【專家貼】開關(guān)電源芯片輸出電壓調(diào)整率的技術(shù)揭秘

輸出電壓調(diào)整率是開關(guān)電源的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在高壓浮地Buck、高壓浮地Buck-boost、原邊反饋Flyback等拓?fù)鋺?yīng)用中，由于輸出電壓不能被控制芯片直接采樣，輸出電壓調(diào)整率受電源系統(tǒng)參數(shù)影響顯著，避免知其然而不知其所以然，這對(duì)電源應(yīng)用工程師是一個(gè)難點(diǎn)。

電源工程師如何從芯片原理入手提高電源間接采樣方式下的輸出電壓調(diào)整率呢？電源控制芯片是如何對(duì)開關(guān)電源的輸出電壓間接采樣及穩(wěn)壓？本期，芯朋微技術(shù)團(tuán)隊(duì)將為各位粉絲逐一揭曉，并分享應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)干貨。

01、如何改善高壓非隔離架構(gòu)的

     輸出電壓調(diào)整率？

大家首先要了解在DCM工作模式下，高壓浮地Buck工作模態(tài)包括：勵(lì)磁模態(tài)、消磁模態(tài)和振蕩模態(tài)。

 勵(lì)磁模態(tài)[t0,t1] 

    消磁模態(tài)[t1,t2] 

振蕩模態(tài)[t2,t3]

關(guān)鍵點(diǎn)工作波形

在消磁期間[t1,t2]，由于D1導(dǎo)通，VDD和Vo共地，Vo可以通過VDD真實(shí)反饋：

備注：VF1和VF2分別為D1和D2的正向壓降在振蕩期間[t2,t3]，由于D1截止，Vo不能通過VDD直接反饋，Vo向負(fù)載供電，VDD向控制芯片供電，如果Cvdd和Co的放電速率相等則VDD可以間接反饋Vo。

此類浮地Buck架構(gòu)，控制芯片通過VDD電壓間接采樣輸出電壓，閉環(huán)調(diào)節(jié)Buck變換器能量使得輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。而浮地Buck-boost架構(gòu)，輸出電壓間接采樣及穩(wěn)壓原理相同，不再贅述。

實(shí)戰(zhàn)技巧

對(duì)于芯朋微PN8034、PN8016、AP8506等非隔離高壓芯片，為提高輸出電壓調(diào)整率，建議如下：

1. 由公式（1）式可知，可通過調(diào)整D1和D2正向壓降來微調(diào)輸出電壓穩(wěn)態(tài)值；

2. 不同負(fù)載下，輸出電容的放電速率變化較大，為改善輸出電壓負(fù)載調(diào)整率，供電電容放電速率建議為0.5～2倍的輸出電容滿載放電速率。

02、如何改善原邊反饋反激架構(gòu)的

       輸出電壓調(diào)整率？

在DCM工作模式下，原邊反饋反激電源的典型電路及工作波形如下：

典型電路圖

關(guān)鍵點(diǎn)工作波形

在消磁期間[t1,t3]，D1導(dǎo)通后變壓器被輸出電壓Vo鉗位，折射到VFB的電壓為：

備注：VF1為D1的正向壓降

控制芯片在消磁期間對(duì)VFB電壓進(jìn)行脈沖采樣及保持，則可以獲取到輸出電壓信息，為了避免變壓器漏感振蕩對(duì)輸出電壓采樣的影響，芯片的采樣保持點(diǎn)需避開[t1,t2]區(qū)間。

實(shí)戰(zhàn)技巧

對(duì)于芯朋微PN8370、PN8680、PN8390、PN8575等PSR芯片，為提高輸出電壓調(diào)整率，建議如下：

1. 為了避免漏感振蕩對(duì)輸出電壓間接采樣的影響，RCD吸收電路的串聯(lián)電阻Rrcd建議大于100Ω，F(xiàn)B腳并聯(lián)電容CFB建議大于33pF；

2. 為了減小VDD回路對(duì)輸出電壓間接采樣的影響，D2建議用快管，Rvdd建議大于4.7Ω；

3. 變壓器設(shè)計(jì)合理，最小消磁時(shí)間Tdmg_min務(wù)必大于2us(推薦大于2.5us)，利于芯片內(nèi)部的采樣和保持(S/H)運(yùn)算。

備注：其中Vcs_min為芯片CS腳的最小基準(zhǔn)電壓

03、典型應(yīng)用案例

浮地Buck智能wifi排插應(yīng)用案例

5V250mA Buck 非隔離方案

浮地Buck-boost智能家電應(yīng)用案例

12V300mA Buck-Boost 非隔離方案

原邊反饋Flyback網(wǎng)通適配器應(yīng)用案例

12V1.5A 適配器應(yīng)用方案

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