【经验】解析反激变换器PWM的电压控制与电流控制
本文东科半导体将针对反激变换器PWM的电压控制与电流控制展开介绍，希望给工程师们带来帮助。
反激式变换器原理
典型的单端反激变换式开关稳压电源的原理图如图1所示。本设计中开关管的门极信号由PWM提供。所谓单端，即指转换电路的磁芯仅工作在其磁滞回线的一侧。所谓反激，系指当晶体管导通时，在初级电感线圈中储存能量，当晶体管截止时，初级线圈中储存的能量再通过次级线圈释放给负载。当开关管S被控制脉冲激励而导通时，输入电压Vi便施加到高频变压器T的原边绕组LP上。由于变压器T副边的整流二极管D反接，因此副边绕组LS没有电流流过；当S截止时，绕组LS上的电压极性颠倒，二极管D被正偏，S导通期间储存在T中的能量便通过D负载释放。由于这种电路在开关管导通期间储存能量，因此在开关管截止期间才向负载传递能量。高频变压器在工作中除了起变压作用外，还相当于一个储能用的电感，因此也有人称之为“电感储能式变换器”或“电感变换器”。单端反激式开关电源电路是成本最低的一种。它可以达到输入与输出部分隔离，还可以同时输出几路不同的电压，有较好的电压调整率。但其输出纹波电压较大，负载调整率较差，适用于相对固定的负载。
图1 反激变换器工作原理简图与原、副边电流(CCM)波形示意图
电压控制型PWM原理
电压控制模式只有一个电压环，设计起来相对比较容易，其产生PWM波的原理相对来说比其它的控制模式要简单一些。电压型控制的最大特点就是误差信号被输入到PWM比较器，与震荡器产生的三角波进行比较。电压误差信号升高或降低使输出信号的脉宽增大或减小。
图2 电压控制型PWM原理图
电压控制型PWM原理如图2所示。反馈电压Vo'输入误差放大器的反向端与基准电压Vref进行比较，产生一个误差电压VE，作用于PWM比较器，与控制芯片内部振荡器产生的幅值固定的锯齿波Vr进行比较产生占空比可调的PWM信号，控制功率开关管S。它的自动稳压调节的实现完全是靠反馈即误差放大器来实现，当负载电流减小或直流输入电压升高时，都会引起输出电压的升高，这时系统的反馈电压增大，控制信号减小，使得输出的脉宽变窄，从而使得输出电压降低，反之亦然。
电流控制型PWM原理
电流控制型开关电源是针对电压控制型的缺点应运而生的。所谓电流控制型，就是在脉宽比较器的输入端将电流采样信号与误差放大器的输出信号进行比较，以此来控制输出脉冲的占空比，使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化。电流型PWM除保留了电压控制的输出电压反馈控制部分外,又增加了一个电流反馈环节，是一个电压、电流双闭环控制系统。与电压控制型开关电源比较,电流控制型开关电源具有更好的电压调整率和负载调整率，而且系统的稳定性和动态特性会有明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路简单可靠，是开关电源较为理想的工作方式。
图3 电流控制型PWM原理图
图3为电流型控制PWM原理图，由图可知，时钟信号使PWM锁存器置位，开关管导通。其中有两个控制环路。第一是从输出电压取样，并反馈至误差放大器，与基准电压Vref比较后产生误差电压VE。第二是利用开关管S漏极串联的取样电阻Rs，将开关变压器初级的电流Ii变换为相应的电压值Vs，并反馈至电流比较器，与误差电压比较后产生占空比可调的PWM信号，使PWM锁存器复位，开关管截止。
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东科半导体AC-DC转换器选型表
本表提供东科半导体AC-DC转换器选型，包含Topology、Standby Power、Output Power、GaN FET BV/Rdson、fMAX、VDD Range六大参数可供选择。
|
产品型号
|
品类
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Topology
|
Standby Power
|
Output Power
|
GaN FET BV/Rdson
|
fMAX
|
VDD Range
|
|
DK8710AD
|
AC-DC转换器
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AHB
|
<50mW
|
100W
|
HS 700V/480mΩ+LS 700V/480mΩ
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800KHz
|
-0.3~27V
|
选型表 - 东科半导体 立即选型
东科半导体电源管理IC选型表
东科半导体电源管理芯片：Topo-logy：Flyback-QR/Flayback；待机功率最低：＜0.3W；AW电压：650/680/700/850W
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产品型号
|
品类
|
类型
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Character
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Topo- logy
|
Standby Power（mW）
|
Output Power
|
SW Voltage（V）
|
Operating frequency
|
Package
|
VCC Operation Voltage
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|
DK2649PA
|
电源管理芯片
|
SSR
|
Low Standby-Power Off-line PWM Converter
|
Flyback
|
<75mW
|
15W
|
650V
|
Variable
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DIP8
|
9V-34V
|
选型表 - 东科半导体 立即选型
JBZ8301 42V隔离式反激变换器
描述- JBZ8301是一款低功耗隔离反激式转换器，适用于2.7V至42V的宽输入电压范围，输出功率可达6W。该产品具有集成65V/1.2A DMOS开关、低静态电流、内置软启动和补偿功能，以及输出短路和过温保护。它适用于隔离电源、仪器供电、辅助电压供应等应用。
型号- JBZ8301,JBZ8301S5
针对离线式反激变换器的高性能电流模式次边反馈控制芯片ME8224，待机功耗＜75mW，满足6级能效
ME8224是MicrOne推出的一款针对离线式反激变换器的高性能电流模式次边反馈控制芯片，芯片具有低至μA级别的启动电流和极低的待机功耗，在满足6级能效的同时，ME8224还具有包括BURST、DPWM、PFM和PWM在内的多种工作模式。
东科半导体SR同步整流芯片选型表
东科半导体SR同步整流芯片：Topo-logy：PSR/SSR；工作电压：5/5.1/5.5/7.6V；操作模式：DCM/QR/CCM
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产品型号
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品类
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BV（V）
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RDS(on)(mΩ)
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Topo-logy
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VDD Operation Voltage（V）
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Output Power（V，A）
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Operating Mode
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Package
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DK5V45R05VL
|
SR同步整流芯片
|
45V
|
5mΩ
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PSR/SSR
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5.1V
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5V,5A
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DCM/QR/CCM
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TO-252
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选型表 - 东科半导体 立即选型
ME8128 离线 QR GaN 反激变换器
描述- ME8128是一款集成GaN的高性能隔离离线反激式变换器，具备准谐振（QR）工作模式，通过QR控制提高效率并降低开关损耗。最高支持170KHz工作频率，具有绿色节能模式和打嗝模式，降低空载待机功耗，并优化EMI性能。拥有完善的保护功能，确保系统可靠工作。
型号- ME8128AN8EG,ME8128,ME8128XXG
【产品】东科半导体推出的高性能同步整流器DK5V100R20S，集成100V/20mΩ NMOS，具有超低VF特性
东科半导体推出的一款高性能同步整流器DK5V100R20S(20mΩ/100V)，器件只有A-K两个功能引脚，分别对应肖特基二极管PN管脚。芯片内部集成了100V功率NMOS管，可以大幅降低传统肖特基二极管导通损耗。
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东科半导体VL系列同步整流芯片引脚布局简洁，易于集成，可替代或升级市场上的肖特基整流二极管，可为反激PSR和SSR应用带来了一系列优势。该系列芯片具有极低的正向电压降（VF值）和温升，内置多功率MOS管，适用于CCM、DCM和QR多种工作模式，以满足各种应用需求。同时，它还内置储能电容和自供电线路，实现了自驱动需求，无需外接电源，从而提高了系统的稳定性。
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授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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