反激電源管理芯片開機影響因素及改善措施
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關于反激電源開機,著重分析SSR與PSR電源管理芯片的啟動控制方式對開機延時時間、上升時間、輸出電壓過沖等開機指標的具體影響及改善措施。
開機指標定義:
開機延時時間Td:從輸入電壓Vac(t)接入到輸出電壓Vo建立所需要的時間,開機延時時間一般需要小于3秒。
輸出電壓上升時間Tr:輸出電壓從10%上升到90%所需的時間。
輸出電壓過沖: (Vomax-Vo)/Vo,需要小于10%限制。
開機延時時間與芯片啟動方式:
芯片啟動方式包括高壓啟動、橋前電阻啟動、橋后電阻啟動三種, 其決定了開機延時時間,并影響待機功率,對比如下表所示。
上升時間及過沖與芯片控制方式:
芯片控制方式通常包括CV控制、CC+CV控制,輸出電壓上升時間及過沖在不同控制方式下表現迥異。
CV控制:SSR架構一般采用CV控制,簡化圖如下,可見電壓環誤差量經PI調節后為原邊開關管電流提供峰值電流參考Ipref 。
在啟機瞬態時,由于Vo尚未建立, 誤差量最大, 若不限制(軟啟動) Ipref 達最大值,可視為最大功率啟動。因而CV控制對開機指標的影響:上升時間最短,輸出電壓過沖受開環傳遞函數穿越頻率限制。
改善措施:為減小開機應力,控制芯片會加入幾ms軟啟動,在軟啟動時間內 Ipref 不受電壓環誤差影響,分多個臺階逐步上升,導通時間緩慢增加:
(其中LP 為變壓器初級感量,Vg 為整流后電壓)
CC+CV控制:PSR架構一般采用CC+CV控制。如下圖所示,在啟機階段,輸出電壓尚未達到設定值時,誤差量較大,因此CC環起作用,當輸出電壓達到設定值后,CV環接管。
可見CC+CV控制啟動階段等價為恒流源 Io 對輸出電容Co 及負載Ro 充電:
因而CC+CV控制對開機指標的影響:上升時間長,輸出電壓無過沖。
改善措施:為縮短上升時間,芯朋微第四代PSR產品(如PN8395系列)在輸出電壓建立之前以最大功率啟動,從而將上升時間壓縮在數十ms以內,解決了傳統PSR控制的不足:功率越大,上升時間越長。
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