如何以最少的组件设计有限电源的工业 ACDC 电源 – 第 2 部分

为了满足保护和限制的需求，图 1 所示的传统电源依赖于基于两个或多个光耦合器的多个反馈回路。这些光耦合器将负载电压、负载电流和开路故障信息传输到主控制器——通常是功率高达 150W 的反激式控制器。

此外，电流检测电路具有外部电流检测电阻器、用于放大和设置恒流恒压 (CC-CV) 的精密运算放大器，以及恒功率反馈环路。总体而言，分立电路的元件数量较多，会占用电路板上宝贵的空间并增加系统成本。

图 1：显示 100W 工业电源传统架构的典型框图

图 2 显示了一个减少反馈回路的建议设计架构。该架构使用 UCC28740，这是一种 CC-CV 反激式控制器，具有用于电压的光耦合反馈和用于恒定电流的初级侧调节 (PSR)。UCC28740 控制器中控件的高度集成有助于减少组件数量的设计并降低成本。

UCC28740 隔离式反激电源控制器使用光耦合器来提供恒定电压 (CV)，从而改善对大型负载阶跃的瞬态响应。恒流 (CC) 调节通过一次侧稳压 (PSR) 技术来实现。此器件处理光耦合反馈信息和来自辅助反激式绕组的信息，以实现对输出电压和电流的精准高性能控制。

内部采用 700V 启动开关，可动态控制工作状态并定制调制配置文件，支持超低待机功耗，并且不会影响启动时间或输出瞬态响应。

UCC28740 中的控制算法使得运行效率满足或者超过适用标准。驱动输出接至一个 MOSFET 电源开关。带有谷值开关的断续传导模式 (DCM) 减少了开关损耗。开关频率的调制和初级电流峰值振幅（FM 和 AM）在整个负载和线路范围内保持较高的转换效率。

此控制器有一个 100kHz 的最大开关频率并且一直保持对变压器内峰值初级电流的控制。保护 特性 有助于抑制一次侧和二次侧应力分量。170Hz 的最小开关频率可轻松实现低于 10mW 的无负载功耗。

· 低于 10mW 的空载功耗能力

· 具有针对恒定电压 (CV) 的光耦合反馈和针对恒定电流 (CC) 的初级侧调节 (PSR)

· 在线路和负载上实现 ±1% 电压调节和 ±5% 电流调节

· 700V 启动开关

· 100kHz 最大开关频率可实现高功率密度充电器设计

· 针对最高总体效率的谐振环谷值开关运行

· 简化电磁干扰 (EMI) 兼容性的频率抖动

· 针对金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的已钳制栅极驱动输出

· 过压、低线路和过流保护功能

图 2：减少反馈回路的建议设计架构

这种提议的架构的两个主要好处是：

· 精确的电流和功率限制，只需初级侧感应。在图 1 所示的传统方法中，输出负载电流通过分立的运算放大器电路检测，并通过光耦合器传输到主控制器。在某些情况下，额外的光耦合器用于反馈冗余。直接感测输出负载电流，并通过单独的光耦合器电路将信息反馈给反激式控制器。另一方面，所提出的架构使用具有成本效益且可靠的初级侧电流感应。通过嵌入在 UCC28740 中的精密 PSR 电流检测技术，可以实现高精度的输出电流限制。电流限制会导致电压折返并确保严格的功率限制。

· 经济高效的开环保护和反馈冗余。图 1 所示的传统方法使用两个反馈环路，这两个环路都基于光耦合器。这些光耦合器及其相关电路的相同性质带来了额外的故障风险；每个光耦合器都可能在类似的应力条件下同时失效，这可能是有害的。

所提出的架构使用单个光耦合器反馈精密输出电压控制。PSR 电路提供冗余电压控制回路。PSR 在开环条件下激活，例如光耦合器反馈网络故障。因此，输出电压被限制并调节到作为初级侧反馈组件设置的值。

具有精密电压、电流和功率限制的60W、24V 高效工业电源 突出了精密电流和电压限制的性能结果。图 3 和图 4 显示了用于精密电流调节和功率折返的参考设计板的结果。

图 3：精密 CC-CV 操作

图 4：精密功率折返特性