中心论题：

• 准谐振变换的工作原理。
• 导通模式及非导通模式下工作的电流模式反激变换器工作原理。
• Fairchild的大功率准谐振功率开关上的反激与降压应用。

• 控制器等待漏极电压的一个波谷到来后再导通解决开关总是在到达首个波谷时导通的问题。
• Fairchild功率开关实现频率限制在较窄的范围内控制开关损耗。
• 现代控制器或集成功率开关中的频率箝位电路解决简单电路在较小负载下损耗大的缺点。
• 准谐振过程中的固有频率抖动可传播EMI噪声降低滤波器成本。
• 添加简单的比较器和闩锁电路实现出现大电流时闭锁功率开关功能。

准谐振变换（Quasi-resonant Converters）是一种成熟的技术，在电源消费电子产品领域已获得了广泛应用。本文阐述了准谐振反激变换器和降压变换器，介绍了它们提高电源效率的工作原理。

准谐振变换的工作原理是降低电源开关拓扑结构中的导通损耗，谐振变换器可将导通损耗降到最低，但其工作原理则完全不同。有一个方法可以解释准谐振原理，可以设想一个非连续导通模式运行的扩展过程。

图1说明了在非连续导通模式下工作的电流模式反激变换器的漏极波形，这里只施加了一个门脉冲。在第一个时间间隔，漏电流上升，直到达到所需的电流强度，此时电源开关关闭，回转变压器中的漏电感与节点电容形成谐振。这会导致漏电感浪涌，该浪涌受箝位电路限制，在电感浪涌消失后，漏极电压返回到等于输入电压加上初级线圈感应电压的水平。如果忽略初级线圈电感和节点电容的影响，当输出二极管中的电流降到零时，漏极电压立即降到总线电压，但漏极电压衰减到如图1所示的水平。

初级线圈电感和节点电容形成一个谐振电路，使电感的值为1.4mH，节点电容的值为73pF，利用方程式：4π2f2LC=1可得出谐振频率为500kHz，谐振电路略微衰减。我们注意到采用此近似值的谐振频率与输入电压和载荷电流无关。

如果是非连续导通模式反激变换器，MOSFET在固定的频率下导通（忽略任何频率抖动的影响）。如果达到设定的电流水平，设备就可以导通、关闭；然后在前一设备导通后的某个固定时间再度导通，设备的导通时间与漏极谐振并不同步。在某些情况下，当漏极电压低于总线电压和初级线圈感应电压之和时，设备就会导通。在另一些情况下，当漏极电压较大时，设备才会导通。这种特点经常出现在非连续导通反激变换器的效率曲线上：在驱动恒定负载的情况下，当设备导通时间沿谐振曲线的波形和波谷上下改变时，效率会随着输入电压而改变。

对于准谐振开关，设备并没有固定的开关频率，控制器等待漏极电压的一个波谷到来后再导通。针对彩电市场设计的较老的准谐振设备，总是在到达首个波谷时导通，这对于负载较大的彩电是一个很好的解决方案，然而，对于有较宽动态范围的负载，还存在一个问题。

设备关闭和第一个波谷之间的时间由谐振频率固定，设备导通和关闭之间的时间通过控制器设定。对于较小的负载，由于电感中所需的能源较少，这个时间较短，并且输出二极管导通的时间也较短，因此，对于较小的负载，频率增高会造成更大的开关损耗。

有了FSQ系列的Fairchild功率开关，就可以利用一个频率箝位电路来解决该问题。此电路确保了不超过最大频率，并且设备在出现一个波谷时导通。频率限制在较窄的范围内（如55kHz至67kHz），这样就可控制开关损耗，并简化变压器的设计。

减少损耗
与非连续导通模式和连续导通模式运行的反激变换器相比，准谐振开关减少了导通损耗，从而提高了效率并降低了设备温度。简单的准谐振电路在较小负载下损耗较大的缺点，已经通过现代控制器或集成功率开关中的频率箝位电路克服了。

如果这种情况是在较低的电流和电压下发生的（准谐振即是如此），就可减少导通过程产生的EMI。而且，准谐振过程中的固有频率抖动可传播EMI噪声，进一步降低了滤波器成本，这是由大容量电容中的输入电压纹波造成的。对于恒定负载，在最大纹波电压时的导通时间和输出二极管导通时间都短于在最小纹波电压时的时间，这导致了频率扫描等于纹波频率的开关频率进行线性的变化（如对于50Hz交流电的全桥整流电路为100Hz），这降低了从1MHz到150kHz范围内的EMI。这就是在显像管彩电中采用准谐振变换器的主要原因：开关频率连续地变化，将电视图像干扰降到最低。

反激与降压应用
Fairchild的大功率准谐振功率开关上市已有数年了，该产品近来覆盖了较小的功率级别(2W到50W)，以满足市场对高效低功率电源及低备用电源的需要，原来的保护特性都得以保留，产品名称分别为FSQ0165RN、FSQ0265RN等。

一个示例是过电流关闭闩锁电路（Latch）如果输出二极管短路，开关上的负载降低到通常比激磁电感低30倍的漏电感。当开关导通时，电流迅速地上升30倍。在超出前沿空白（Leading Edge Blanking）时间之前，控制电路中不会有大电流，这对于保护开关可能是过迟了。添加简单的比较器和闩锁电路可在出现大电流时闭锁功率开关，而不管前沿空白电路处于什么情况，其它保护特性包括高温保护、过电压保护和临时过载时有容差的过载保护。

图2说明了Fairchild全球电源资源中心德国的设计的示例应用，R103-5、D104和C103为检测最小漏极电压所需的额外元件，FOD2741为误差放大器，它在同一封装中结合了标准光耦合器和工业标准的431参考，其它元件为反激变换器的标准部分。

在175V AC到265V AC范围内所测量的无负载待机功率小于130mW，在较低的输入电压下，待机功率甚至小于同类产品。在整个电压范围内，满负载效率大于86%，这对于该功率级别的多路输出反激电源而言是比较高的。输入电压调节率非常优秀：当输入电压变化时，测量的电压并不随之改变，而是调整输出的负载调节率控制在5%以内。

低功耗准谐振设备的出现为我们带来了更多机会。我们开发了使用FSQ311设备的20V/100mA输出的准谐振降压电路。在此测量了有10mA负载的待机功耗。在85V AC到265V AC的整个电压范围内，总功耗小于400mW（包括200mW基础负载），小于在180V AC以下350mW的界限。由于漏极电压的波谷比高输入电压时更接近于零，所以在低输入电压下具有更好的性能，而且，这说明了此设计可用于50%效率的0.2W电源中。

在85V AC到160V AC的电压范围内，满负载效率大于80%。在265V AC的范围内，满负载效率则降到73%。对于这么小的电源，这样的性能是十分优秀的，这要归功于采用了准谐振技术。在全部工作电压范围内，输入电压和负载调节率都小于1%。在室温下测量的无散热片设备的温度上升为15度，一个1.2mH电感和220nF电容提供了足够的滤波能力，满足了标准的EMI规范要求。