隨著個人計算機（PC）及電視機采用更纖薄優(yōu)雅的外形因數(shù)，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。

　　為了幫助符合此類目標，準方波諧振（QR）電源提供高開關能效，還幫助降低電磁干擾（EMI），能簡化電磁的屏蔽或抑制。反激及功率因數(shù)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(shù)量。此外，通過在低負載/空載條件下關閉PFC，控制器還能提升待機能效。此類器件的路線圖正趨向進一步提升功能集成度，及增強開關性能，用以降低可聽噪聲。

　　組合型QR/PFC控制器

　　市場上存在多種包含PFC及準諧振反激反激控制功能、采用單個封裝的組合型器件。高壓集成電路（IC）技術容許采用經(jīng)過整流的交流線電路來直接啟動。邏輯電路控制反激及PFC開關波形，以及其它功能，如軟啟動，過流、過壓及過溫保護等保護功能，安全重啟，及退磁檢測。

　　在正常工作期間，PFC通將無功功率（reactive power）降至最低及防止線電壓失真來提升能效。電器在功率高于70 W時強制要求PFC；但功率等級低于70 W時則不要求PFC，其間PFC電路的能耗可能會降低能效。為了節(jié)省這些能耗，市場上某些反激/PFC組合控制器能夠在輕載時及關閉模式下關閉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，令用戶可以根據(jù)輸出功率占滿載功率的百分比來設定PFC關閉閾值。內(nèi)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調(diào)節(jié)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關閉定時器和隨著線電壓變化的參考電壓，以協(xié)調(diào)PFC的關閉和重新啟用。這就使PFC段能夠在低線電壓下25%至50%負載及高線電壓下50%至75%負載期間關閉。上電期間PFC段也關閉，直至反激軟啟動定時到期。此外，通斷開反饋連接來關閉PFC所需的電路也集成在此器件中。傳統(tǒng)組合型器件要求包含MOSFET電路的外部反饋連接，以根據(jù)要求斷開或閉合回路。圖1展示了PFC導通/關閉控制電路。

　　
　　圖1. PFC導通/關閉控制集成電路。

　　此功能提供了一個示例，彰顯高壓IC技術領域的進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(shù)字功能通常有限。如今，更高端的高壓工藝配合更小的數(shù)字特征尺寸，容許增加額外的芯片內(nèi)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。

　　改進的關鍵細節(jié)

　　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AC線電壓移除時對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(shù)電路。這就節(jié)省PCB空間及用于X2電容放電之外部電阻網(wǎng)絡的能耗。NCP1937控制器包含兩個高壓啟動電路，并且使用了一種新穎的方法來重新配置這些電路，從而在交流線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(jié)省幾個外部器件；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(tǒng)反激控制IC采用的典型方法是使用有源關閉（active-off）集成來啟用低功率模式，此方法要求額外的偏置電流來下拉次級端的光耦，降低了系統(tǒng)總能效。相比較而言，NCP1937包含內(nèi)置電路，無須此類偏置電流，因而在空載條件下提升系統(tǒng)能效。

　　增加的數(shù)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、電流感測及過功率補償，降低了對外部器件的依賴。

　　更佳用戶體驗

　　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關（ZVS）或谷底開關技術，此技術相較于硬開關技術提升了開關能效，且產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）更低。

　　QR轉換器的開關頻率本質上會根據(jù)輸入及輸出負載條件而變化，而且往往會隨著輸出負載下降而增加。在傳統(tǒng)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。因此，在輕載條件下，MOSFET無法在一檢測到谷底時就導通，但必須等候8 μs定時到期，因此導致某些谷底被略過。然而，如果輸出功率處于某個等級，以致于逐周期能量均衡所需的關閉時間下降到相鄰兩個谷底之間，兩個或三個周期的第一谷底開關之后可能接續(xù)的是一個周期的第二谷底開關。這種現(xiàn)象稱作谷底跳頻，導致開關頻率大幅變化，此變化被峰值電流的大幅變化補償，最終使變壓器出現(xiàn)可聽噪聲。

　　跳周期或頻率反走工作通常用于在實現(xiàn)頻率鉗位后降低開關頻率。這在提升輕載能效方面很有效，但不會防止谷底跳頻。這種方法的另一項缺點是要求的開關頻率相對較低，通常在30 kHz左右，需要更大的變壓器。

　　安森美半導體具有專利的谷底鎖定（Valley Lockout）技術省去谷底跳頻，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，此器件通過使用一些比較器來監(jiān)測反饋接腳上的電壓并將此信息饋送給計數(shù)器來實現(xiàn)此功能。每個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輸出功率下降而降低開關頻率，進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(nèi)置功能集成度，使設計人員能夠符合當今消費及商業(yè)電子市場的要求。

　　總結

　　持續(xù)提升PC及電視等大批量電子產(chǎn)品能效的需求來自多個方向，包括政府及生態(tài)設計團體。對于最終用戶而言，更小巧輕薄的產(chǎn)品既要符合這些要求，又要滿足他們對更佳造型設計和更佳移動性的渴求。隨著設備變得更加智能，在多種工作條件及使用模式下將能效提升至最高，如今電源可以透過利用最新的電源半導體創(chuàng)新，不論是看上去還是工作起來均更加智能。
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