中心論題：

• 準諧振變換的工作原理。
• 導通模式及非導通模式下工作的電流模式反激變換器工作原理。
• Fairchild的大功率準諧振功率開關上的反激與降壓應用。

• 控制器等待漏極電壓的一個波谷到來后再導通解決開關總是在到達首個波谷時導通的問題。
• Fairchild功率開關實現(xiàn)頻率限制在較窄的范圍內(nèi)控制開關損耗。
• 現(xiàn)代控制器或集成功率開關中的頻率箝位電路解決簡單電路在較小負載下?lián)p耗大的缺點。
• 準諧振過程中的固有頻率抖動可傳播EMI噪聲降低濾波器成本。
• 添加簡單的比較器和閂鎖電路實現(xiàn)出現(xiàn)大電流時閉鎖功率開關功能。

準諧振變換（Quasi-resonant Converters）是一種成熟的技術，在電源消費電子產(chǎn)品領域已獲得了廣泛應用。本文闡述了準諧振反激變換器和降壓變換器，介紹了它們提高電源效率的工作原理。

準諧振變換的工作原理是降低電源開關拓撲結構中的導通損耗，諧振變換器可將導通損耗降到最低，但其工作原理則完全不同。有一個方法可以解釋準諧振原理，可以設想一個非連續(xù)導通模式運行的擴展過程。

圖1說明了在非連續(xù)導通模式下工作的電流模式反激變換器的漏極波形，這里只施加了一個門脈沖。在第一個時間間隔，漏電流上升，直到達到所需的電流強度，此時電源開關關閉，回轉變壓器中的漏電感與節(jié)點電容形成諧振。這會導致漏電感浪涌，該浪涌受箝位電路限制，在電感浪涌消失后，漏極電壓返回到等于輸入電壓加上初級線圈感應電壓的水平。如果忽略初級線圈電感和節(jié)點電容的影響，當輸出二極管中的電流降到零時，漏極電壓立即降到總線電壓，但漏極電壓衰減到如圖1所示的水平。

初級線圈電感和節(jié)點電容形成一個諧振電路，使電感的值為1.4mH，節(jié)點電容的值為73pF，利用方程式：4π2f2LC=1可得出諧振頻率為500kHz，諧振電路略微衰減。我們注意到采用此近似值的諧振頻率與輸入電壓和載荷電流無關。

如果是非連續(xù)導通模式反激變換器，MOSFET在固定的頻率下導通（忽略任何頻率抖動的影響）。如果達到設定的電流水平，設備就可以導通、關閉；然后在前一設備導通后的某個固定時間再度導通，設備的導通時間與漏極諧振并不同步。在某些情況下，當漏極電壓低于總線電壓和初級線圈感應電壓之和時，設備就會導通。在另一些情況下，當漏極電壓較大時，設備才會導通。這種特點經(jīng)常出現(xiàn)在非連續(xù)導通反激變換器的效率曲線上：在驅(qū)動恒定負載的情況下，當設備導通時間沿諧振曲線的波形和波谷上下改變時，效率會隨著輸入電壓而改變。

對于準諧振開關，設備并沒有固定的開關頻率，控制器等待漏極電壓的一個波谷到來后再導通。針對彩電市場設計的較老的準諧振設備，總是在到達首個波谷時導通，這對于負載較大的彩電是一個很好的解決方案，然而，對于有較寬動態(tài)范圍的負載，還存在一個問題。

設備關閉和第一個波谷之間的時間由諧振頻率固定，設備導通和關閉之間的時間通過控制器設定。對于較小的負載，由于電感中所需的能源較少，這個時間較短，并且輸出二極管導通的時間也較短，因此，對于較小的負載，頻率增高會造成更大的開關損耗。

有了FSQ系列的Fairchild功率開關，就可以利用一個頻率箝位電路來解決該問題。此電路確保了不超過最大頻率，并且設備在出現(xiàn)一個波谷時導通。頻率限制在較窄的范圍內(nèi)（如55kHz至67kHz），這樣就可控制開關損耗，并簡化變壓器的設計。

減少損耗
與非連續(xù)導通模式和連續(xù)導通模式運行的反激變換器相比，準諧振開關減少了導通損耗，從而提高了效率并降低了設備溫度。簡單的準諧振電路在較小負載下?lián)p耗較大的缺點，已經(jīng)通過現(xiàn)代控制器或集成功率開關中的頻率箝位電路克服了。

如果這種情況是在較低的電流和電壓下發(fā)生的（準諧振即是如此），就可減少導通過程產(chǎn)生的EMI。而且，準諧振過程中的固有頻率抖動可傳播EMI噪聲，進一步降低了濾波器成本，這是由大容量電容中的輸入電壓紋波造成的。對于恒定負載，在最大紋波電壓時的導通時間和輸出二極管導通時間都短于在最小紋波電壓時的時間，這導致了頻率掃描等于紋波頻率的開關頻率進行線性的變化（如對于50Hz交流電的全橋整流電路為100Hz），這降低了從1MHz到150kHz范圍內(nèi)的EMI。這就是在顯像管彩電中采用準諧振變換器的主要原因：開關頻率連續(xù)地變化，將電視圖像干擾降到最低。

反激與降壓應用
Fairchild的大功率準諧振功率開關上市已有數(shù)年了，該產(chǎn)品近來覆蓋了較小的功率級別(2W到50W)，以滿足市場對高效低功率電源及低備用電源的需要，原來的保護特性都得以保留，產(chǎn)品名稱分別為FSQ0165RN、FSQ0265RN等。

一個示例是過電流關閉閂鎖電路（Latch）如果輸出二極管短路，開關上的負載降低到通常比激磁電感低30倍的漏電感。當開關導通時，電流迅速地上升30倍。在超出前沿空白（Leading Edge Blanking）時間之前，控制電路中不會有大電流，這對于保護開關可能是過遲了。添加簡單的比較器和閂鎖電路可在出現(xiàn)大電流時閉鎖功率開關，而不管前沿空白電路處于什么情況，其它保護特性包括高溫保護、過電壓保護和臨時過載時有容差的過載保護。

圖2說明了Fairchild全球電源資源中心德國的設計的示例應用，R103-5、D104和C103為檢測最小漏極電壓所需的額外元件，F(xiàn)OD2741為誤差放大器，它在同一封裝中結合了標準光耦合器和工業(yè)標準的431參考，其它元件為反激變換器的標準部分。

在175V AC到265V AC范圍內(nèi)所測量的無負載待機功率小于130mW，在較低的輸入電壓下，待機功率甚至小于同類產(chǎn)品。在整個電壓范圍內(nèi)，滿負載效率大于86%，這對于該功率級別的多路輸出反激電源而言是比較高的。輸入電壓調(diào)節(jié)率非常優(yōu)秀：當輸入電壓變化時，測量的電壓并不隨之改變，而是調(diào)整輸出的負載調(diào)節(jié)率控制在5%以內(nèi)。

低功耗準諧振設備的出現(xiàn)為我們帶來了更多機會。我們開發(fā)了使用FSQ311設備的20V/100mA輸出的準諧振降壓電路。在此測量了有10mA負載的待機功耗。在85V AC到265V AC的整個電壓范圍內(nèi)，總功耗小于400mW（包括200mW基礎負載），小于在180V AC以下350mW的界限。由于漏極電壓的波谷比高輸入電壓時更接近于零，所以在低輸入電壓下具有更好的性能，而且，這說明了此設計可用于50%效率的0.2W電源中。

在85V AC到160V AC的電壓范圍內(nèi)，滿負載效率大于80%。在265V AC的范圍內(nèi)，滿負載效率則降到73%。對于這么小的電源，這樣的性能是十分優(yōu)秀的，這要歸功于采用了準諧振技術。在全部工作電壓范圍內(nèi)，輸入電壓和負載調(diào)節(jié)率都小于1%。在室溫下測量的無散熱片設備的溫度上升為15度，一個1.2mH電感和220nF電容提供了足夠的濾波能力，滿足了標準的EMI規(guī)范要求。