准谐振电路的应用

准谐振PWM 控制器在电源适配器中的应用 新闻出处：艾睿电子（深圳）代表处 彭建宇 发布时间： 2006年12月08日 电源适配器不仅种类繁多而且在消费类电子产品中应用非常

广泛，提供的输出功率大多数

都在100瓦以内，市场需求迅速增长。如电动自行车电池充

电器、小尺寸液晶电视、笔记

本电脑、打印机、DVD 播放器

和机顶盒等都有应用。早期的电源适配器大都选用线性变压器，随着消费类电子产品对电源适配器有高效率、宽输入电压范围的要求，以及铜、铁和人力成本的增加，这类电源适配器里面原来的线性变压器大都逐渐被开关电源取代。从而使电源适配器由原来只能是交流110伏或交流220伏单电压输入改变为交流85至264伏的宽电压范围输入，输入电源频率在47到63赫兹之间。

电源适配器一般来讲空间体积都比较小，不能安装大体积的散热片，同时EMI 电磁辐射的屏蔽也是一个难以解决的问题。但是目前市面上电源适配器中的开关电源大多数都是采用普通的硬开关PWM 控制方式设计的，存在开关噪声大、EMI 屏蔽结构复杂、

材料和生产成本

高、转换效率不高散热器体积大内部空间拥挤，且待机功耗大无法达到节能标准，保护功能少可靠性低等许多难以克服的缺陷，尤其在5 0W以上低电压大电流输出的电源适配器，这些缺陷更加突出。

随着全球多个国家和地区各种节能规范的纷纷发布，例如“能源之星”认证项目、美国加州能源委员会(CEC)、欧盟行为准则、欧洲高能效电器组织(GEEA)，均把节能放在环保的重要一环。对于想要出口欧美等地的电源产品，满足国际强制执行的待机功耗法规和安全认证标准非常重要。例如，全球范围内倡议待机功耗低于1瓦；UL安规认证，CE安规认证等。一方面是消费类电子产品对电源适配器的需求迅速增长，电源生产厂商须迅速扩大自己的产能，另一方面是世界多国出台的要求严格的节能法规，使得电源生产厂商在设计“绿色电源”、进行节能降耗方面面临着更大的压力，大多数用传统的PWM控制方式设计的电源适配器已无法达到“绿色电源”的设计要求。所以电源生产厂商必须放弃传统的PWM控制方式，采用新的PWM控制技术来设计自己新的电源适配器产品，才能适应不断增长的市场需求和开关电源产品规范标准的新要求，准谐振PWM控制技术就是一种能满足电源适配器新的设计要求的解决方案。所谓准谐振PWM控制简单讲就是控制开关管在电压谷底开通的一种PWM控制方式，又称为软开关PWM控制方式。用准谐振PWM控制器设计的电源适配器能够容易实现电源转换效率高、噪声小EMI成本低、结构简单制造成本低、

待机功耗小符合节能标准、保护功能齐全可靠性高等许多优点，尤其适合设计小体积、高功率的电源适配器。NCP1337就是安森美公司为了不断地满足市场对更小体积、更高能效、更低成本的电源适配器的需求而新推出的一款高性能的准谐振控制器，是设计高性能电源适配器的一个不错的解决方案。

在此以安森美最新一款准谐振PWM控制器NCP1337为例，介绍准谐振PWM控制器在电源适配器中的设计应用。

图1 NCP1337典型的12V/5A电源适配器原理框图

NCP1337准谐振PWM控制器的性能特点

NCP1337是一款增强型的准谐振脉冲宽度调制电流模式控制器，它

结合了真正的电流模式调制器与去磁检测器，确保电源在任何负载条件下均能工作在不连续的导电模式。它集成了组建严格可靠的开关电源（SMPS）所有必要的元件和功能，只需极少的外接元件。非常便于设计自由运行准谐振模式的电源适配器。其主要的特征与优点如下：

1．自由运行的不连续模式准谐振控制。为设计低电压大电流输出的简单高效能的同步整流电路提供了可行性，从而实现开关电源的高转换效率。开通时间随供电电压的变化，很容易实现工作频率抖动从而将电磁干扰降低至最少，减小EMI滤波器的器件和功耗。

2．超低功耗。待机时工作在最小开关频率的纹波模式，当功率要求低于预先设置的水平通过监察反馈引脚电压，进入纹波模式，使适配器空载能耗可以符合节能标准。因为重新启动被内部软启动软化，频率不会低于25kHz，所以开关电源空载时能在低峰值电流的频率跳变模式下无噪声工作，

3．保护功能完善。芯片内部有短路后自动重启动的保护电路、开环故障检测及过压锁定保护电路、限流保护电路和具有滞后特性的过热保护电路等多种保护功能。在过流情况下，输出脉冲关闭并进入安全突发模式，一旦故障消失，IC会尝试重新启动，自动恢复正常工作。

4．内部变压器磁芯去磁检测。不需要变压器辅助绕组电压等任何外

部信号就能自动检测功率开关管漏极的谷底电压，使电路设计更为简单。

5．可调的过载补偿。可以保证准谐振电源所提供的最大输出功率不受输入电压变化的影响。

6．内置两种外部失效模式触发比较器（禁止和锁定）。提供称为输入欠压和过

电压保护的整体电压检测功能。也可增加其他外部故障触发此禁止或锁定的保护功能。

7．Vcc采用了动态自供电技术。内置高电压启动电流源可直接由40伏至500伏直流电自供电，无需外接损耗大的启动电阻。

8．500mA峰值电流驱动能力。可直接驱动漏极电流在15A以内的高压MOSFET功率开关管。

9．内部置有4ms的软启动电路消除了传统的启动应力。可保证开关电源在开机时内部无电流、电压过冲现象。电流模式控制功率开关管在每个开关周期的峰值电流，使开关电源具有良好的动态负载响应速度。

10．最高工作频率内部限制为130kHz，低于EMI辐射标准最低频率150kHz。

11．内部前端消隐和反馈光耦可直接与IC反馈脚连接，无需复杂的外围电路，有效地减少了控制IC的外围元件。

NCP1337典型的60瓦电源适配器设计方案

◆电路的基本结构

用NCP1337设计的60瓦12伏/5安电源适配器，其电路采用常见的反激式拓扑结构，如图2所示。F1保险丝、TH1为负温度系电阻和VSR1压敏电阻组成电源的输入电路，C1、C2和L1组成EMI滤波电路，BD1为输入级整流桥，Cdc、C4为输入级滤波电容，Cb、Rb 1、Rb2、Rb3和Rb4组成输入过欠电压保护和过载补偿电路，Dsn、Csn和Rsn组成尖峰电压吸收电路，R7、R8、R10和Rs组成MOSF ET驱动和电流采样电路，Q1为6安600伏高压MOSFET功率开关管，IC1为NCP1337准谐振PWM控制器，Da、Ra和Ca构成NCP1 337的辅助电源电路。T1为PQ32/20铁氧体磁芯高频功率开关变压器。IC2、IC3、R15、R16和R17等组成次级电压反馈电路，T2、Ds c、Rsc和Qsc等组成次级整流同步控制电路,Qr、Co、Cp和Lp组成12伏整流输出滤波电路。C13为安规Y1电容。