隨著(zhù)個(gè)人計算機（PC）及電視機采用更纖薄優(yōu)雅的外形因數，電源必須降低厚度，超便攜計算機用的適配器也必須變成緊湊輕巧的旅行伴侶。
為了幫助符合此類(lèi)目標，準方波諧振（QR）電源提供高開(kāi)關(guān)能效，還幫助降低電磁干擾（EMI），能簡(jiǎn)化電磁的屏蔽或抑制。反激及功率因數校正（PFC）組合型控制器管理電源，令設計人員能夠減少器件數量。此外，通過(guò)在低負載/空載條件下關(guān)閉PFC，控制器還能提升待機能效。此類(lèi)器件的路線(xiàn)圖正趨向進(jìn)一步提升功能集成度，及增強開(kāi)關(guān)性能，用以降低可聽(tīng)噪聲。
組合型QR/PFC控制器
市場(chǎng)上存在多種包含PFC及準諧振反激反激控制功能、采用單個(gè)封裝的組合型器件。高壓集成電路（IC）技術(shù)容許采用經(jīng)過(guò)整流的交流線(xiàn)電路來(lái)直接啟動(dòng)。邏輯電路控制反激及PFC開(kāi)關(guān)波形，以及其它功能，如軟啟動(dòng)，過(guò)流、過(guò)壓及過(guò)溫保護等保護功能，安全重啟，及退磁檢測。
在正常工作期間，PFC通將無(wú)功功率（reactive power）降至最低及防止線(xiàn)電壓失真來(lái)提升能效。電器在功率高于70 W時(shí)強制要求PFC；但功率等級低于70 W時(shí)則不要求PFC，其間PFC電路的能耗可能會(huì )降低能效。為了節省這些能耗，市場(chǎng)上某些反激/PFC組合控制器能夠在輕載時(shí)及關(guān)閉模式下關(guān)閉PFC電路，并因此提升能效。
安森美半導體的 NCP1937組合型PFC及準諧振反激控制器提供一項新穎的功能，令用戶(hù)可以根據輸出功率占滿(mǎn)載功率的百分比來(lái)設定PFC關(guān)閉閾值。內部電路產(chǎn)生跟輸出功率成正比例的電流，此電流使用外部電阻及電容來(lái)調節和平均，以產(chǎn)生與輸出功率成正比的電壓。此IC結合使用此電壓及集成的PFC關(guān)閉定時(shí)器和隨著(zhù)線(xiàn)電壓變化的參考電壓，以協(xié)調PFC的關(guān)閉和重新啟用。這就使PFC段能夠在低線(xiàn)電壓下25%至50%負載及高線(xiàn)電壓下50%至75%負載期間關(guān)閉。上電期間 PFC段也關(guān)閉，直至反激軟啟動(dòng)定時(shí)到期。此外，通斷開(kāi)反饋連接來(lái)關(guān)閉PFC所需的電路也集成在此器件中。傳統組合型器件要求包含MOSFET電路的外部反饋連接，以根據要求斷開(kāi)或閉合回路。圖1展示了PFC導通/關(guān)閉控制電路。
圖1. PFC導通/關(guān)閉控制集成電路。
此功能提供了一個(gè)示例，彰顯高壓IC技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步如何使制造商能夠提供更高集成度的控制器，使電源設計人員能夠省去額外的外部電路，并進(jìn)一步提升完整負載范圍下的能效。帶有高壓功能的IC提供的數字功能通常有限。如今，更高端的高壓工藝配合更小的數字特征尺寸，容許增加額外的芯片內建功能，使設計人員能夠以比以往盡可能小的外形因子，構建更加智能及更高精度的電源方案。
改進(jìn)的關(guān)鍵細節
安森美半導體的700 V高壓工藝還使此控制器能夠集成用于在A(yíng)C線(xiàn)電壓移除時(shí)對X2輸入濾波電容放電（一項安全機構標準要求的功能）的大多數電路。這就節省PCB空間及用于 X2電容放電之外部電阻網(wǎng)絡(luò )的能耗。NCP1937控制器包含兩個(gè)高壓?jiǎn)?dòng)電路，并且使用了一種新穎的方法來(lái)重新配置這些電路，從而在交流線(xiàn)電路移除的情況下對輸入濾波電容放電。
此高端工藝還能集成其它功能，幫助節省幾個(gè)外部器件；這些功能包括省電模式（PSM）功能，此功能將供電電流降至低于70 μA。傳統反激控制IC采用的典型方法是使用有源關(guān)閉（active-off）集成來(lái)啟用低功率模式，此方法要求額外的偏置電流來(lái)下拉次級端的光耦，降低了系統總能效。相比較而言，NCP1937包含內置電路，無(wú)須此類(lèi)偏置電流，因而在空載條件下提升系統能效。
增加的數字集成功能及高級的700 V高壓工藝，還支援芯片置建應用更多保護功能所要求的電路，如故障檢測、電流感測及過(guò)功率補償，降低了對外部器件的依賴(lài)。
[page]
更佳用戶(hù)體驗
反激轉換器的QR工作目前在膝上型計算機電源適配器及電視中很流行，主要歸功于零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）或谷底開(kāi)關(guān)技術(shù)，此技術(shù)相較于硬開(kāi)關(guān)技術(shù)提升了開(kāi)關(guān)能效，且產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）更低。
QR 轉換器的開(kāi)關(guān)頻率本質(zhì)上會(huì )根據輸入及輸出負載條件而變化，而且往往會(huì )隨著(zhù)輸出負載下降而增加。在傳統QR轉換器中，自激（free-running）頻率通常鉗位在125 kHz，低于150 kHz的CISPR-22 EMI起點(diǎn)。因此，在輕載條件下，MOSFET無(wú)法在一檢測到谷底時(shí)就導通，但必須等候8 μs定時(shí)到期，因此導致某些谷底被略過(guò)。然而，如果輸出功率處于某個(gè)等級，以致于逐周期能量均衡所需的關(guān)閉時(shí)間下降到相鄰兩個(gè)谷底之間，兩個(gè)或三個(gè)周期的第一谷底開(kāi)關(guān)之后可能接續的是一個(gè)周期的第二谷底開(kāi)關(guān)。這種現象稱(chēng)作谷底跳頻，導致開(kāi)關(guān)頻率大幅變化，此變化被峰值電流的大幅變化補償，最終使變壓器出現可聽(tīng)噪聲。
跳周期或頻率反走工作通常用于在實(shí)現頻率鉗位后降低開(kāi)關(guān)頻率。這在提升輕載能效方面很有效，但不會(huì )防止谷底跳頻。這種方法的另一項缺點(diǎn)是要求的開(kāi)關(guān)頻率相對較低，通常在30 kHz左右，需要更大的變壓器。
安森美半導體具有專(zhuān)利的谷底鎖定（Valley Lockout）技術(shù)省去谷底跳頻，憑借的是將轉換器鎖定在它選擇的谷底，直至檢測到輸出功率明顯變化。就NCP1937而言，此器件通過(guò)使用一些比較器來(lái)監測反饋接腳上的電壓并將此信息饋送給計數器來(lái)實(shí)現此功能。每個(gè)比較器上的遲滯鎖定工作谷底。此外，以壓控振蕩器（VCO）為基礎的頻率反走電路隨著(zhù)輸出功率下降而降低開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)一步提升了輕載能效。
圖2. 安森美半導體的谷底鎖定檢測電路。
此項創(chuàng )新提供更優(yōu)異的能效及更佳的用戶(hù)體驗，還結合了反激/PFC組合控制器恰當工作所必需的更高芯片內置功能集成度，使設計人員能夠符合當今消費及商業(yè)電子市場(chǎng)的要求。
相關(guān)閱讀：
一種用于汽車(chē)啟停的低耗能電源設計
http://zzmyjiv.cn/power-art/80022390
解讀LED驅動(dòng)電源設計五大要點(diǎn)
http://zzmyjiv.cn/power-art/80022402
