基于AC/DC控制芯片的原邊反饋技術(shù)

原邊反饋AC/DC控制技術(shù)是近10年發(fā)展起來(lái)的新型AC/DC控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的副邊反饋的光耦加431的結(jié)構(gòu)相比，最大的優(yōu)勢(shì)在于省去了這兩個(gè)芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節(jié)省了系統(tǒng)板上的空間，降低了成本并且提高了系統(tǒng)的可靠性。在手機(jī)充電器等成本壓力較大的市場(chǎng)，以及LED驅(qū)動(dòng)等對(duì)體積要求很高的市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

在省去了這一組元器件之后，為了實(shí)現(xiàn)高精度的恒流/恒壓（CC/CV）特性，必然要采用新的技術(shù)來(lái)監(jiān)控負(fù)載、電源和溫度的實(shí)時(shí)變化以及元器件的同批次容差，這就涉及到初級(jí)（原邊）調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)。

初級(jí)調(diào)節(jié)的原理是通過(guò)精確采樣輔助繞組（NAUX）的電壓變化來(lái)檢測(cè)負(fù)載變化的信息。當(dāng)控制器將MOS管打開(kāi)時(shí)，變壓器初級(jí)繞組電流ip從0線性上升到ipeak，公式為

表示，其中VCS是CS腳上的電壓，其他參數(shù)意義如圖1所示。這是恒壓（CV）模式的工作原理。

其中C1是一個(gè)小于0.5的常數(shù)，VCSLMT是CS引腳限壓極限值。

在使得去磁時(shí)間與開(kāi)關(guān)周期的比例保持一個(gè)常數(shù)后，輸出的電壓和電流就都與變壓器的電感值無(wú)關(guān)了，因此在實(shí)用層面上降低了應(yīng)用方案對(duì)同批次電感感值一致性的要求，從而降低了大規(guī)模生產(chǎn)加工的成本。

與此同時(shí)，原邊反饋系統(tǒng)還會(huì)面臨線纜壓降的問(wèn)題。因?yàn)橄到y(tǒng)不是直接采樣輸出端（次級(jí)繞組整流后）的電壓，而是通過(guò)采樣輔助繞組的去磁結(jié)束點(diǎn)的電壓來(lái)控制環(huán)路反饋的，因此，當(dāng)輸出線較長(zhǎng)或者線徑較細(xì)時(shí)，在負(fù)載線上會(huì)存在較大的內(nèi)阻（例如在充電器方案中）。在負(fù)載電流變化較大的情況下，輸出線的末端電壓也會(huì)有較大變化。在CV模式下，這種變化在某些場(chǎng)合是不能接受的，因此，原邊反饋驅(qū)動(dòng)芯片還應(yīng)該提供對(duì)線纜壓降補(bǔ)償?shù)墓δ?，這個(gè)功能通常是通過(guò)在INV腳上拉一個(gè)小電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)預(yù)估補(bǔ)償值來(lái)調(diào)節(jié)連接在INV腳上的分壓電阻的總阻值（分壓比例不變），從而補(bǔ)償不同負(fù)載線型和負(fù)載大小帶來(lái)的線纜壓降，以維持CV曲線的水平性（如圖2中的CV曲線）。

此外，一款好的原邊反饋AC-DC控制器還應(yīng)該具備優(yōu)秀的EMI特性，對(duì)于傳導(dǎo)和輻射這兩方面的干擾都應(yīng)該盡可能降低，目前常見(jiàn)的做法是采用抖頻技術(shù)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)柔化技術(shù)。抖頻技術(shù)是指在開(kāi)關(guān)頻率的基頻基礎(chǔ)上引入一個(gè)小幅度的頻率變化值，以此來(lái)降低在開(kāi)關(guān)頻率點(diǎn)上的頻譜能量強(qiáng)度，優(yōu)化EMI特性。而驅(qū)動(dòng)信號(hào)柔化技術(shù)則是指將驅(qū)動(dòng)MOS管柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開(kāi)啟沿（上升沿）變得比較平滑，以減小MOS管開(kāi)啟瞬間的能量傳導(dǎo)和輻射，從而進(jìn)一步優(yōu)化EMI特性。

芯聯(lián)半導(dǎo)體推出的CL1100就是一款具備初級(jí)（原邊）調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)的原邊反饋AC-DC控制器，并且具有多種保護(hù)功能，例如軟啟動(dòng)、逐周期的過(guò)流保護(hù)（OCP）、CS采樣端前沿消隱（LEB）、以及過(guò)壓保護(hù)（OVP）和欠壓保護(hù)（UVLO）。實(shí)測(cè)的CL1100的恒壓/恒流特性曲線如圖3所示，該芯片可將恒壓/恒流精度都控制在±3%之內(nèi)。

本文小結(jié)

隨著小功率隔離AC-DC的應(yīng)用向更低成本及更小體積的趨勢(shì)發(fā)展，原邊反饋的AC-DC控制芯片應(yīng)運(yùn)而生。為了滿足高精度的恒流和恒壓應(yīng)用要求，原邊反饋控制芯片采用了初級(jí)（原邊）調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)。這些技術(shù)的采用保證了原邊反饋的AC-DC控制芯片對(duì)于應(yīng)用電源范圍，不同特性的負(fù)載以及元器件批次容差都具有了很強(qiáng)的適應(yīng)性，因而成為一種可以廣泛應(yīng)用于不同場(chǎng)合的控制技術(shù)。