初級側回授PSR與次級側回授SSR的區別與優缺點

　2023年8月26日

隔離&回授

    在 AC-DC 電源的設計中，隔離對保護連接到輸出的任意設備至關重要，它避免了設備因漏電流而損壞，甚至傷害到最終用戶。也因此，在保有隔離的狀態下，初級側電路和次級側電路之間不能有傳導路徑，如何偵測變換器輸出電壓，以做到輸出穩壓調節的效果。

    所以在 AC-DC 電源方案裡，可分為初級側反饋回授控制(PSR) 和次級側反饋回授(SSR) 控制，有人就要問了，什麼是是初級側反饋回授，什麼又是次級側反饋回授，這2者有哪些區別，優缺點各是什麼？

    初級側反饋回授，主要用于反激式開關電源中，利用輔助繞組線圈來提取次級側線圈上的輸出電壓信號，由於輔助繞組線圈與次級側線圈上的電壓與匝數比有關，且在次級側線圈去磁結束點（即線圈上的電流下降至零時），電源輸出電壓等於次級側線圈上的電壓，取樣該訊息作為反饋回授信號，經控制芯片處理以得到理想的PWM控制信號，用於控制初級側側功率晶體的開關，功率晶體的開關決定了變壓器上能量儲存的多少，從而也直接影響了次級側輸出電壓的大小。利用這一系列的反饋回授關係，最終可得到穩定的電壓輸出。

    次級側反饋回授，其對輸出電壓的提取，直接在變壓器的次級側電壓輸出端完成，因此需要在次級側增加光耦合器、TL431及相關電阻電容元件，其中TL431作為誤差放大器，能夠即時監測輸出電壓，並將監測結果以電流形式通過光耦合器反饋回授至初級側，同時保證書入端與輸出端，高低壓側間的隔離。

初級側反饋回授與次級側反饋回授的主要區別有哪些？

    採用初級側反饋回授可以省光耦合器和補償元件，儘管電阻器和電容器相當便宜（但誤差放大器和光耦合器的成本並非微不足道），但這種方法確實節省了成本和印刷電路板（PCB）面積，但輸出精度不如次級側反饋回授。另一方面，PSR 控制器通常是內部補償的，這可以節省控制環設計的時間和精力。

    對於 PSR 控制器的交叉調節，負載最重的輸出決定了環路需求。如果負載較輕，其他輸出可能會反應不良。而且由於大多數 PSR 控制器僅在不連續導通模式 (DCM) 下運作，輸出電壓漣波也會高於連續導通模式 (CCM)。量產後容易出現輸出電壓過高或過低的問題，都是因量產後元件批量容差造成的搭配性問題。

    釆用次級側反饋回授則要加光耦，但輸出電壓精度高，輸出電壓漣波小，動態響應佳。不過光耦合器的老化特性會降低設計的可靠性，因此較少的元件可以增加平均故障時間 (MTBF)。

    為了讓您更直觀的瞭解初級側反饋回授與次級側反饋回授的優缺點。特為您整理兩者在一些重要特性上的差異。

另外，比較 PI InnoSwitch 在次級側反饋回授上所進行的優化。

反激式轉換器是最受歡迎的低功耗隔離電源架構。雖然易於實現多路輸出且成本低廉，但此架構仍存在變壓器利用率較差、交流電阻損耗較高的問題。
如果想要獲得良好的暫態響應性能，並且需要高精度的輸出，則選用 SSR 控制架構更加適合。
如果設計對成本和待機功耗非常敏感，請選擇 PSR 控制器。
而選用 InnoSwitch 則可以同時取得 PSR 及 SSR 兩者的優點。