解决准方波谐振电源的谷底跳频问题

传统准谐振控制器容易受到所谓的谷底跳频问题的影响，因为谷底跳频会产生大小不同的开关周期，并在变压器中产生可听噪声。在某些线路电压/负载条件下，当逐周期能量平衡所需的关闭时间降到两个邻近谷底之间时，会出现谷底跳频。为了解决这个问题，本文介绍了谷底锁定技术。这种技术使电源能够在给定输出负载条件下选择两个可能的稳定工作点，不仅不稳定问题随之消失，而且在结合使用压控振荡器的情况下，这种应用中的能效数值明显升高。基于NCP1380控制器的实际测试结果证实了这种方法的有效性。 随着电子设备的发展和普及，对电源技术的要求也越来越高。准方波谐振电源因其在笔记本适配器、电视电源等电子设备中的应用而备受关注。这种技术以零电压开关（ZVS）为核心，旨在降低开关损耗并减少电磁干扰（EMI）。然而，在这一技术的应用过程中，谷底跳频问题严重影响了电源的稳定性和能效，成为了亟待解决的技术难题。 谷底跳频是指在特定的线路电压和负载条件下，由于传统准谐振控制器设计的限制，开关周期在两个相邻谷底之间不规则变动的现象。这不仅会产生可听噪声，还会导致效率降低和变压器尺寸增大。为应对这一问题，研究者提出了谷底锁定技术。这项技术的核心在于，在给定的输出负载条件下，电源能够选择两个可能的稳定工作点，从而避免了在谷底间跳频，维持了开关周期的稳定性。 为了更好地理解和应用谷底锁定技术，我们首先要了解准方波谐振电源的工作原理。在准方波谐振电源中，开关频率会根据负载条件动态变化。这原本是该技术的优势之一，但在轻负载时，随着开关频率的上升，开关损耗也会增加，能效随之下降。特别是在低线路电压和高负载时，传统的内部定时器限制方法会导致变压器的去磁时间超过预定的定时器时间，而在轻负载时，去磁时间的缩短又会导致定时器在谷底到来之前复位，从而产生谷底跳频现象。这种不稳定现象对电源的性能和用户使用体验都有负面影响。 针对这一挑战，谷底锁定技术应运而生。谷底锁定技术允许电源在特定的输出负载条件下，选择并锁定在两个可能的稳定工作点之一。这使得开关周期可以在两个谷底之间切换，而不是在它们之间跳频。即便输出功率发生变化，也能保持稳定的开关频率，从而消除了谷底跳频造成的不稳定性和噪声。结合使用压控振荡器（VCO）后，谷底锁定技术在轻负载条件下能进一步提高能效，因为它降低了开关频率，减少了开关损耗。 为了验证谷底锁定技术的实际效果，文章中给出了基于NCP1380控制器的实际测试结果。测试结果明确显示，相比于传统的频率钳位或频率反走策略，谷底锁定技术在改善能效和减少噪声方面表现突出。虽然频率反走技术可以通过降低工作频率来减少轻载时的开关损耗，但它并未解决谷底跳频问题，且在满载和低输入电压时可能会导致最低频率过低，增加了初级电感值，从而造成变压器尺寸的增大。 总结而言，谷底跳频是准谐振电源中一个关键的技术挑战，而谷底锁定技术则提供了一种有效的解决方案。通过锁定在一个特定谷底，电源在负载变化时能够保持稳定的工作状态，这不仅提高了能效，也降低了噪声，对优化电源设计和提升用户体验具有重要意义。随着电子设备应用的不断扩展，这种技术的应用前景广阔，有望在更多领域得到推广和应用。