基于NCP1337準(zhǔn)諧振電源的分析和設(shè)計(jì)

l 準(zhǔn)諧振原理
準(zhǔn)諧振變換的原理是降低拓?fù)渲须娫撮_關(guān)的導(dǎo)通損耗，一般的反激式開關(guān)電源其MOSFET開通／關(guān)斷時(shí)間固定，工作在固定頻率。如圖1所示，我們可以看到在磁復(fù)位的過程中，由于變壓器電感和功率管上寄生電容存在，使得開關(guān)管上的壓降存在振蕩。但是可以發(fā)現(xiàn)電壓振蕩曲線中的A點(diǎn)，就是MOSFET漏源電壓的第一個(gè)最小值(或稱谷值)，如果我們在這個(gè)時(shí)候讓MOSFET管開通，那么導(dǎo)通的電流尖峰將會(huì)最小。在某些條件下，甚至可以獲得零電壓開關(guān)(ZVS)。通過調(diào)節(jié)改變電源的工作頻率來進(jìn)行，不管當(dāng)時(shí)負(fù)載或線路電壓是多少，MOSFET始終保持在谷底的時(shí)候?qū)?。與反激式轉(zhuǎn)換器的不連續(xù)工作模式及連續(xù)工作模式相比，準(zhǔn)諧振開關(guān)提供的導(dǎo)通損耗更低，因此能夠提高效率和降低器件溫度。

2 NCPl337簡介
NCPl337是一款增強(qiáng)型的準(zhǔn)諧振脈沖寬度調(diào)制電流模式控制器，它結(jié)合了真正的電流模式調(diào)制器與去磁檢測器，確保電源在任何負(fù)載條件下均能工作在不連續(xù)的導(dǎo)電模式。它集成了組建嚴(yán)格可靠的開關(guān)電源(SMPS)所有必要的元件和功能。圖2是管腳排布圖。

其主要特性：
1)自由運(yùn)行的邊界／臨界模式，準(zhǔn)諧振控制；
2)最小開關(guān)頻率(25 kHz)跳周期模式；
3)獨(dú)立于輔助電壓的自恢復(fù)短路保護(hù)；
4)內(nèi)置兩種外部失效模式觸發(fā)比較器(禁止和鎖定)；
5)內(nèi)置4．0ms的軟啟動(dòng)；
6)500mA峰值電流驅(qū)動(dòng)能力；
7)最高工作頻率130kHz；
8)內(nèi)部前端消隱，內(nèi)部過溫保護(hù)；
9)12～10V問的動(dòng)態(tài)自供電技術(shù)(DSS)。
在NCPl337中有兩個(gè)重要特征，其一、用軟跳周期技術(shù)來控制峰值電流并去除一些開關(guān)脈沖，從而控制開關(guān)損耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空載、輕載狀態(tài)下的卓越高效性能。并能在變壓器進(jìn)入跳周期工作時(shí)有效去除噪聲。其二、為了保證任何時(shí)候都能在谷底值開通，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)諧振工作方式，使用了無線圈去磁檢測技術(shù)。
2．1 軟跳周期技術(shù)
在輕載下或待機(jī)工作模式時(shí)，NCPl337進(jìn)入軟跳周期模式：當(dāng)FB設(shè)置點(diǎn)比最大峰值電流低20%時(shí)(Ucs在100mV)，輸出脈沖停止。當(dāng)FB回路強(qiáng)制設(shè)置點(diǎn)高于25％(Ucs在130mV)時(shí)，開關(guān)轉(zhuǎn)換又重新開始，而且每次啟動(dòng)都內(nèi)部軟化，即軟啟動(dòng)，使得頻率不會(huì)低于25kHz，當(dāng)這種情況出現(xiàn)在低峰值電流、軟啟動(dòng)、TOFF被鉗位時(shí)，即使采用低成本的變壓器也能無噪聲工作。如圖3所示。

2．2 無線圈去磁檢測技術(shù)
為了得到準(zhǔn)諧振工作模式，最佳點(diǎn)應(yīng)對應(yīng)于漏極電壓的“谷點(diǎn)”，同時(shí)這也對應(yīng)于總漏極電容的最低能量存儲(chǔ)點(diǎn)。安森美半導(dǎo)體的特定功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器，混合MOS與雙極機(jī)制檢測負(fù)門電流，使負(fù)門電流不通過底端傳導(dǎo)，而通過正VCC電壓的路徑傳導(dǎo)。這樣，檢測到的電流會(huì)從VCC通過很簡單的補(bǔ)償機(jī)制流向門極，形成了有源負(fù)電壓鉗位。因此，負(fù)門電流能轉(zhuǎn)化為便于處理的正電流。隨后，簡單的比較器可檢測零電流門極交叉，進(jìn)而提供“谷點(diǎn)”信號。因此不需要變壓器輔助繞組電壓等任何外部信號就能自動(dòng)檢測功率開關(guān)管漏極的谷底電壓，使電路設(shè)計(jì)更為簡單。