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PSR CV恒流原理

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yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-20 16:41:13
10问答币
PSR CC./CV的芯片如ACT361,它应用在LED灯的恒流原理是什么呢?是限流么?

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注意,我没说有LNK引脚,是这个系列命名LNK,它的反馈引脚也是FB。 资料我看了,和PI的LNK系列IC的控制原理是一样的。 我和你说下datasheet具体地方,你好好看下。 DSC_ACT361_Rev4_24DEC09_M.pdf里,第二页,引脚描述CS,那里给了电感电流峰值公式。第六页里给了输出电流公式。那个平方项就是IL峰值。然后和我在1楼给的公式一样,差别加个效率系数。你从这个公式就可以看出要保证vout和频率f成正比才能使Iout恒定。   & ...
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-20 18:00:09
 
不知道你这个ic和PI的LNK系列是不是类似的,按理应该是。
PSR恒流原理:首先工作在DCM,那么电感传输功率为0.5*IL^2*L*f, IL是电感电流,f是频率,L是电感。电感传输功率等于输出的功率Vo* IO。那么恒流的实现就是需要控制IC使输出电压与电感传输功率成正比。具体化就是与频率成正比,输出电压变为2倍,那么频率也变为2倍。而电感电流不变。通过这样来实现不同输出电压下的恒流的。
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-20 18:02:25
 
可PSR的芯片IC频率应该是固定的,按你的 理解 如果电压过低,频率就会过低,那么就会低于20K,可能电源就有声音了。
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-20 22:49:21
 
PI的LINK是PFM控制的,这个就是PSR控制的原理啊。频率变化范围是一个限制它应用范围的一个因素,要控制频率不低于20K,那么在选定一个参数后就只有大约4倍的电压控制范围。
你最好把你那个datasheet传上来,如果你不是PFM控制的,我很好奇它是怎样实现PSR的恒流的。
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-21 08:28:39
 
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-21 08:34:55
 
我的理解是 限制 IPK,来实现恒流的,就是恒压模式下的过流点,即峰值 就是 其恒流模式的电流值,至于电压范围 ,主要受 IC的供电电压限制,其在欠压和过压 范围内,都可以实现恒流。。至于输出电压变化,频率是否变化,我再实际测量一下,但在恒压模式我测试的是固定频率的。
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-21 10:25:58
 
你上传的附件没成功。直接在附件上传/浏览就可以了。
PI的lnk系列有两种模式,一种是恒流模式,要求是在输入输出电压变化时实现恒流;另一种是恒压模式,是输出电压达到某一芯片内部设定电压值时,进入PSM模式来实现恒压的,这个时候周期是不变的,只是会跳过一些周期。
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-21 10:29:58
 
DSC_ACT361_Rev4_24DEC09_M.pdf
ADN_ACT361_Rev0_30NOV09_W.pdf
ACT361 AC-DC_LED.pdf
请查看IC设计资料。那IC没LNK脚,倒是有FB侦测电压的脚
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-21 11:11:17
 
注意,我没说有LNK引脚,是这个系列命名LNK,它的反馈引脚也是FB。
资料我看了,和PI的LNK系列IC的控制原理是一样的。
我和你说下datasheet具体地方,你好好看下。
DSC_ACT361_Rev4_24DEC09_M.pdf里,第二页,引脚描述CS,那里给了电感电流峰值公式。第六页里给了输出电流公式。那个平方项就是IL峰值。然后和我在1楼给的公式一样,差别加个效率系数。你从这个公式就可以看出要保证vout和频率f成正比才能使Iout恒定。
第五页功能描述里,写了恒流是PFM调整频率来实现的。
所以这个PSR原理是一样的
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-21 11:13:28
 
http://www.21dianyuan.com/bbs/34639.html
你看下这个帖子也是讨论PSR的,在65楼和69楼我也说明了PSR的控制原理。不重复说了
你也可以搜索下PSR的其他贴子看看
eric.wentx
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版主
  • 2011-7-21 09:32:26
 
1楼的讲到点子上了,一个周期的功率来实现转换
小法
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LV8
副总工程师
  • 2011-7-21 11:38:47
 
TO 1楼,

1.一楼的能量传递公式里,应该把效率加入进去吧??
2.IC里Doff恒定,匝比恒定,输出电流才恒定~~~ (请拍砖!)

PS:楼主可以参考林工的帖子http://www.21dianyuan.com/bbs/18318.html
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-22 09:50:49
  • 倒数8
 
1是对的,不过要注意效率不是我们常说的系统的效率,这个效率是关于电感能量传递给输出过程中的损耗。这个损耗主要是变压器和整流二极管的损耗,而在不同应用下,这个损耗值会随着工作频率等进行变化,但大体来说,变化很小(这个需要大量实测来验证)。

2。不对,原因是只是一个周期内平均值isk=io。而在Toff时间内肯定不等了,前者大于后者。从基尔霍夫kcl角度,还有一个电流量是由电容充放电产生的(你的那个式子明显没注意到这个才得到的结论),只是在一个周期这个平均值为0.电容上的纹波反应了电容上的充放电。 从第二个能量角度,输入功率恒等于输出功率(忽略效率系数),而式子中的Ipk不变的,即isk不变,io也是不变的,当输出变化了,Doff必然会变化。
blueskyy
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总工程师
  • 2012-10-15 20:19:29
  • 倒数4
 
Vo* IO =0.5*IL^2*L*f,
=>Io= 0.5*IL^2*L*f/Vo
即使f和Vo成比例关系,Io还取决于IL^2*L ,Io该如何恒定?
blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2012-10-15 20:23:54
  • 倒数3
 
推测地考虑一下:
fs *L/Vo是个定量,不同的( L,Vo )下对应的 fs是不同的。
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-21 19:00:19
 
电源参数(7*1W LED驱动): 输入 AC 90-264V 输出:25.8V 0.3A
方案采用芯联半导体的CL1100从IC资料上可以看出Td/T=0.5 CS脚限制电压Vth_oc为0.91V FB基准为2V
占空比D取0.45 Vin取90V 整流管VF取0.9 最高开关频率取50KHZ 变压器用EE16,AE=19.3mm^2 VCC供电绕组电压取22V(考虑到不同串数LED的兼容性VCC绕组电压取得较高,但通常根据经验,取芯片最大值减去2v)

1,计算次级峰值电流Ipks:
Io=(Td/T)*Ipsk/2
Ipks=Io*2/(Td/T)=0.3*2/0.5=1.2A

2,计算反射电压Vor:根据伏秒平衡
Vin*Ton=Vor*Td
Vin*Ton/T=Vor*Td/T
Vin*D=Vor*Td/T
90*0.45=Vor*0.5
Vor=81V

3,计算匝比N,
Vor=(Vo+Vf)*N
N=81/(25.8+0.9)=3.03

4,计算初级峰值电流(考虑到初级电流一部分在转换时的损耗,如吸收中的一部分损耗,磁芯损耗,输出电容损耗,次级铜损)初级电流损耗取输出电流的7%
Ipk=Ipks*(1+7%)/N=1.2*(1+7%)/3.03=0.424

5,计算初级电感量
Vin/L=ΔI/Δt DCM模式时ΔI等于Ipk
vin/L=Ipk/(D/f)
L=vin*D/f/Ipk=90*0.45/50K/0.424=1.91mH

6,计算初级圈数Np,Ns(B取0.3mT)
NP=L*I/(AE*B)=1.91*0.424/(19.3*0.3)*10^3=140TS
NS=NP/N=140/3=46.6TS 取47TS时反算47*3.03=142TS
NA=NS*VA/(Vo+VF)=47*22/(25.8+0.9)=39TS

7,电压取样电阻
当供电绕组电压取22V时,FB基准为2V ,上下取样电阻正好为10比1,取6.8K和68K

8,电流检测电阻Rcs
Rcs=Vth_oc/Ipk=0.91/0.424=2.15 用2.7并11欧电阻

9,二极管反压
=Vin_max/N+Vo=264*1.41/3.03+25.8=149V 取耐压200V的SF14

10,MOS耐压及 漏感尖峰取 Vlk75V
=Vin_max+Vor+Vlk=373+81+75=529V 考虑到功耗选用2N60.

附上电流有效值计算器。方便计算线径和MOS导通损耗。

RMS.rar
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-21 19:03:16
  • 倒数10
 
、PSR有独到的优点,即可以恒流也可以限压(即CC、CV),它工作于DCM模式之下能方便控制(不是说
不能工作于CCM下,而是目前还没有明确的算法?)
2、在输出负载达不到额定电流值时,CV起作用,而CC不起作用,CV限压通过芯片的CV脚外接分压电阻限定
辅助绕组的电压上限而间接限定了输出电压的上限来达到目的;在输出负载达到额定电流值时,CC起作用,
CV起限压作用(与次级恒流限压原理相同),而CC的恒流值只与初级电流峰值Ipk和次级整流管导通时间占空比
Td有关。依楼主的理解,Td为芯片资料提供的固定值(有些资料没有直接给出,像仙童的,但也间接给出了!),
可查资料;而Ipk由CS脚接的电阻相关,由Ipk=Vth/Rsense可求得(Vth由资料提供)
3、输出负载发生变化时,例如从1LED变成2LED,由于Ipk与Td都不变和L都不变,由P=1/2*Ip*Ip*L*f可知,芯片
开关频率f要增加才能达到恒流的结果!而占空比D应该保持不变(查了OB2535的资料,里面说了,当工作于CC模式
时,芯片工作于PFM模式,而在轻载时,工作于PWM模式,PFM的意思就是D不变而改变频率,这大家都知道,请问有人见
过CC模式下工作于PWM的芯片吗?)
4、输出电压发生变化时,例如从220V变成110V,由L*Ipk=Vin*Ton=Vin*D*f可知,Vin变小了,D不变,Ipk、L不变,所以
频率f要增大,因此楼主说了,变压器要有一个最高频率的限制,这个频率的最大值,也就是芯片频率的最大值应在最低
输入电压和最高负载的时候(参考第3点说的),因此变压器要设计在最低输入电压,最高负载的时候达到最大频率!
5、对于批量生产与恒流值的线性问题,涉及到本身芯片与外围电阻元件的精度影响较大,同时也跟CS脚处的干扰有关,在CS
脚处的电阻需并一个小电容;同时变压器的批量电感值的差异也造成了较大的恒流值不同。楼主还总结到,VCC供电采用
1N4007会比FR107恒流效果好,原因是干扰问题!(详细的我没想懂到底是怎么个干扰法?意思是VCC供电的电压纹波情况会
对恒流产生影响吗?那这样的话,辅助绕组绕最里面与绕最外层,即与次级的耦合程度是否也会影响?)
6、对于效率的说法,感觉各位说出来的效率差别好远,请求最主要的影响因素是什么?输出电压?变压器?
谢谢~
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-21 19:04:43
  • 倒数9
 
电感容差补偿和输出电压反馈的采样都是通过FB引脚,这两个都是调节的频率。具体说,是采用分时复用的思想,就是不同时间段,FB引脚采样不同的东西,采样结果用于不同的反馈。在开关导通时,进行电感容差补偿的采样,由DCM公式,dI/dt=V/L,即电感L=Vdc*Ton/I, I是电感电流,是流限比较器部分确保电流峰值是不变的。即电感L与Vdc*Ton成正比。所以开关导通时,副边绕组(是这么叫吧)即Ra接的变压器端电压与VDC成比例,这个电压为负的几十V,此时FB引脚为负50mV左右。芯片里采样电路实现采样Vdc*Ton,这个结果用于改变振荡器频率。(DCM功率P=0.5*I^2*L*f.)
采样输出电压是在Toff阶段(将DCM分成Ton,Toff,Tdelay三个时间段),这时Ra接的变压器端电压正比与输出电压VO,将这个采样结果也是用于改变振荡器频率。
高低电压补偿?是说VDC的变化吗,强调下DCM功率P=0.5*I^2*L*f.当VDC变化时,首先电感峰值电流I是不会变的,由上面L=Vdc*Ton/I,VDC变为0.5倍,那么Ton变为2倍,此时Vdc*Ton没变,那么和VDC不变前的电感容差对频率影响是一样的,即f不变,所以VDC变化,功率不变,输出平衡点没变
bean321
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初级工程师
  • 2011-7-22 10:58:50
  • 倒数7
 
1.从能量角度计算,你就会发现在CCM下实现电流恒定难。CCM电感一个周期传输功率P=0.5*IPK^2*L-0.5*IOL^2*L,那么还是输入等于输出功率p*f=VO*IO。当VO增加,f也应该增加,f增加在CCM,Toff减小,那么电感电流不容易控制回到原来平衡点IOL。(这个要好好分析下,控制成正比例不容易)
2.其实就是建立平衡点的问题。你的理解不对。首先,频率正比于Vo,所以这是个正反馈的环路,注意一般环路是负反馈建立平衡点的。这个PSR环路的特定要借助负载来建立平衡点。频率正比于Vo,即输入功率增加正比于VO,而输出功率随着VO增加是怎样变化的呢?因为是恒流模式,所以输出功率PO=VO^2/IO,所以输出功率是输出的平方项,所以建立平衡点是这样的:当输出从零开始上升,输入功率大于输出,输出电压不断上升,但是输出功率增加速度快于输入,本质就是两条斜率不同的上升线,上升斜率大的初始点低,他们必然会相交,这个交点就是平衡点。如果是空载,那么输入功率大于输出,一直到输出电压到达IC内部设定的PSM电压值,进去psm.
其他的看其他人的回答
yoko1122
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LV6
高级工程师
  • 2011-7-22 11:10:38
  • 倒数6
 
PSM是什么概念?
这内部框图里如何体现呢,是电流修正这块么?
bean321
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LV4
初级工程师
  • 2011-7-22 11:24:45
  • 倒数5
 
我查过PSR是primary side regulator的缩写。翻译成原边调整器。我理解是通过对变压器的原边(初级)控制来实现对整个系统的控制。对比其他的控制,想ACDC的电压控制型,大多是在次级用TL431来实现稳压的,像DCDC的LED驱动,也是在输出那里用恒流来驱动LED,也就是其他控制都是在输出级控制输出,这个只是采样输出信号来改变初级,而不直接控制输出。
框图的话,你从流限控制可以看出IL是不变的,式子你前面也写了。所以在知道是DCM模式,你还可以控制的就只有频率f了。嗯,这里是通过电流修正这个模块来实现的,电流修正改变的是RC振荡器的充电电流,所以它用了电流修正来描述。
yinzhihong20
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LV6
高级工程师
  • 2012-10-29 21:58:24
  • 倒数2
 
努力学习
zhyzh1990
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本网技师
最新回复
  • 2013-4-7 17:19:05
  • 倒数1
 
这么好的贴竟然没人顶,天理何在?
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