變換器型開關電源負載效應簡析

(4)

式中 K=10～100。按(4)式估算，可得出電流調整率Si至少大于1%，有時甚至可達10%以上。

2.3 電壓調整率估算

電壓調整率通常按負載不變情況下，源電壓波動10%來測試。由于負載不變，源電壓波動多少，輸出電壓也就同比例變化。設Ui變化10%時，輸出直流電壓Uo也會變化10%。

電壓調整率可用式(5)表示。

(5)

若按K=50計算，得Su≈0.2%。

2.4 負載調整率與電壓調整率的比較

計算與實踐均表明，式(4)中的分子項目眾多，其數值遠大于(5)式中的分子，故有Si>>Su ,即負載調整率大大劣于電壓調整率。在由市電供電的變換器型開關電源中，都存在這樣的規律。

3 采用VIPer22A的電流控制型變換器的開關穩壓電源

3.1 整體電路結構框圖

采用VIPer22A的電流控制型變換器式開關電源的電路結構如圖3所示。市電經整流濾波環節進入變壓器和VIPer22A模塊后，將直流電變換成脈寬可調的高頻電，再經高頻整流濾波器至輸出端負載。負載端電壓經反饋誤差放大器放大，回饋到VIPer22A反饋端，進而調節變換器的輸出脈寬，以穩定負載端電壓。

圖3 VIPer22A電流控制型功率變換器式開關穩壓電源的電路結構框圖

3.2 電壓調整率極優

當市電AC220V出現波動時，變壓器原邊繞組中的電流幅值也會相應變化，立即顯現到芯片內取樣電阻RS上，過電流比較器即調節PWM脈寬，相應調節輸出電壓。該過程在整個穩壓過程中，起著絕對主導作用。與此同時，外環的誤差放大器也參與運作，使圖4所示的VIPer22A芯片FB端(3腳)輸入電流變化，調節功率MOSFET的柵極脈寬反向變化，從而將輸出電壓最大限度地恢復到外電壓波動前的數值上。即源電壓的波動，得到了增益很大的一階電路電流控制模式的及時應對，就將源電壓效應提升到優于0.01%的程度。

當然，圖3外環的電壓控制工作模式也參與應對市電的波動，但作用遠小于電流控制模式，響應速度也較低。

3.3 負載調整率

3.3.1 VIPer22A電流控制，將負載波動所引起的E值波動影響平抑到可以忽略不計

雖然負載波動時，市電整流濾波后所得的直流電壓E也會相應波動，但在VIPer22A內部有閉環的電流控制，不論是市電波動還是整流濾波后的直流電壓波動，都會引發VIPer22A內部功率MOSFET的漏極電流的波動，采樣電阻RS上的壓降隨之改變，并及時調節PWM脈寬，應對整流濾波后的直流電壓波動，確保輸出電壓的穩定。這時的調節精度相當于VIPer22A的電壓調整率，即0.01%。這樣高的調節精度，近似于整流濾波后的直流電壓沒有波動。

3.3.2 VIPer22A電流控制將負載波動對高頻變壓器原邊電流影響平抑到可以忽略不計

當市電電壓不變，負載波動時，W1繞組電流相應波動，圖2中過電流比較器的同相輸入端電壓也相應變化，并及時調節脈寬，同樣保有優于0.01%穩定精度。

3.3.3 VIPer22A電流控制將負載波動對功率MOSFET上的電壓影響降至可以忽略不計

功率MOSFET漏-源極間的導通電阻為15Ω，負載波動所引起的功率MOSFET漏-源極間的電壓降波動，必然引發取樣電阻RS上的電流和電壓波動。VIPer22A內部的電流控制將這種波動反饋到過電流比較器的反相輸入端，內環控制PWM,將影響降至最低，確保輸出電壓的穩定，調整精度也是優于0.01%。即VIPer22A內環的電流控制將變壓器副邊以前的所有電流波動所產生的影響降至微乎其微。

3.3.4 低負荷條件下的自動間歇工作模式進一步優化了負載調整率

VIPer22A芯片還具有低負荷條件下的自動間歇工作模式，當開關電源空載或是流過功率MOSFET的漏極電流小于或等于極限值的12%—約為85mA(峰值)時，芯片N1會自動進入間歇工作狀態，既保證低負載時的正常運行，又可以降低整機功耗，抑制了輕載時的輸出電壓上升，其負載調整率得到進一步優化，顯著地勝過電壓控制型變換器式開關電源。

3.3.4 以上4項措施均封裝在器件內部，將VIPer22A變換器型開關電源的負載調整率大大優化

(4)式中分子的第一大項重列于式(6)，其數值很大，在分子中占據大的比例。

(6)

但在VIPer22A器件中，這個量通過內環的高精度調節，使其對負載調整率的總體影響降到很低，大大優于(4)式分子的后兩項，即在估算負載調整率時，(6)式所得參數，在現在條件下可以不予考慮。故得出VIPer22A的變換器型開關電源的負載調整率的近似公式為

將實際數值帶入(7)式，可得VIPer22A電源的負載調整率明顯優于1%，仍大大劣于它自身的電壓調整率0.01%。但卻大大優于電壓型調節的變換器式開關電源。

3.3.5 外環的電壓控制模式也參與穩定負載變化所引起的輸出電壓波動

與此同時，負載波動時，W3繞組及其輸出端電壓也有波動，所以處于芯片外環的電壓控制模式投入運行應對，這像一般電壓控制型開關電源一樣，也用以保持輸出電壓穩定，但精度與響應速度都劣于內環。