準(zhǔn)方波諧振電源的谷底跳頻問題解決方案v

　　圖5：就每個(gè)輸出負(fù)載而言，在2個(gè)鄰近的谷底中間都有相應(yīng)的工作點(diǎn)

　　由于使用了這種技術(shù)，谷底跳頻不穩(wěn)定問題就不再存在，而且變壓器中也聽不到可聽噪聲。

　　這種技術(shù)的另一特征是其提供自然的開關(guān)頻率限制。實(shí)際上，每次控制器谷底遞增時(shí)，頻率就以不同階躍來降低，如圖6所示。開關(guān)頻率的降低取決于自由振蕩周期：

(1.1)

　　其中： -Lp是初級電感

　　-Clump包括功率MOSFET漏極處存在的所有寄生電容(輸出電容COSS，變壓器電容等)

　　圖6描繪了使用帶谷底鎖定功能的控制器(如安森美半導(dǎo)體的NCP1380)的適配器開關(guān)頻率的變化過程。輸入電壓為均方根115 V時(shí)，開關(guān)頻率漂移限制在65 kHz到95 kHz之間，且不須使用任何頻率鉗位。

　　圖6：帶谷底鎖定功能的控制器開關(guān)頻率相對于輸出功率的變化

　　這種技術(shù)的另一優(yōu)勢在于優(yōu)化了整個(gè)負(fù)載/輸入電壓范圍(特別是高輸入電壓條件下)的能效。高輸入電壓時(shí)，不再有零電壓開關(guān)工作：開關(guān)損耗增加。因此，舉例來說，在第二個(gè)谷底而不是在第一個(gè)谷底工作或是在第三個(gè)谷底而不是在第二個(gè)谷底工作更有優(yōu)勢，從而使電源能夠以較低的頻率開關(guān)。圖7很好地描繪了這種情況，此圖中顯示了控制器在第三個(gè)谷底或第四個(gè)谷底工作時(shí)，輸出功率在24 W到34 W之間時(shí)的能效變化。從圖中可以看出，在第四個(gè)谷底導(dǎo)通MOSFET提供的能效比在第三個(gè)谷底導(dǎo)通MOSFET高出0.3%。開關(guān)頻率在第四個(gè)谷底時(shí)比在第三個(gè)谷底時(shí)低15 kHz。

　　圖7：第三個(gè)谷底工作和第四個(gè)谷底工作實(shí)際應(yīng)用案例中的能效差異

在集成電路中應(yīng)用谷底鎖定技術(shù)

　　安森美半導(dǎo)體制造的準(zhǔn)諧振控制器NCP1379和NCP1380中應(yīng)用了谷底鎖定技術(shù)。實(shí)際上，使用了一組比較器在反饋引腳監(jiān)測電壓，并將信息饋送給計(jì)數(shù)器。每個(gè)比較器上的磁滯會(huì)鎖定工作谷底。因此，就給定輸出功率而言，有兩種可能的工作點(diǎn)：確保穩(wěn)定工作而沒有谷底跳頻。為了進(jìn)一步提升輕載能效，基于壓控振蕩器的頻率反走電路在輸出功率減小時(shí)降低開關(guān)頻率。下圖顯示的是NCP1380控制的19 V、60 W準(zhǔn)諧振適配器的電路圖。

　　圖8：應(yīng)用NCP1380的60 W適配器電路圖

　　由于使用了谷底鎖定技術(shù)，這控制器在負(fù)載下降時(shí)改變谷底(從第一個(gè)谷底到第四個(gè)谷底)，而不會(huì)有任何不穩(wěn)定問題。這幫助擴(kuò)展準(zhǔn)諧振工作范圍，在230 Vrms時(shí)功率低至20 W。下面的過濾器截圖顯示了230 Vrms輸入電壓下負(fù)載降低時(shí)的工作谷底。沒有觀測到谷底跳頻。

　　圖9：60 W、230 V rms時(shí)的第一個(gè)谷底 圖10： 45 W、230 V rms時(shí)的第二個(gè)谷底

　　圖12： 24 W、230 V rms時(shí)的第四個(gè)谷底 圖11： 30 W、230 V rms時(shí)