原邊反饋方式的AC/DC控制技術(shù)是最近10年間發(fā)展起來的新型AC/DC控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的副邊反饋的光耦加431的結(jié)構(gòu)相比，其最大的優(yōu)勢(shì)在于省去了這兩個(gè)芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節(jié)省了系統(tǒng)板上的空間，降低了成本并且提高了系統(tǒng)的可靠性。在手機(jī)充電器等成本壓力較大的市場(chǎng)，以及LED驅(qū)動(dòng)等對(duì)體積要求很高的市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

       在省去了這些元器件之后，為了實(shí)現(xiàn)高精度的恒流/恒壓（CC/CV）特性，必然要采用新的技術(shù)來監(jiān)控負(fù)載、電源和溫度的實(shí)時(shí)變化以及元器件的同批次容差，這就涉及到初級(jí)（原邊）調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)。

       初級(jí)調(diào)節(jié)的原理是通過精確采樣輔助繞組（NAUX）的電壓變化來檢測(cè)負(fù)載變化的信息。當(dāng)控制器將MOS管打開時(shí)，變壓器初級(jí)繞組電流ip從0線性上升到ipeak，公式為



       此時(shí)能量存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中，當(dāng)控制器將MOS管關(guān)斷后，能量通過變壓器傳遞到次級(jí)繞組，并經(jīng)過整流濾波送到輸出端VO。在此期間，輸出電壓VO和二極管的正向電壓VF被反射到輔助繞組NAUX，輔助繞組NAUX上的電壓在去磁開始時(shí)刻可由公式



表示，其中VF是輸出整流二極管的正向?qū)▔航?，在去磁結(jié)束時(shí)刻可由公式



表示，由此可知，在去磁結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，次級(jí)繞組輸出電壓與輔助繞組具有線性關(guān)系，只要采樣此點(diǎn)的輔助繞組的電壓，并形成由精確參考電壓箝位的誤差放大器的環(huán)路反饋，就可以穩(wěn)定輸出電壓VO。這時(shí)的輸出電流IO由公式



表示，其中VCS是CS腳上的電壓，其他參數(shù)意義如圖1所示。這是恒壓（CV）模式的工作原理。


圖1原邊控制應(yīng)用框圖及主要節(jié)點(diǎn)波形圖。

       當(dāng)負(fù)載電流超過電流極限時(shí)，負(fù)載電流會(huì)被箝位在極限電流值，此時(shí)系統(tǒng)就進(jìn)入恒流（CC）模式，這里對(duì)IO的公式需要加一個(gè)限定條件即



，即去磁時(shí)間與開關(guān)周期的比例保持一個(gè)常數(shù)，這樣在CC模式下的輸出電流公式變成了



，其中C1是一個(gè)小于0.5的常數(shù)，VCSLMT是CS引腳限壓極限值。

       在使得去磁時(shí)間與開關(guān)周期的比例保持一個(gè)常數(shù)后，輸出的電壓和電流就都與變壓器的電感值無關(guān)了，因此在實(shí)用層面上降低了應(yīng)用方案對(duì)同批次電感感值一致性的要求，從而降低了大規(guī)模生產(chǎn)加工的成本。

       與此同時(shí)，原邊反饋系統(tǒng)還會(huì)面臨線纜壓降的問題。因?yàn)橄到y(tǒng)不是直接采樣輸出端（次級(jí)繞組整流后）的電壓，而是通過采樣輔助繞組的去磁結(jié)束點(diǎn)的電壓來控制環(huán)路反饋的，因此，當(dāng)輸出線較長或者線徑較細(xì)時(shí)，在負(fù)載線上會(huì)存在較大的內(nèi)阻（例如在充電器方案中）。在負(fù)載電流變化較大的情況下，輸出線的末端電壓也會(huì)有較大變化。在CV模式下，這種變化在某些場(chǎng)合是不能接受的，因此，原邊反饋驅(qū)動(dòng)芯片還應(yīng)該提供對(duì)線纜壓降補(bǔ)償?shù)墓δ?，這個(gè)功能通常是通過在INV腳上拉一個(gè)小電流來實(shí)現(xiàn)的。通過預(yù)估補(bǔ)償值來調(diào)節(jié)連接在INV腳上的分壓電阻的總阻值（分壓比例不變），從而補(bǔ)償不同負(fù)載線型和負(fù)載大小帶來的線纜壓降，以維持CV曲線的水平性（如圖2中的CV曲線）。


圖2原邊反饋AC-DC控制器的工作模式示意圖。

       此外，一款好的原邊反饋AC-DC控制器還應(yīng)該具備優(yōu)秀的EMI特性，對(duì)于傳導(dǎo)和輻射這兩方面的干擾都應(yīng)該盡可能降低，目前常見的做法是采用抖頻技術(shù)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)柔化技術(shù)。抖頻技術(shù)是指在開關(guān)頻率的基頻基礎(chǔ)上引入一個(gè)小幅度的頻率變化值，以此來降低在開關(guān)頻率點(diǎn)上的頻譜能量強(qiáng)度，優(yōu)化EMI特性。而驅(qū)動(dòng)信號(hào)柔化技術(shù)則是指將驅(qū)動(dòng)MOS管柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開啟沿（上升沿）變得比較平滑，以減小MOS管開啟瞬間的能量傳導(dǎo)和輻射，從而進(jìn)一步優(yōu)化EMI特性。

       芯聯(lián)半導(dǎo)體推出的CL1100就是一款具備初級(jí)（原邊）調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)的原邊反饋AC-DC控制器，并且具有多種保護(hù)功能，例如軟啟動(dòng)、逐周期的過流保護(hù)（OCP）、CS采樣端前沿消隱（LEB）、以及過壓保護(hù)（OVP）和欠壓保護(hù)（UVLO）。實(shí)測(cè)的CL1100的恒壓/恒流特性曲線如圖3所示，該芯片可將恒壓/恒流精度都控制在±3%之內(nèi)。



本文小結(jié)

       隨著小功率隔離AC-DC應(yīng)用向更低成本和更小體積的趨勢(shì)發(fā)展，原邊反饋方式的AC-DC控制芯片應(yīng)運(yùn)而生。為了滿足高精度的恒流和恒壓應(yīng)用要求，原邊反饋控制芯片采用了初級(jí)（原邊）調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)。這些技術(shù)的采用保證了原邊反饋方式的AC-DC控制芯片對(duì)于應(yīng)用電源范圍，不同特性的負(fù)載以及元器件批次容差都具有了很強(qiáng)的適應(yīng)性，因而成為一種可以廣泛應(yīng)用于不同場(chǎng)合的控制技術(shù)。