初级回授控制应用于返驰式转换器的优势

初级回授控制简易电路

近年来消费性电子产品及LED驱动电路市场不断成长，使得电源转换器必须更省电和小型化。现今主要应用架构大多使用返驰式转换器，且采用次级侧回授控制的方式调节输出。但这种控制的方法既无法减少元件数目及缩小体积，而且难以降低成本。这里提出应用初级回授控制来达到省电、高效率和低零件数的电源供应器。

现今多数消费性电子及LED驱动电路产品的电源供应器所采用的返驰式转换器架构是以传统次级侧调节回授，透过次级侧的一组光耦合器及比较器 (Error Amplifier) 来达到定电压与定电流控制。在次级侧电路中主要用途为将次级侧的信号传导到初级侧，回授电路可藉由此信号来调整脉波信号的责任周期，以达到当输出负载变动时，该电源供应器仍可提供稳定的电流与电压给输出负载使用。

然而此种控制方法须在次级侧增加零件数、PCB空间及成本，而且次级侧的侦测电路会产生功率损耗、影响待机功耗。本文所提出的初级调节回授控制(Primary Side Regulation；PSR)，不需要次级侧的回授控制电路即可透过初级侧控制输出负载状况来达到定电流与定电压控制。此控制方法是透过侦测初级侧变压器辅助绕组上的电压信号，以控制脉波信号的责任周期来稳定输出负载状况。

初级回授控制简易电路

早期的初级侧回授控制透过侦测辅助电源上的电压来控制回授信号。由于控制器上的电压(VDD)与输出电压成比例(Na/Ns)，因此可以透过侦测辅助绕组上的电压与控制器内部参考电压比较，来控制回授信号达到定电压的功能。

至于定电流功能，在非连续模式反驰式转换器中，由于输出瓦特数与初级侧峰值电流成平方比，可在控制器内加入一补偿信号、并藉由控制器上的输入电压(VDD)来调整此补偿信号来达到定电流功能。但此控制方式受限于辅助绕组与次级侧绕组的感量耦合程度及电路上设计影响其控制结果。我们的专利技术TRUECURRENT？技术使PSR电路达到±7%以内精准的定电流控制。

初级侧调节控制电路透过侦测初级侧的变压器辅助绕组上的电压信号，来调节控制器的脉波信号。图一为实现此初级侧调节控制架构的简易电路，透过Vs脚位来侦测辅助绕组上的电压信号；当次级侧的二极管接近截止时，此时辅助绕组上的电压大小为最接近输出电压状况，利用此电压来与控制器内部参考准位比较，此时控制器内部也侦测次级侧电流的放电时间来达到定电压控制。

为达到定电流控制，透过开关的侦测电阻(RCS)上的电压信号与控制器内部的参考准位比较加上次级侧电流的放电时间来达到定电流控制。但靠此模式无法完全精准控制输出状况，可以在电压(VCOMV)与电流(VCOMI)侦测回路上加入电阻及电容来稳定输出状况。

设计范例
这里为您解说5W充电器的设计范例，输出规格为5V/1A，操作频率为42kHz。此PSR控制器内建600V的高压MOSFET，可减少驱动MOSFET的线路与PCB走线的干扰。而为了降低待机损耗，PSR控制器内部的省电模式，在轻载时线性地降低PWM频率以达到省电的需求。其跳频机制提升EMI的效能；同时充电器的输出电压会因配备较长的输出缆线而导致输出电压降低，可利用内部补偿机制提升输出电压的调节能力。图二显示该设计的平均效率可以达到72.3%@115V 与71.5%@230V，符合｢能源之星｣2.0等级五的能源规范(68.17%的平均效率)。

一般LED驱动电路须透过次级侧的定电流电路来达到定电流控制，借此来控制LED灯的亮度。LED特性其顺向导通电压会随着温度上升而递减，在电路设计上要注意返回电压的设定。返回电压设计过高时，LED灯会因电压过低导致无法点亮，因此在设计此电路时需考虑LED的顺向导通电压来设计返回电压。PSR控制器内建600V高压MOSFET，可解决驱动电路小型化的需求。

随着全球关注绿色能源的开发，电源的效率也受到重视，具有半导体控制的电源IC扮演了提升效率的重要角色，电源IC的控制技术让电源能节省整体的成本、降低不必要的切换损失与提升EMI的能力，达到轻薄短小的目标。

我们介绍的初级侧调节控制技术应用在电池充电器及LED驱动电路上展现的优点，此技术利用取样变压器初级侧的辅助绕组上的电压信号达到调节输出端的恒定电流与恒定电压输出，免去采用传统设计的次级侧回授线路、光耦合器与次级侧侦测电流电阻等元件，采用的元件数量因而更为减少。我们专有的TRUECURRENT技术达成了准确的定电流输出、内建的高压MOSFET使电路小型化、充电器电路的PWM控制器内部省电模式可降低待机损耗、而且LED灯的亮度也因为准确的定电流电路而达到稳定的控制。设计人员选择使用初级侧调节控制IC，将是提供高效率与低成本电源的最佳解决方案。