設(shè)計更高能效、極低EMI準(zhǔn)諧振適配器

　　準(zhǔn)方波諧振轉(zhuǎn)換器也稱準(zhǔn)諧振(QR)轉(zhuǎn)換器，廣泛用于電源適配器。準(zhǔn)方波諧振的關(guān)鍵特征是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)在漏極至源極電壓(VDS)達(dá)到其最低值時導(dǎo)通，從而減小開關(guān)損耗及改善電磁干擾(EMI)信號。

　　準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器采用不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)工作時，VDS必須從輸入電壓(Vin)與反射電壓(Vreflect)之和降低到Vin。變壓器初級電感(Lp)與節(jié)點電容(Clump，即環(huán)繞MOSFET漏極節(jié)點的所有電容組合值，包括MOSFET電容和變壓器寄生電容等)構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)，Lp與Clump相互振蕩，振蕩半周期以公式計算。

　　然而，自振蕩準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器在負(fù)載下降時，開關(guān)頻率上升;這樣，在輕載條件下，如果未限制開關(guān)頻率，損耗會較高，影響電源能效;故必須限制開關(guān)頻率。

　　限制開關(guān)頻率的方法有兩種。第一種是傳統(tǒng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器所使用的帶頻率反走的頻率鉗位方法，即通過頻率鉗位來限制開關(guān)頻率。但在輕載條件下，系統(tǒng)開關(guān)頻率達(dá)到頻率鉗位限制值時，出現(xiàn)多個處于可聽噪聲范圍的谷底跳頻，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定。

　　為了解決這個問題，就出現(xiàn)第二種方法，也就是谷底鎖定，即在負(fù)載下降時，在某個谷底保持鎖定，直到輸出功率大幅下降，然后改變谷底。輸出功率降低到某個值時，進入壓控振蕩器(VCO)模式，參見圖1。具體而言，反饋(FB)比較器會選定谷底，并將信息傳遞給計數(shù)器，F(xiàn)B比較器的磁滯特性就鎖定谷底。這種方法在系統(tǒng)負(fù)載降低時，提供自然的開關(guān)頻率限制，不會出現(xiàn)谷底跳頻噪聲，且不降低能效。

　　圖1：谷底鎖定方法示意圖。

　　最新準(zhǔn)諧振控制器NCP1379/NCP1380概覽

　　NCP1379和NCP1380是安森美半導(dǎo)體新推出的兩款高性能準(zhǔn)諧振電流模式控制器，特別適合適配器應(yīng)用。作為應(yīng)用上述第二種方法的控制器，NCP1379和NCP1380包括兩種工作模式：一為準(zhǔn)諧振電流模式，帶谷底鎖定功能，能消除噪聲;二為VCO模式，用于在輕載時提升能效。這兩款器件還提供多種保護功能，如過載保護(OPP)、軟啟動、短路保護、過壓保護、過溫保護及輸入欠壓保護。

　　就工作原理而言，在帶谷底鎖定的準(zhǔn)諧振模式，控制器根據(jù)反饋電壓鎖定至某個谷底(最多到第4個谷底)，峰值電流根據(jù)反饋電壓來調(diào)整，提供所需的輸出功率。這樣，就解決了準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的谷底跳頻不穩(wěn)定問題，且與傳統(tǒng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器相比，提供更高的最小開關(guān)頻率及更低的最大開關(guān)頻率，還減小變壓器尺寸。

　　而在反饋電壓小于0.8 V(輸出功率減小)或小于1.4 V(輸出功率上升) 時，控制器進入VCO模式，此時峰值電流固定，為最大峰值電流的17.5%，而開關(guān)頻率可變，由反饋環(huán)路設(shè)定。