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反激的PSR与SSR控制技术解析及优劣

前言

反激变换器的电源芯片分为两类控制，即：原边反馈控制器（Primary Side Regulator，PSR）；副边反馈控制器（Secondary Side Regulator，SSR）。在反激变换器中，PSR技术是利用变压器的辅助绕组来反映副边绕组的电压信号。辅助绕组和副边绕组电压与变压器的匝比成正比，副边线圈电流下降到零时，副边输出电压等于副边线圈上的电压，采样该电压信号作为反馈信号，由控制芯片处理后得到MOS管的驱动信号，其开通时间决定了电感所储存的能量，从而也影响副边绕组输出电压，经过这个反馈过程最终得到稳定的输出电压。SSR技术是发展较早的反激电源控制技术，通过对输出电压采样实现输出电压的控制。与PSR技术相比，SSR技术需要额外增加光耦和TL431等元器件，其中TL431实现输出电压检测，检测的结果通过光耦以电流的形式反馈回原边，实现对输出电压的控制。

1 概述

2 PSR与SSR技术解析及优劣

3 PSR与SSR技术电源芯片

4 参考资料

1 概述

反激电路是最常见的变换器拓扑之一。其优势在于电路结构简单、设计方便及具竞争力的尺寸、成本、效率比、可靠性，在100W以内应用非常广泛。PSR控制与SSR控制技术原理如图1所示。PSR控制：实际中，芯片供电需要VCC支路，辅助绕组与原边供地，而辅助绕组电压与副边输出绕组电压和匝比相关，因此，通过控制辅助绕组从而使输出电压稳定。该技术可以减少电源的元器件，输出调节比较粗略，大多数PSR控制芯片包括补偿电路，这样可以简化设计。原理图见图1a。若输出需要精确的控制，则需要采用SSR技术，该方法通过直接检测输出电压，由误差放大器和光耦将反馈信号以电流的形式传到原边，从而在不破坏原边与副边电气隔离的情况下完成信号的传输。原理图见图1b。即使副边有多个输出，该种控制可以使输出各支路电压更精准，精确的原因是副边多绕组之间的交叉调整率比原边和副边绕组的交叉调整率更容易实现，同时副边调节还可以采用不同的技术来优化调节性能。比如，在变压器中使用升级绕组或加权反馈技术。

2 PSR与SSR技术解析及优劣

在电源精度、稳定性和可靠性方面，SSR控制由于PSR控制，每种控制技术都有各自的优劣。根据CV控制策略，PSR控制可分为四代，即：Gen1为单一的PFM模式；Gen2为分段PFM模式；Gen3为PFM+PWM混合模式，在动态和音频噪音指标得到很大改善；Gen4为CCM+PFM+PWM混合工作模式，功率应用等级大幅度提高。PSR方案通过采取多工作模式+前馈补偿等技术，其转换效率、电压调整率、动态负载响应等指标已逼近或超越SSR方案，其自适应恒流功能有益于电源及供电设备可靠运行，相比SSR方案，去掉光耦和TL431等元器件，以原边辅助绕组作为采样电压，设计复杂度降低、成本优势明显，获得了广大工程师的青睐。目前PSR控制方案主要以Gen2和Gen3为主，Gen4在未来会逐步成熟并应用于量产。PSR与SSR控制的优缺点见表1。