準(zhǔn)方波諧振轉(zhuǎn)換器也稱(chēng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)在漏極至源極電壓(VDS)達(dá)到其最低值時(shí)導(dǎo)通，從而減小開(kāi)關(guān)損耗及改善電磁干擾(EMI)信號(hào)。
準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器采用不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)工作時(shí)，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(jí)電感(Lp)與節(jié)點(diǎn)電容(Clump，即環(huán)繞MOSFET漏極節(jié)點(diǎn)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(jì)算。
然而，自振蕩準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器在負(fù)載下降時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率上升；這樣，在輕載條件下，如果未限制開(kāi)關(guān)頻率，損耗會(huì)較高，影響
電源能效；故必須限制開(kāi)關(guān)頻率。
限制開(kāi)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(guò)頻率鉗位來(lái)限制開(kāi)關(guān)頻率。但在輕載條件下，系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到頻率鉗位限制值時(shí)，出現(xiàn)多個(gè)處于可聽(tīng)噪聲范圍的谷底跳頻，導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定。
為了解決這個(gè)問(wèn)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(shí)，在某個(gè)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(gè)值時(shí)，進(jìn)入壓控振蕩器(VCO)模式，參見(jiàn)圖1。具體而言，反饋(FB)比較器會(huì)選定谷底，并將信息傳遞給計(jì)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(shí)，提供自然的開(kāi)關(guān)頻率限制，不會(huì)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(shí)提升能效。這兩款器件還提供多種保護(hù)功能，如過(guò)載保護(hù)(OPP)、軟啟動(dòng)、短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)及輸入欠壓保護(hù)。
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(gè)谷底(最多到第4個(gè)谷底)，峰值電流根據(jù)反饋電壓來(lái)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(wèn)題，且與傳統(tǒng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器相比，提供更高的最小開(kāi)關(guān)頻率及更低的最大開(kāi)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(shí)，控制器進(jìn)入VCO模式，此時(shí)峰值電流固定，為最大峰值電流的17.5%，而開(kāi)關(guān)頻率可變，由反饋環(huán)路設(shè)定。
在保護(hù)功能方面，這兩款器件以讀取輔助繞組電壓結(jié)合提供過(guò)零檢測(cè)(ZCD)和過(guò)載保護(hù)功能(參見(jiàn)圖2)，其中在MOSFET關(guān)閉期間(輔助繞組正電壓)使用ZCD功能，而在MOSFET導(dǎo)通期間(輔助繞組負(fù)電壓)使用OPP功能，能夠根據(jù)ZCD電壓減小峰值電流。
圖2：NCP1379/NCP1380結(jié)合提供ZCD和OPP功能。
此外，這兩款控制器內(nèi)置80 ms定時(shí)器，用于短路驗(yàn)證。還提供繞組短路保護(hù)功能，以額外的電流感測(cè)(CS)比較器及縮短時(shí)間的前沿消隱(LEB)來(lái)檢測(cè)繞組短路，當(dāng)電流感測(cè)電壓(VCS)達(dá)到電流感測(cè)電壓閾值(VILIM)的1.5倍后就關(guān)閉控制器。
值得一提的是，NCP1380提供A、B、C和D等不同版本，用以滿(mǎn)足客戶(hù)不同的保護(hù)需求。例如，四個(gè)版本均提供過(guò)壓保護(hù)功能，而其中NCP1380A和NCP1380B提供過(guò)溫保護(hù)，NCP1380C和NCP1380D提供輸入過(guò)壓保護(hù)；另外，NCP1380A和NCP1380C提供過(guò)流保護(hù)閂鎖，而NCP1380B和NCP1380D提供過(guò)流保護(hù)自動(dòng)恢復(fù)功能。此外，NCP1380A和NCP1380B在同一引腳上結(jié)合了過(guò)壓保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)功能，而NCP1380B、NCP1380D及NCP1379在同一引腳上結(jié)合了過(guò)壓保護(hù)和輸入欠壓保護(hù)功能，這樣就減少了外部元件需求。
