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电源招聘专家一种准谐振反激式控制器功能简介电源适配器(Power adapter)是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型;按连接方式可分为插墙式和桌面式广泛配套于子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本电脑、蜂窝等设备中表1显示了针对外部电源适配器的最新的 EPA 2.0 Level V 标准该表重点介绍了平均能效和空载功耗以及轻载功耗表1针对外部电源适配器的 EPA 2.0 Level V 标准为此，英飞凌针对绿色电源适配器解决方案开发出全新具备数字降频、主动突发模式和折返校正等特性 QR PWM IC ICE2QS03G2 CCM DCM 与 QR 工作模式对照反激式转换器广泛应用于交流/直流电源，尤其适用于输出功率低于150W 的电源单开关反激式转化器具备三种基本工作模式：连续导通模式(CCM)、断续导通模式(DCM) 和准谐振(QR) 模式这三种工作模式都具备各自的优缺点 电源招聘专家2.1 连续导通模式图1a 是典型的 CCM 工作波形。

转换器的输入功率是：(1)由于电感器存储的电能不 完全转移到二次侧，因此在相同条件下，CCM 工作模式所需的电感通常高于 DCM 工作模式所需的电感此外，更高的电感意味着主侧开关电流具备较低的交流/ 直流转换率，因此获得更低的导通损耗不过，随着原边电感值的升高，变压器的磁损耗也会增大，因此在开关导通损耗和变压器导通损耗之间需折衷考虑此外，在占空比大于0.5的条件下，为避免次谐波振荡，需要加入斜率补偿功能由于高压输入下，导通时间较短，高压下的补偿值低于低压下的补偿值这将 使高压下的最大输出功率远远高于低压下的最大输出功率实际上，采用 CCM 工作模式的 SMPS IC 针对某个具体的设计只具备一条补偿曲线如果设计发生变化，最大功率限制性能也会随之变化2.2 断续导通模式图1b 是采用 D CM 工作模式的反激式转换器的典型工作波形 该转换器的输入功率是：(2)如上所述，在 MOSFET 导通期间电感存储的电能在 MOSFET 关断期间完全转移至次侧最大功率只与电感、开关频率和峰值电流有关对于采用固定频率的设计，在不同输入电压条件下，很容易通过使最大峰值电流保持不变来限制系统的最大输入功率。

2.3 自由运行准谐振模式图1c 是 在 QR 工作模式下的典型工作波形该转换器的输入功率是：(3)在变压器二次侧电流为零时，原边主电感和漏源及线路的寄生电容发生谐振，功率开关只在漏源电压的最低点开通在这种条件下，开关频率由输出负载和输入电压决定如 电源招聘专家果峰值电流限制保持不变，在高输入电压条件下，开关频率将大幅提高这将导致在高压下很高的最大输入功率图1反激式转换器在不同工作模式下的典型工作波型3 ICE2QS03G 特性由于导通电压更低，未加限频的 QR 工作模式虽然具备较低的开通损耗但是，在轻载条件下，开关频率很高，效率下降的很快因此，在这些条件下，需要限制开关频率英飞凌的数字降频(获得专利 )概念由此被开发出来3.1 数字降频概念对于 QR 工作模式而言，开关周期包括三个部分：导通时间(Ton)、关断时间(Toff)和半谐振周期(Tres)根据变压器主侧电感器的伏特-秒平 衡，Ton 和 Toff 可利用(4) 和 (5)等式计算，谐振周期利用(6)等式计算在(6) 等式中，Cds 为 MOSFET 的漏-源极等效电容。

这就解释了为什么当负载减小或输入电压升高的情况下，开关频率会提高这是开关电源所不希望见到的，因为高开关频率会导致高开关损耗为了限制开关频 率，英飞凌开发出数字降频方法，确保不在第一个谐振谷点，而是在第二个、第三个、甚至在第七个谷点进行操作——这主要取决于负载条件事实上，ICE2QS03G 的内部有一个寄存器，称为 ZC 计数器该计数器可决定在哪个谷点打开 MOSFET通过监控反馈电压可调节寄存器的值当负 载电流变小时，可通过控制回路降低反馈电压，从而提高 ZC 计数器值，降低开关频率当负载电流增大时，ZC 计数器值将变小表3详细介绍了 ZC 计数器的变 化的工作原理，图2通过三个例子，说明 ZC 计数器如何随着反馈电压变化而变化由于采用可变 ZC 计数器和谷底开通，当输出负载降低时，转换器的实际开关频率会下降，如图3所示表3 ZC 调节方法 电源招聘专家图 2 数字降频图注：Clock: 时钟;Up/Down counter: 上/ 下计数器; case1: 例1;Case 2 : 例2;Case 3: 例3图 3 基本 QR 与英飞凌 QR 的开关频率对照图注：Switching frequency: 开关频率;Active burst mode: 主动突发模式;Free-running QR: 自由运行 QR;Output power: 输出功率3.2 主动突发模式(已获专利)在轻载条件下，主要损耗是开关损耗和变压器磁损耗。

两者都与开关频率有关突发模式和跳周期模式是广泛采用的两种方法通过采用突发模式和跳周期模式降低轻载开关频率，可大幅提高能效图 4 为主动突发模式的运行情况要想进入突发模式，必须满足三个条件第一，反馈电压必须低于预设的阈值 VFBEB——设置进入突发模式的功率第二， ZC 上/下计数器的值必须等于 7，确保转换器处于轻载条件最后，屏蔽时间应为 24 毫秒，避免由于一些可能出 电源招聘专家现的瞬变引起的干扰若要退出突发模式，反馈电压应高于预设的阈值 VFBLB在主动突发模式运行过程中，当反馈电压高于 V FBBOn 时，IC 将启动开关操作当反馈电压低于 VFBBOff 时，IC 将停止开关操作VFBBoff 为 3.0V，VFBBOn 为 3.6V该电压阈值远高于传统突发模式的阈值，可节省 IC 和反馈回路光电耦合器的能耗由于其具备较高的电压电平，因此具备出色的抗噪性能相对于突发模式，这种运行更加稳定，从而实现更高的能效图 4 主动突发模式运行：Enter bu rst: 进入突发模式;Burst On: 突发模式打开;Burst off: 突发模式关闭;Leave Burst: 退出突发模式，Current limit level during burst mode: 在突发模式运行过程中的电流限值水平 201307/20130730101758775.jpg" border=0>3.3 最大功率限制(带折返校正功能)Pin 与 Ipk 和 fsw 成比例， 而 Ipk 受电流采样限值 Vcs 的限制。

根据(4) 等式，我们可以看到 fsw 与 Vin 成比例当线路电压升高时，转换器输入功率会变得很大当线路电压升高时，需要限制电流采样水平，从而限制最大输入功率对于 ICE2QS03G 而言，可通过ZC 管脚输出的电流获得输入电压信息这是因为，辅助绕组可感应与输入电压成比例的负电压由于 ZC 管脚在内部被钳位到-0.3V，因此 ZC 管脚的输出电流与输入电压成比例，如等式(12)所示通过调节 Vcs 值，可有效限制最大输入功率图5为检测电路该 IC 采用了数字比较电路图6为最 大 Vcs 限值 VS 输入电压(与 Izc 成正比) 4 结论本文对反激式转换器的结论是，无论在满负载、中等负载和轻负载条件下，具备数字降频特性的 QR 工作模式都可获得极高的能效利用主 动突发模式特性，可将在265V(交流)输入电压条件下的待机功耗限制在100mW 以下这使设计可轻而易举地满足相关标准要求，例如 EPA2.0 Level V 标准。