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反激變壓器優化設計之三

冬至子 ? 來源:芯朋微電子 ? 作者:芯朋微電子 ? 2023-07-04 11:09 ? 次閱讀

基于峰值電流控制的PFM調節原理

PFM控制是固定參考電流Ipref,通過調整工作頻率來穩定輸出電壓。控制原理為:FB電壓通過VCO決定clock時鐘,Clock信號到來Gate置高,Ip電流線性增長,當Vcs等于內部固定Ipref時Gate置低。

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在PFM模式下,工作頻率fs與輸出功率為線性關系:

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五步法設計變壓器

以經典PSR芯片PN8680M為例,為了滿足CoC V5 Tier 2能效標準,控制芯片采用PFM+PWM混合工作模式。

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對于此類芯片,應在PFM段額定功率下設計變壓器,并保證PWM段fs>20kHz,其CC/CV控制原理說明如下:

PN8680M通過采樣變壓器輔助繞組開關波形來捕捉輸出電壓,與內部基準誤差放大后調節開關頻率(重載段)來穩定輸出電壓:

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當負載不斷加重,超過了系統的恒流點,PN8680M進入自適應恒流模式,使得Tdmg/Ts=0.5來恒定輸出電流:

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根據PN8680M恒流原理可知,變壓器設計時應保證最大占空比Dmax<0.5。

第一步

確定變壓器匝比n,受Dmax、Vdsmax、Vrrmax三個量限制:

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第二步

通過CS電阻設定Ipmax,保證CC點合理,需考慮變壓器耦合系數Kcc:

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第三步

確定Lp,計算變壓器原副邊電流有效值,fs小于65kHz(CC/CV轉折點頻率),否則從第一步迭代:

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第四步

設定初次級圈數和線徑,電流密度合理、不飽和、可繞制,否則從第一步重新迭代:

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第五步

設定供電繞組Na及屏蔽繞組,調整繞制方式,使得VDD電壓在芯片規格之內(推薦值15V)且滿足要求 EMC 。

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變壓器設計實例

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備注:S3計算時,應考慮反激變換器轉換效率eff,計算出的開關頻率fs更為精準。

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