PSR电源设计资料.docx

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1、目前比较流行的低成本、超小占用空间方案设H基本都是采纳PSR原边反馈反漱式.通过原边反馈稳压省掉电压反馈环路（T1.431和光耦）和较低的EMC辐射省掉Y电容，不仅省成本而且省空间，得到许多电源工程师采纳。比较是新技术，目前针对PSR原边反馈开关电源方案设计的相关讯息在行业中欠缺。卜面结合实际来讲讲我对PSR原边反馈开关电源设计的“独特”方法以实际为基础。要求条件：余电压输入，输出5V/1A,符合能源之星2之标准，符合IEC60950和EN55022安规与EMC标准C因充电器为了便利携带，一般都要求小体积，所以针对5W的开关电源充电器一般都采纳体积较小的EFD-15和EPCI3的变压器，此类变

2、压器按常规计算方式可能会认为CORE太小，做不到，假如现在还有人这样认为，那你就OUT了。磁芯以确定,下面就分别讲讲采纳EFD15和EPCI3的变压器设计5VIA5W的电源变压器。1. EFD15变压器设计目前针对小变压器磁芯，特殊是小公司基本都无从得知CORE的B/H曲线，因PSR线路对变压器漏感力所要求。所以从对变压器作最小漏感设计入手：已知输出电流为1A,5W功率较小，所以铜线的电流密度选8Amm2,次级铜线直径为：SQRT(1/8/3.14)*2=0.4mm,11r2=IJ-r2=I(J11)-r=sqrt(l(8*3.14)=0.1995通过测量或查询BOBBIN资料可以得知，EFD

3、15的BOBBIN的幅宽为9.2mro因次级采纳三重绝缘线，04mm的三重绝缘线实际直径为06mm.为了减小漏感把次级线圈设计为1整层，次级杂数为：9.20.6mm=15.3Ts,取15Ts.因IC内部一般内置VDS耐压600650V的MOS,考虑到漏感尖峰，锚留50TOOV的应力电压余量，所以反射电压需限制在100V以内，得：(Vout+VF)*n100,BP:n100(5+1),n16.6,取n=165,得初级匝数NP=15*16.5=247.5取NP=248,代入上式验证，(Vout+VF)*(NPNS)100,即(5+1)*(248/15)=99.2Vloo,成立I)确定NP=248T

4、s.假设:初级248Ts在BOBBIN上采纳分3层来绕，因多层绕线考虑到出线间隙和次层以上不匀称，需至少留ITS余盘(间隙)。得：初级铜线可用外径为：9.2(2483l)=0.109mm,对应的实际铜线直径为0089mm,太小(小于O.Imm不易统制)，不行取。假设:初级248Ts在BOBBIN上采纳分4层来绕，初级铜线可用外径为：9.2(2484+l)=0.146mm,对应的铜线直径为0.126mm,实际可用铜线直径取012mm。IC的VCC电压下限一般为1012V,考虑到至少留3V余量，取VCC电压为15V左右，得:NV=Vnv(Vout+VF)*NS=15(5+l)*15=375Ts,取

5、38Ts因PSR采纳NV线圈稳压，所以NV的漏感也需限制，仍旧按整层设计，得：NV线径=92(38+l)=0235mm,对应的铜线直径为0.215mm,实际可用铜线直径取02mm,也可采纳0.1mm双线并饶。先上图：此线路是采纳目前兼容许多国内品牌IC的PI路，如：OB2535、CR6235PSR线路设计需特殊留意以下儿处：1.RCD汲取回路，即：R2,C4,D2,R62. VCC供电和电压检测网路,即：D3,R3,R4,R10,C23. 输出回路,即:C3,C7,D5,R11,1.ED1下面分别说明以上儿点需留意的地方1.RCD汲取回路，即：R2,C4,D2,R6大家可以看出，此RCD网路比

6、一般的PWMInl路的RCD多/一个R6电阻，或许有人会忽视他的作用，但实际它对产品的稳定性起着很大的作用。看下图VDS的波形:SanlugInstance当开关管做止后因漏感引起的振玲会随漏感的增大而使电压跌得更低，更低的电压回复须要更长的时间，VDS的波形此时和VeC的波形是同步的，PSR检测电压是通过IC内部延时46uS避开这个振玲来检测后面相对平滑的电压，电压复原时间过长导致IC检测起先时检测到的是振玲处的电压，最总导致的结果是输出电压不稳定，甚至荡机。当然也有因变压器漏感比较小，无此电阻也可以正常工作，但一样性较难限制，此电阻的取值与RCDPI路和EMC噪音有关，一般建议取值为150

7、510R,举荐运用220330R,D2建议运用复原时间较慢的1N4007具体可依据漏感结合RCD来调试.2 .VCC供电和电压检测回路,即：D3,R3,R4,R10,C2R4与RIO的取值是依据IC的VFB来计克的，但阻值取值对一般USB干脆输出的产品来说，以IFB=O5mA左右来计%若为带线式产品，因考虑到线损带来的负我调整率差，可保持VFB电压不变，同时增大R4和RlO的阻值，减小IFB的电流，具体IFB的电流取值需依据输出线材的乐降来调试，如设计为5V/1A的产品，假设输出空载为5.10V,调试的最佳状态是负栽05A时，输出电压达到最低值，如4.90V,再增加负载，电压会因IC内部补偿功

8、能唤醒使输出电压回升，当负载达到1.OA时，输出电压回升到5.1OV左右。之前有做过一款输出5VIA线长3.5米的产品，设计时IFB=O15mA,输出空栽在5.15V左右，负栽05A时输出为4.85V左右，负战IA时输出为5.14V左右。听许多PSRIC的FAE说过，PINl脚的C5也有此功能，但实际应用效果不明显。D3应当大家都知道要用复原时间较快的FR107nR3和C2需取相对较小的值，R3在VCC供电Inl路钟有确定的抗冲击和干扰的作用，但相对PWM线路来讲，其取值需相对较小，不大于10R,-W2.24.7RoC2取值不大于IOUF,一般取4.7UF。因为电源开启和负载切换时，VFB的电

9、压会因C2的容量增大和R3的限流作用导致拉低，从而使输出产生电压尖峰。若更严峻得导致PSR延时检测开启而VFB电压仍未建立，输出的电压尖峰会更高。3 .输出回路,即:C3,C7,D5,R11,1.ED1Rll和1.EDl是输出的假负栽，为避开IC在空载进入间歇模式导致输出电压不稳定而设置的。D5的作用是防止回授失效而设置的过压爱护，一般取值为62VC3,C7不仅是输出泄波，而且需有足够的容量来防止PSRIC在延时检测未开启前输出电压不受控而过冲。若容量不够，会导致输出电压过冲而被D5钳位，被D5钳位到6.2V后会导致反馈线圈的电压也上升，从而出现输出电压持续在6.2V左右，且有功率损耗，D5会

10、严做发热，但不会立刻损坏。曾经有人把这个D5去掉了，测试发觉电容容量小导致的过冲现象有，但过冲后的电压因为没有D5钳位而正常了，结果因此我接到一个200K的订单。为什么呢？因为客户反映说用它对IPoD充电时，充了-会，IPc)D没充进电，而IPOD的输入接口发烫严岐，其至变形。分析缘由为，产品上的D5取掉了，到IPOD内部在输入接口电源上有一个稳压管并联作爱护，就出现上面的电压被钳位的问题C3,C7的取值不仅与其ESR值有关，也与变压器漏感和PSRIC延时检测的时间有关。目前方PSRIC厂商因其客户反映变压器要求过于严格或负载调整率差等问题讲IC内部延时检测时间加长到9uS,甚至15uS大家可

11、以想象，通电15uS不检测，输出电压会升到多高？一般都会冲到10多V,甚至20V这个过冲的电压的电流因为有VSenSe的限制，不会很大，可以等效为一个尖峰来处理，最干腌有效的方法是加大输出漉波电压容和减小ESR值来汲取它。运用般的1.OWESR电容，建议运用2颗470UF的并联。上图:先谈谈PCB1.AYOUT留意点：大家都知道，EMC对地线走线终归有讲究，针对PSR的初级地线，可以分为4个地线，如图中所标示的三角地符号。这4个地线需采纳“一点接地”的布局。1. C8的地线为电源输入地。2. R5的地为功率地。3. C2的地为小信号地.4. 变压器PIN3的地为屏蔽地。这4个地的交接点为C8的

12、负端，即：输入电压经整流桥后过Cl到C8地，R5和变压器PIN3的地分别采纳单独连线干脆引致C8负端相连，连线尽量短；R5地线因考虑到压降和干扰应尽量宽些。C5,R1O,U1PIN7和PIN8地线汇合致C2负端再连接于C8负端。若为双面板，以上4条地线尽量不要采纳过孔连接，不得以可以采纳多个过孔阵列以减小过孔压降。以上地线布局恰当，产拈的共模干扰会很小。因PSR线路负战时工作在PFM状态下的DCM模式，DI/DT的增大和频率的提升，所以较难处理的是传导150K5M差模干扰。就依图从左到右针对有影响EMC的元件进行逐个分析.1. 保险丝将保险税换用保险电阻理论上来讲对产品效率是有负面影响的，但实

13、际表现并不明显，所以保险丝可以采纳10/1W的保险电阻来降低150K旁边的差模干扰，对通过5级能耗并无太大影响，且成本也有所降低。2. C1,1.2,C8PSR工作在DCM模式，相对而言其输入峰值电流会大许多，所以输入滤波很重要。峰值电流的增大会导致低压输入时母线电压较低，且C8的温升也会增加;为了提高母线电压和降低C8的温升，需提高C1的容量和运用1.OWESR的CI和C8o因为提高Cl的容最后，Cl和C8的工作电压会上升，在输出功率不变的状况下，输入的峰值电流就会降低。因1.2的作用，实际表现为增加CI的容最比增加C8的容取抑制EMC会更有效。一般取Cl为68uF,C8为4.7UF效果较好

14、，若受空间限制，采纳82u与3.3U也比采纳2个2.7u的EMC抑制效果好。1.2一般从成本考虑采纳色环电感，因色环电感的功率有限，电感最太大会严峻影响效率，一般取330u2mH,2mH是效率影响起先变得明显，330u对差模F扰的作用不够重量，为使效率影响最低且对差模干扰抑制较佳，建议采纳ImH。因为“一点接地”的布局汇合点在C8的负端，在C8负端输入电流的方向是经过Cl和BDl流回输入端，依据传导测试的原理，这样产生消极影响,所以福在Cl与C8的地线上作处理，有空间的可以再中间增加磁珠跳线，空间受限可以采纳PCBIayOUt曲线来实现，虽然效果会弱些，但相比直线连接会改善不少。3. R6,D

15、2,R2,C4RCD汲取对EMC的影响大家都应当已经了解，这里主耍说FR6D2对EMC的影响。R6的加入和D2采纳复原时间较慢的1N4007对空间辐射有确定的负作用，但对传导有益。所以在整改EMC时此处的修改对空间辐射与传导的取舍还得引起留意。4. R5R5既为电流检测点也是限功率设置点。所以R5的取值会影响峰值电流也会影响OPP爱护点.建议在OPP满意的状况下尽量取大些。一般不低于2R,建议取2.2R。电源网讯近两年由于PSR线路简洁，成本低，所以在充电器，1.ED驱动应用方面相当流行，模拟方式（部分厂家是带数字限制的，lIWATT,本贴只针对较流行的DCM模式的模拟方式的）实现的PSR工作原理是大同小异的，只是有些参数定义不确定！但有些厂家只是给出计算公式，但对恒流方面，没有真正具体的讲解！在此我会和广阔网友共享我对此的理解。先谈谈CV操作模式，现在大部分芯片都是干脆取样协助线圈上电压，山于漏感的缘由，在MoS关断后，也就是次级二极管导通瞬间，会产生一个尖峰，影响