快速电源充电器基本架构

快充QC的基本电源结构采用反激Flyback 副边(次级)同步整流SSR，对于反激变换器，根据反馈取样的的方式，可以分为：原边(初级)调节和副边(次级)调节;根据PWM控制器所在的位置，可以分为：原边(初级)控制和副边(次级)控制。

1、原边(初级)调节和副边(次级)调节

输出电压的稳定需要反馈环节，将其变化的信息送给PWM主控制器，从而对输入电压、输出负载的变化实现调节。根据反馈取样方式的不同，可分为原边(初级)调节和副边(次级)调节，如图1和图2所示。

图1：原边(初级)调节

图2：副边(次级)调节

原边(初级)调节的反馈信号不是直接取自于输出电压，而是取自于和输出电压保持一定比例关系的辅助绕组或原边初级主绕组，其特点为：

①、间接反馈方式，负载调整率差，精度差;

②、简单，成本低;

③、不需要隔离光耦。

副边(次级)调节的反馈信号使用光耦和TL431直接取自于输出电压，其特点为：

①、直接反馈方式，负载调整率、线性调整率好，精度高;

②、调节电路复杂，成本高;

③、需要隔离光耦，光耦随时间有老化问题。

2、副边(次级)二极管整流和MOSFET同步整流SSR

反激变换器的副边(次级)通常使用二极管整流，由于快充的输出电流大，特别是直充或闪充，输出电流高达5A，为了提高效率，使用MOSFET取代二极管作为整流管，称为副边(次级)同步整流SSR，如图3和图4所示。

图3：副边(次级)二极管整流

图4：副边(次级)MOSFET同步整流

副边(次级)二极管整流的特点：

①、简单，不需要额外的驱动控制器，成本低;

②、输出电流大时，效率低;

③、可靠性高。

副边(次级)MOSFET同步整流的特点：

①、复杂，需要额外的驱动控制器，成本高;

②、输出电流大时，效率高;

③、相比二极管，可靠性低。

实际应用中，通常将同步整流SSR的MOSFET从高端移到低端，以方便驱动，如图5所示。

图5：SSR同步整流MOSFET放在低端

同步整流SSR的MOSFET放在高端的特点：

①、需要自举驱动或浮驱，成本高;

②、EMI好。

同步整流SSR的MOSFET放在低端的特点：

①、直接驱动，驱动简单，成本低;

②、EMI差。

3、原边(初级)控制和副边(次级)控制

PWM主控制器放在原边(初级)，这种结构称为原边(初级)控制。为了提高输出电压的精度、负载调整率、线性调整率，原边(初级)控制需要外加光耦和TL431组成反馈环节，其系统带宽小，响应的速度慢。

如果将PWM主控制器放在副边(次级)，就可以去除光耦和TL431，直接对输出电压进行控制和调节，响应的速度快，这种结构称为副边(次级)控制。

图6：原边(初级)控制

图7：副边(次级)控制

原边(初级)控制的特点：

①、需要光耦和TL431，响应的速度慢;

②、输出保护的速度慢。

③、同步整流连续模式CCM时，副边(次级)需要同步信号。

副边(次级)控制的特点：

①、输出直接检测，不需要光耦和TL431，响应的速度快，输出保护的速度快;

②、副边(次级)同步整流MOSFET直接驱动，不需要同步信号;需要额外器件如脉冲变压器、磁耦合或电容耦合器，传送原边(初级)高压MOSFET的驱动信号。

③、原边(初级)需要起动电路，或副边(次级)有辅助电源进行起动。

4、连续CCM模式或非连续DCM模式

反激变换器可以工作在连续CCM模式或非连续DCM模式，如果一个开关周期结束时，副边(次级)绕组的电流到0，称为非连续DCM模式;如果一个开关周期结束时，副边(次级)绕组的电流不为0，则称连续CCM模式，如图8、图9所示。

图8：非连续DCM模式