與雙極型晶體管功率開關相連實現(xiàn)了低成本轉換器設計。帶有谷值開關的斷續(xù)導通模式(DCM)減少了開關損耗,調制開關頻率和一次側峰值電流振幅(FM和AM)可在整個負載和線路范圍內保持高轉換效率。
此控制器的最大開關頻率為80kHz,并且一直保持對變壓器內峰值一次側電流的控制。輸出過壓和過流以及輸入欠壓保護特性有助于抑制一次側和二次側應力分量。此外,UCC28722可通過設定外部電阻來補償電纜中的壓降。
圖 1:具有獨立纏繞雙次級的雙輸出反激式。
圖 1 顯示了實現(xiàn)雙輸出反激式轉換器的最簡單方法。漏感 Lk1 會引起隨負載變化的交流電壓降,并導致交叉調節(jié)誤差。Lk1 可以降低,如圖 2 所示。
圖 2:具有次級交流堆疊的雙輸出反激式
如圖 2 所示,疊加輸出會導致泄漏 Lk3 的值顯著降低。
Lk3 小于 Lk1,因為匝數 N3 小于 N1。
通過強制 VOUT1 與 VOUT1 共享流經 D2 的電流,可以進一步改善交叉調節(jié),如圖 3 所示。
圖 3:具有直流堆疊次級的雙輸出反激式
圖 3 中的電路可與光耦合器型反饋控制器或 PSR 型控制器一起使用。下一節(jié)將介紹如何設計具有多個輸出的 PSR 控制器。
圖 4:圖 1 或圖 2 電路的檢測電壓
PSR 型控制器在輸出二極管停止導通的同時對輸出電壓進行采樣。
圖 1 或圖 2 的變壓器配置將產生如圖 4 所示的感測電壓波形形狀。
· 當最輕負載的輸出停止導通時,波形中的輕微電壓階躍發(fā)生在時間 T1。
· 當更重負載的輸出停止導通時,T2 時刻出現(xiàn)下降。
· T1 相對于 T2 的位置隨負載而變化。
PSR 控制器的困難在于它需要確定負載最重的二極管何時停止導通??刂破鲀鹊牟蓸悠餍枰雎?T1 時刻的電壓,并測量 T2 時刻的電壓。如果在錯誤的時間對電壓進行采樣,則會輸出隨負載變化的電壓誤差。
對于圖 3 的電路,當輕負載輸出軌停止導通時,檢測電壓沒有明顯下降。輔助波形如圖 5 所示。
圖 5:圖 3 電路的檢測電壓
這將導致可靠且一致的電壓采樣,并且兩個輸出都將得到很好的調節(jié)。
下面的圖 6 和圖 7 顯示了使用TIDA-00618參考設計獲得的負載調節(jié)率
這是一款基于UCC28911的雙輸出 +12V、+5V 500mA 反激式轉換器。
圖 6:5V 負載調節(jié)
圖 7:12V 負載調節(jié)
TIDA-00618參考設計提供了非常好的交叉調節(jié)性能,并且確實類似于基于光耦合器的設計。