频率反走 - 准方波谐振电源的谷底跳频问题解决方案

　　频率反走电路通常是压控振荡器(VCO)，在频率钳位时降低开关频率(图4)。通过降低工作频率，开关损耗也得以降低，轻载能效相应改善。然而，在频率反走模式期间，MOSFET导通事件仍然与谷底检测同步：控制器频率在两个邻近谷底之间来回跳动时发生谷底跳频，同样导致准谐振电源中出现可听噪声。

　　图4：带频率反走的准谐振模式

　　这种技术带来的另一项约束就是满载和输入电压较低时最低频率的选择。实际上，频率钳位要求选择较低的最低频率，而且这个值必须高于可听频率范围(通常约30 kHz)。由于这较低的最低频率，初级电感值因而增加以提供必要的输出功率，变压器尺寸也相应地增大。

　　解决谷底跳频问题

　　一种避免谷底跳频问题的新方案，是在输出负载变化时，从某个谷底位置变到下一个/前一个谷底位置 ，并将控制器频率锁定在所选位置。这叫做“谷底锁定”技术。一旦控制器选定在某个谷底工作，它就保持锁定在这个谷底，直到输出功率大幅变化。实际上，可以通过监测反馈电压VFB来观测输出功率变化。需要计数器来给谷底计数。谷底锁定乃是通过使电源在特定输出负载下能有两个可能的工作点来实现。因此，当输出负载值使逐周期能量平衡所需的关闭时间介于两个邻近的谷底之间时，峰值电流允许增高到足以在下一个谷底找到稳定的工作点。

　　图5：就每个输出负载而言，在2个邻近的谷底中间都有相应的工作点

　　由于使用了这种技术，谷底跳频不稳定问题就不再存在，而且变压器中也听不到可听噪声。

　　这种技术的另一特征是其提供自然的开关频率限制。实际上，每次控制器谷底递增时，频率就以不同阶跃来降低，如图6所示。开关频率的降低取决于自由振荡周期：

(1.1)

　　其中： -Lp是初级电感

　　-Clump包括功率MOSFET漏极处存在的所有寄生电容(输出电容COSS，变压器电容等)

　　图6描绘了使用带谷底锁定功能的控制器(如安森美半导体的NCP1380)的适配器开关频率的变化过程。输入电压为均方根115 V时，开关频率漂移限制在65 kHz到95 kHz之间，且不须使用任何频率钳位。

　　图6：带谷底锁定功能的控制器开关频率相对于输出功率的变化

　　这种技术的另一优势在于优化了整个负载/输入电压范围(特别是高输入电压条件下)的能效。高输入电压时，不再有零电压开关工作：开关损耗增加。因此，举例来说，在第二个谷底而不是在第一个谷底工作或是在第三个谷底而不是在第二个谷底工作更有优势，从而使电源能够以较低的频率开关。图7很好地描绘了这种情况，此图中显示了控制器在第三个谷底或第四个谷底工作时，输出功率在24 W到34 W之间时的能效变化。从图中可以看出，在第四个谷底导通MOSFET提供的能效比在第三个谷底导通MOSFET高出0.3%。开关频率在第四个谷底时比在第三个谷底时低15 kHz。

　　图7：第三个谷底工作和第四个谷底工作实际应用案例中的能效差异