準(zhǔn)諧振電源的過載保護(hù)

　　準(zhǔn)諧振（QR） 開關(guān)型電源（SMPS）的主要特點(diǎn)是輸入電壓變化時(shí)的頻率變動(dòng)。
　　對(duì)于一個(gè)反激電源，其輸出端提供的功率遵循以下等式：

　　其中： LP 是初級(jí)電感， IP 是初級(jí)峰值電流，F(xiàn)SW 是開關(guān)頻率，而h則為效率。
　　因?yàn)?LP 和 h 是固定的，因而當(dāng)開關(guān)頻率FSW變化時(shí)， IP 必須反向改變才能維持恒定的功率輸出。當(dāng)輸入電壓VIN升高時(shí)，F(xiàn)SW也增加： 因此，IP 需要根據(jù)反饋環(huán)路的要求相應(yīng)減小。在寬范圍的電源應(yīng)用中，要獲得恒定的輸出功率，當(dāng)輸入電壓從高到低變化時(shí)，峰值電流幾乎要增加一倍。但是QR控制器只有過流保護(hù)的特性，這是結(jié)構(gòu)問題的一部分：對(duì)峰值電流進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)達(dá)到最大允許值時(shí)，控制器電路會(huì)檢測(cè)到過載。但是，如果電源設(shè)計(jì)為在最低輸入電壓（最壞情況）條件下提供額定輸出功率，那么在較高的輸入電壓下電源將要提供更多的功率（比寬范圍電源應(yīng)用的需要高三倍以上）。這是反激等式的后果。
　　補(bǔ)償這種效應(yīng)的經(jīng)典方法是在電流檢測(cè)引腳上建立一個(gè)偏置，它會(huì)以輸入電壓VIN的函數(shù)補(bǔ)償峰值電流的變化。這可以通過從高壓電源到電流檢測(cè)信息端連接一個(gè)補(bǔ)償電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)（參見圖1a）：這一技術(shù)叫做過載保護(hù)。

圖1a，OPP的標(biāo)準(zhǔn)解決方案

　　然而這種方案并非經(jīng)常可行：CS引腳可能要用于另一功能，或者為了抑制噪聲引腳電阻必須保持在較低狀態(tài)，這就強(qiáng)迫使與電流檢測(cè)信息端串連的電阻（RCS）采用低值，要求一個(gè)低補(bǔ)償電阻RCOMP，浪費(fèi)了許多功率：當(dāng)目標(biāo)為低待機(jī)功率時(shí)，這種解決方案不可接受。
　　為了解決這個(gè)問題，可以使用輸入電壓的一部分，以便降低RCOMP上的電壓降：那么，就可以忽略浪費(fèi)在電阻上的功率。
　　這可以用輔助繞組的正向電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)：在正激繞組上，在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)存在一個(gè)正比于VIN的電壓。大多數(shù)時(shí)間里，反激輔助繞組已經(jīng)供電給控制器，同時(shí)也檢測(cè)磁心去磁：通過改變繞組的配置，可以產(chǎn)生反激信息用于去磁檢測(cè)（在關(guān)閉時(shí)間內(nèi)），并且在同一個(gè)繞組上結(jié)合正激信息用于過載補(bǔ)償（在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)）。在輔助繞組中串聯(lián)一個(gè)二極管，我們可以獲得正向電壓（參見圖1b）。這個(gè)正向電壓和N.VIN成正比（N是初級(jí)繞組和輔助繞組之間的匝數(shù)比）。增加RFWD以在正激工作中提供反向電流。

圖1b，實(shí)際電路，減小補(bǔ)償損失

　　知道正向電壓和串連電阻RCS的值以后，計(jì)算在高輸入電壓時(shí)建立對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)預(yù)期的偏置所需的補(bǔ)償電阻RCOMP的值就變得較為簡(jiǎn)單了。
　　在安森美半導(dǎo)體NCP1207的演示板上還裝有D11N4448二極管，RCS=680Ω，RCOMP=18kΩ,RFWD=4.7kΩ,對(duì)于100Vdc保護(hù)在60W觸發(fā)，對(duì)于365Vdc保護(hù)在70W觸發(fā)，而沒有補(bǔ)償時(shí)，100Vdc為55W，365Vdc為165W（參見圖2）。

圖 2，補(bǔ)償措施應(yīng)用于QR控制器時(shí)提供的最大輸出功率和 VIN 的關(guān)系

　　圖3和圖4明確顯示了補(bǔ)償?shù)男Ч?，兩圖在相同的負(fù)載條件下測(cè)得。高線電壓時(shí)有一個(gè)較大的附加補(bǔ)償偏移量（圖3），而低線電壓時(shí)偏移量可忽略（圖4）。

圖3，VIN = 365Vdc時(shí)的線路電壓補(bǔ)償


圖 4，VIN = 100Vdc時(shí)的線路電壓補(bǔ)償