利用谷值電壓開關和多工作模式提高AC/DC轉(zhuǎn)換器效率

　　谷值電壓有兩種不同的情況：

　　 (方程1)

　　其中，N為變壓器匝數(shù)比。在該條件下，得到的次級電壓足夠高，能使初級電壓VDS為零。因此，初級側(cè)MOSFET可以在其兩端為零電壓時啟動。

　　 (方程2)

　　在這一條件下，得到的二次電壓不足以使電壓VDS為零，只是得到了電壓谷值。圖2顯示了準諧振反激式變換器的典型VVS工作模式。若符合方程1的條件，則谷值電壓將為零，從而獲得ZVS。

　　ZVS/VVS可極大地節(jié)約能源并提高效率.回顧一下電容CDS中存儲的能量和在頻率fS時的開關功率，這是很容易理解的：

　　 (方程3)

　　方程3表明，在給定電容的條件下，可通過降低電容兩端的電壓或所使用的開關頻率來降低開關功率PSW。

　　具有硬開關的反激式變換器在CDS兩端電壓很高時啟動開關，從而導致很高的開關功率。電容CDS中的存儲的能量在下一次啟動時消耗于MOSFET通道電阻，從而造成開關功率損耗。此類功耗在離線AC/DC應用中特別重要，此類應用中在線路電壓85到265VAC之間進行整流時產(chǎn)生很高的直流連接電壓。相反，同樣的一個反激式變換器若處于準諧振控制和VVS模式下，則可在降低電壓的情況下啟動開關。電壓通過LC諧振降低，因為存儲在電容的能量放電，并重新回到了DC連接電容C BLK ，而不是消耗于MOSFET通道電阻。

　　準諧振反激式變換器功能可以通過反激式準諧振控制器實現(xiàn)。準諧振控制器在不同比例負載到額定滿負載條件下都可實現(xiàn)準諧振控制，并可進一步分為可變導通時間控制的標準準諧振模式，和固定導通時間控制(也稱為頻率返送模式)的準諧振模式。例如，準諧振控制可以設計應用于15%負載到額定滿負載的范圍，其中，50%到15%的額定負載時，控制器工作于FFM。頻率隨負載減少而降低，以進一步減少開關功耗。從50%負載到滿負載，控制器工作在標準準諧振時隨著負載的增加頻率也會降低，以減少開關功率損耗。通常要有一個最大的開關頻率(通常鉗位在150kHz以下)以最小化EMI影響并滿足EMI要求。

　　1． 利用跳脈沖提高效率

　　跳脈沖也稱為綠色模式或猝發(fā)工作模式，可在超輕負載(待機模式或空負載)時最大程度地節(jié)能。在此類負載時，可用極少的開關事件實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，僅在輸出電壓在調(diào)節(jié)邊界時才需要開關動作，額外的開關動作會造成能源浪費。例如，每一個開關周期中的緩沖電路都會產(chǎn)生能耗，在跳脈沖間隔期間可消除此類能耗。跳脈沖只有在輸出電壓下降到某一閾值以下時才進行必要的開關動作，此時初級側(cè)控制器會施加一個脈沖到變壓器，將輸出電壓提高到滯后窗口的上限，以保持對輸出的調(diào)節(jié)。開關動作隨后停止，使得輸出電壓衰減，達到滯后窗口的下限，此時開關動作立即恢復。通過這種方式消除了所有不必要的開關能耗。

　　2． 輕負載時關斷PFC以節(jié)能

　　輕負載時PFC沒有任何優(yōu)勢。從本質(zhì)上來說，它所做的一切就是通過偏置和開關過程產(chǎn)生能耗。輕負載時關斷PFC會節(jié)省所有這些功率，同時對功率因數(shù)造成的影響保持最小。一款正確配置的反激式準諧振控制器可能有一個專用引腳實現(xiàn)此類功能，根據(jù)該引腳的狀態(tài)改變提示，在預確定的負載條件下自動關閉PFC。通過增加由一個二極管和一個電阻(如圖1中的Ds和Rs)組成的輔助外部電路，此類狀態(tài)引腳也可用作降低初級側(cè)峰值電流的指示器。這一方面在輕負載時有助于通過降低峰值電流的諧波功率—從而降低功耗，另一方面，也可通過降低流過變壓器中的峰值電流減少或消除流可聞噪聲。

　　總結及實例

　　總之，更嚴格的節(jié)能標準要求創(chuàng)新的電源技術，電源需要在整個負載范圍內(nèi)都有很高的效率，并可極大節(jié)約能源?；谪撦d條件，操作不同模式下的使用準諧振控制和跳脈沖技術的反激式變換器可闡明它對AC/DC應用中的節(jié)能進行優(yōu)化的有效性。新開發(fā)的IC(如TI推出的UCC28600)是符合新節(jié)能標準的最優(yōu)解決方案之一。圖3提供了效率的典型測試結果，而圖4則顯示了在連接于通用離線輸入(帶單一18Vdc輸出)的65W反激式變換器中使用UCC28600的準諧振控制和跳脈沖技術的待機功率。

圖3：使用UCC28600的65W模塊的效率測試結果。

圖4：使用UCC28600的65W模塊的待機功率測試結果。