準方波諧振轉換器也稱準諧振(QR)轉換器,廣泛用于
電源適配器。準方波諧振的關鍵特征是金屬氧化物
半導體場效應晶體管(MOSFET)在漏極至源極電壓(VDS)達到其最低值時導通,從而減小開關損耗及改善電磁干擾(EMI)信號。
準諧振轉換器采用不連續導電模式(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)與節點電容(Clump,即環繞MOSFET漏極節點的所有電容組合值,包括MOSFET電容和變壓器寄生電容等)構成諧振網絡,Lp與Clump相互振蕩,振蕩半周期以公式 計算。
然而,自振蕩準諧振轉換器在負載下降時,開關頻率上升;這樣,在輕載條件下,如果未限制開關頻率,損耗會較高,影響
電源能效;故必須限制開關頻率。
限制開關頻率的方法有兩種。第一種是傳統準諧振轉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頻率。但在輕載條件下,系統開關頻率達到頻率鉗位限制值時,出現多個處于可聽噪聲范圍的谷底跳頻,導致信號不穩定。
為了解決這個問題,就出現第二種方法,也就是谷底鎖定,即在負載下降時,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器,FB比較器的磁滯特性就鎖定谷底。這種方法在系統負載降低時,提供自然的開關頻率限制,不會出現谷底跳頻噪聲,且不降低能效。
圖1:谷底鎖定方法示意圖。

最新準諧振控制器NCP1379/NCP1380概覽
NCP1379和NCP1380是安森美
半導體新推出的兩款高性能準諧振電流模式控制器,特別適合適配器應用。作為應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,在帶谷底鎖定的準諧振模式,控制器根據反饋電壓鎖定至某個谷底(最多到第4個谷底),峰值電流根據反饋電壓來調整,提供所需的輸出功率。這樣,就解決了準諧振轉換器的谷底跳頻不穩定問題,且與傳統準諧振轉換器相比,提供更高的最小開關頻率及更低的最大開關頻率,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%,而開關頻率可變,由反饋環路設定。
在保護功能方面,這兩款器件以讀取輔助繞組電壓結合提供過零檢測(ZCD)和過載保護功能(參見圖2),其中在MOSFET關閉期間(輔助繞組正電壓)使用ZCD功能,而在MOSFET導通期間(輔助繞組負電壓)使用OPP功能,能夠根據ZCD電壓減小峰值電流。
圖2:NCP1379/NCP1380結合提供ZCD和OPP功能。

此外,這兩款控制器內置80 ms定時器,用于短路驗證。還提供繞組短路保護功能,以額外的電流感測(CS)比較器及縮短時間的前沿消隱(LEB)來檢測繞組短路,當電流感測電壓(VCS)達到電流感測電壓閾值(VILIM)的1.5倍后就關閉控制器。
值得一提的是,NCP1380提供A、B、C和D等不同版本,用以滿足客戶不同的保護需求。例如,四個版本均提供過壓保護功能,而其中NCP1380A和NCP1380B提供過溫保護,NCP1380C和NCP1380D提供輸入過壓保護;另外,NCP1380A和NCP1380C提供過流保護閂鎖,而NCP1380B和NCP1380D提供過流保護自動恢復功能。此外,NCP1380A和NCP1380B在同一引腳上結合了過壓保護和過溫保護功能,而NCP1380B、NCP1380D及NCP1379在同一引腳上結合了過壓保護和輸入欠壓保護功能,這樣就減少了外部元件需求。