Metoda precyzyjnej regulacji prądu wyjściowego

Rys. 1. Schemat separowanej przetwornicy zaporowej (flyback) ze sterownikiem w obwodzie pierwotnym (PRS) wraz z ilustracją przebiegów napięcia i prądu

W modulatorze sygnał sterujący wyznacza czas przewodzenia tranzystora MOSFET włączającego transformator, kontrolując w ten sposób moc dostarczaną do wyjścia. Wadą takiego tradycyjnego rozwiązania jest duża liczba elementów, co za tym idzie mniejsza niezawodność i większy koszt.

Nowa metoda TrueCurrent pozwala stabilizować prąd wyjściowy przetwornicy flyback od strony pierwotnej (PSR) bez użycia jakichkolwiek elementów obwodu sprzężenia zwrotnego znajdujących się po stronie wtórnej (rys. 1). Prąd wyjściowy IO można obliczyć znając prąd pierwotny i_PK i czas w którym pojemność wyjściowa C_O po stronie wtórnej jest rozładowywana t_ROZ.

I_O = 1/2t_S⋅(i_PK⋅N_P/N_W⋅t_ROZ)

gdzie t_S jest okresem przebiegu przełączania dla sterownika, a N_P i N_W oznaczają liczby zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego w transformatorze.

Prąd pierwotny i_PK można otrzymać przez wewnętrzną detekcję I_PK w sterowniku zasilacza, a czas rozładowania po stronie wtórnej t_ROZ przez próbkowanie pomocniczego uzwojenia transformatora, ponieważ sumaryczne napięcie wyjściowe UO z napięciem przewodzenia diody wtórnej UD odpowiada w uzwojeniu dodatkowym wyrażeniu (U_O + U_D)·N_P/N_W. Ponieważ napięcie przewodzenia diody maleje wraz z prądem po stronie wtórnej, metoda z próbkowaniem może być wykorzystana do wyznaczenia t_ROZ, jak pokazano na rys. 1.

Rys. 2. Charakterystyka napięciowo-prądowa przetwornicy z układem FSEZ1216B o mocy 3,5W

W systemie TrueCurrent sterownik korzysta z tej informacji do kontrolowania czasu przewodzenia tranzystora MOSFET, a zatem do stabilizacji stałego wyjściowego prądu I_O. Przy okazji uzyskiwana jest informacja o wartości napięcia wyjściowego, wykorzystywana do jego regulacji. Przykładem przetwornicy działającej na tej zasadzie jest układ FSEZ1216B firmy Fairchild Semiconductor. Może on dostarczać napięcie od 4,75-5,25V przy prądzie 0,7-0,9A.

Krzywe napięciowo-prądowe (rys. 2) wykazują stabilność napięcia wyjściowego w granicach 3,3% wartości nominalnej przy napięciu wejściowym od 90 do 264VAC i w pełnym zakresie obciążeń. Stabilność prądu wynosi 2,64% przy napięciu foldback równym 2V. Eliminacja obwodu próbkowania sygnału analogowego po stronie wtórnej z wykorzystaniem optoizolatora poprawia też sprawność zasilacza i niezawodność działania przetwornicy. Są to zalety istotne np. dla ładowarek baterii, i sterowników LED, pozwalające zmniejszyć wymiary i zwiększyć sprawność zasilaczy. (KKP)