一种准谐振反激式控制器功能简介
1 前言 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。
广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本电脑、蜂窝电话等设备中。
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 ICE2QS03G。
2 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。
单开关反激式转换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。
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
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
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。
大电流电感
无增益折衷的CMOS LNA输入匹配网络
如今，大多数无线接收器通常都需要有高增益的LNA。作为接收器链中的第一个有源组件（active block），LNA应该提供足够的增益，以克服后续级带来的噪声，并尽可能减少噪声。然而，
照明AC-DC LED驱动电源电路精析 —电路图天天读电子发烧友为您提供的照明AC-DC LED驱动电源电路精析 —电路图天天读（129），由于LED总光效要求及散热限制，能效对低功率应用尤其重要;许多情况下，即使是较低功率应用也要求功率因数校正和谐波处理;在空间受限应用中。
在线客服1