【文章內容簡介】 onp tVTPI ?? ???121 2? （ 2– 6） ? ?onontV tTVN ???12 （ 2– 7） ponon I tVTIV tVL11022211 2 ????? ??? ? （ 2– 8） 18 這些等式可改寫為： ???????? ????1221 12 VVNPI p ? （ 2– 9） 111 VLIt pon ?? （ 2– 10） 22112 PILT p? ??? ? （ 2– 11） 占空比 TtD on? ,它是 RCC 設計時決定電路特性的重要參數。開關晶體管1VT 的集電極電 流 cI 等于 1I ,因此，根據式， DIc 1? （ 2– 12） 由 圖 26所示波形可知， oft 時， 1VT 的集電極與發(fā)射極間所加電壓 ceV 為 DVNVVce ???? 1 112 （ 2– 13） 圖 25 晶體管電流和電 壓與 D 之間關系 圖 26 開關晶體管的發(fā)射極 與集電極間電壓 Vce 19 圖 25示改變 D時， cI 與 ceV 相對值的變化。 D較大時， cI 較小，但 ceV 較高，因此，務必選用高 耐壓晶體管。 D 較小時， ceV 也較低，但 cI 增大。另外，這與變壓器設計以及輸出二極管和輸出電容的選用也有關系。輸入最低時 D 選為 ∽ 進行參數設計是適宜的。 二、簡單的 RCC 方式開關穩(wěn)壓電源 15V/3A 的 RCC 方式開關穩(wěn)壓電源，它由主開關電路、浪涌電壓吸收電路、電壓檢測電路、次級側整流平滑電路組成。 工作原理簡要說明如下： 主開關電路是保證輸出電壓穩(wěn)定而通斷的直 流電路，他是開關穩(wěn)壓器的重要組成部分。對于 RCC 方式，開關晶體管的集電極電流峰值 cpi 是決定電源的輸出功率之值，它由開關晶體管基極電流 Bi 與晶體管的蓄積時間 tsg 決定。基極驅動電路與電流波形如 圖 26所示。 圖 26 開關晶體管的基極電流與集電極電流 20 （ a）基極驅動電路 （ b）工作波形 反饋線 圖 pN 產生的正向電壓，使晶體管 1VT 的基極電流按 11CR 時間常數衰減。若 1C 兩端電壓達到二極管 3VD 的正向壓降 FV 時，電流經 1R 和 3VD 流通。 1VT 的基極電流是這些電流的合成電流。 1VT 的 集電極電流 cI 增加到基極電流 Bi 的 FEh 倍 ? ?FEB hi ? 之后，在 1VT 蓄積電荷 tsg 期間， cI 還繼續(xù)增加，若增加接近峰值 cpi 時， 1VT 的基極有反偏置電流，因此 ， 1VT 截止。 cpi 大小與電阻 1R 有關， 1R 越小， cpi 就越大。若這樣確定 1R 時，即輸入電壓升高時或輸出電流下降時，有必要使基極電流不需要的分量流經其它電路。這種電路如 圖 27 所示，不需要的基極電流分量流經 2VT ， 對于輸入電壓與輸 出電流變動時，保持輸出電壓恒定。 此電路中 2VT 采用 PNP 型晶體管，也有采用 NPN 型晶體管，但采用 PNP型晶體管電路的過流保護電路簡單。電路中 4VD 與 2C 是供給控制 2VT 基極電流的光電耦合器的電源。 當輸出電壓稍升高時，光電耦合器中 LED 光量增加，光電晶體管 圖 27 開關晶體管的基極 的集電極電流增大，導致 2VT 的集 電流與集電極電流 21 電極電流增大，形成使 1VT 的基極 Bi 電流減小的負反饋閉環(huán)路。 1VT 的基極電流 Bi 一旦減小，集電極峰值電流 cpi 也減小，但同時 ont 變短。 另外， ont 隨著輸入電壓的升高與輸出功率的減小而變短，因此，輸入電壓最高，輸出功率最小時 ont 應最短。若輸入電壓升高，輸出電流又下降，它作為 ont 最小值的輸入電壓與輸出電流的界限時，就不能維持正常的振蕩，產 生如 圖 28 所示的間歇振蕩。這樣，變壓器就會發(fā)出振動聲響。因此，必須有最小負載電流，若負載不能保證不開路時，可在輸出端接入假負載電阻 R。如 圖 29 所示，最小負載電流 消耗在此電阻 R 中。 圖 28 間歇振蕩實例 圖 29 防止間歇振蕩的電路 主開關電路中還有保護開關晶體管 1VT 的保護電路。電源接通瞬間或輸出短路時，光電耦合器停止工作， 2VT 為截止狀態(tài)。為此，基極電流全部流經 1VT的基極。當輸入電壓較高時，基極電流與輸入電壓成比例增大，晶體管集電極電流峰值也成比例增大。 因整流平滑后的直流電壓變動范圍為 105195V，195V 時的 集電極電流峰值時 105 時的 2 倍。 這樣，變壓器變成飽和狀態(tài)，或破壞 1VT 的安全工作區(qū)，于是就需要加過流保護電路，防止集電極電流增大。 22 圖 210 是幾種過流保護實例。最常用的是 圖（ a） 所示電路，采用專用的過流保護晶體管。 圖（ b） 電路是用兩個二極管替代晶體管電路。 圖（ c） 是基極 2VT 電流控制晶體管兼有保護電路功能。 圖 210 過電流保護電路實例 此例中的過流保護電路如 圖 211 所示，當開關晶體管 1VT 的 集電極電流增加時，若過流檢測 電阻 R兩端電壓與 1VT 的 beV 之和 接近 2VT 的 beV 與 2VD 的正向壓降 FV 之和，則基極電流通過 2VT 分 流，從而減少 1VT 基極電 流，因此， 限制了 1VT 的集電極電流，到達保 護目的。 圖 211 過電流保護電路及其工作波形 23 圖 212 吸收電路及其工作波形 吸收電路的等效電路與工作波形如 圖313 所示，二極管 1VD 導通期間，晶體管1VT 的集電極與發(fā)射極的電壓是輸入電壓INV 和吸收電路中電容 SC 充電電壓 SV 之和。流經二極管 1VD 的電流 Si 其峰值較大，如 圖 中所示，但平均 電流小，選用 電流二極管即可，其耐壓等于或大于 CBOV 。另外，由波形可知，電路中tidd 較大，因此選用噪聲性良好的二極管， 圖 36 中的 1VD 選 FR，與其并聯的電容改善了二極管噪聲特性。 圖 213 輸出整流波形及其工作波形 24 輸出整流濾波電路是由整流二極管、電解電容和扼流圈組成。流經二極管的電流如 圖 213 所示，它與開關晶體管集電極電流相反，線性下降。有效電流為平均電流（輸出電流）的 ∽ 倍。二極管上加的反向電壓為輸出電壓的 2 ∽ 3倍。此例中采用 FD 二極管。 電壓檢測電路是 LED 光量隨輸出電壓的微小變化，從而控制輸出電壓，使其穩(wěn)定的電路。當輸出電壓為 8V 以下時，檢測電路采用可變串聯穩(wěn)壓器，如 圖 215(a)所示，輸出電壓???????? ??2101 RRVV ref 。當輸出電壓為 8V 以上時，采用 穩(wěn)壓管和晶體管組合的電 路，如 圖 214 （ b） 所 示 ， 輸 出 電 壓???????? ??? 210 RRV 。 圖 214 電壓檢測電路 25 第三章 開關電源電路設計 一 、開關電源設計步驟 圖 31所示 是 RCC 的設計程序，現按程序說明如下。 圖 31 RCC 設計程序 26 1． 確定電 源規(guī)格 輸入電壓： DC36V 輸入電壓變化范圍： 177。 20% 輸出電壓： DC15V 輸出電壓變化范圍： 177。 1% 輸出功率為； 45W 2． 確定占空比 D 和頻率 f 設 ?? TtonD 設最低振蕩頻率 KHZf 25min ? 。低于 25KHZ 的頻率即為音頻域，回發(fā)出刺耳的撥號音。而提供 minf 就會增大開關損耗。 RCC 在輸出電流減小時頻率會增高，以致達 200KHZ 以上。這樣就會因不能配合開關晶體管的工作而致損耗增加。 3. 輸入直流電壓 1V 的計算 1V = ～ 4． 一次電流的峰值 PI1 、圈數比 N 和一次電感 1L 的計算。 現以輸出電壓最低、輸出電流 01I 為過流保護設定點（ 01I 的 120%）的情況進行計算。 RCC 在該點時 PI1 最大， f 最小。設 fV =， LV =，η=，由 0V =15V 得 27 2V = 0V + LV + fV =15 + + = （ V） 變壓器的輸出功率 2P 因 15V 輸出電流是過流檢測點，為 3A ，所以 2P = 3 = （ W） 21 ?? ????? ??? ?onP TV TPI （ A） ON 時 ONT 為： 202 1 ????? fTT on ? （μ S） 一次和二次（ 5V線圈）圈數比 N為： ＝?? VVN 一次線圈電感 1L 為： 6111 ?????? ?ponI TVL （ mH） 5．磁芯的選用 磁芯選用 EEC28L（ TDK） 圖 32和圖 33是磁芯和繞線管的示意圖。 6． 匝數 N N2 的確定 二次線圈的匝數 2N 為： 71122 10)( ?? ??? mP BS mHLINN 28 S：磁芯有效截面積 2mm mB ：最大 磁通密度 3000 高斯 06 77112 ???? ????? ??? mPBS LINN （ 匝 ） 一次線圈的匝數 1N 為： 14121 ???? NNN （ 匝 ） 圖 32 磁芯示意 圖 圖 33 繞線管示意圖 表 31 磁芯尺寸（ mm） 有效截面積為 2mm A B Ф C F l 表 32 饒線管尺寸（ mm） A Ф B C 29 7. 變壓器的設計 一定要檢驗線圈能否容入所選的磁芯。因此要先計算出通過線圈的電流。電流在輸入電壓 1V 最低和輸出電流 0I 最大時最大，此時變壓器的輸出功率 2P為： 2P = 3= (W) ∴ 21 ?? ????? ??? ?onP TV TPI (A) 電流波形變化如 圖 34所示 ∴ 1I 有效值 611 prms II ? (A) 流入變壓器 15V 線圈的電流 2I 的峰值 pI2 可按下式從輸出電流 0I 求出 圖 34 通過線圈的電流計算 322 02 ????? ? II p (A) 有效值為： ?? Prms II (A) 變壓器需要有供給晶體管 1VT 的基極 電流 BI 的基極線圈，因此要算出該線圈的 匝數 BN 如 圖 35，即使輸入電壓 V1 最低時， 基極電路電壓 BV 也需 ，因此 BN 為： 圖 35 基極線圈的設計 30 1 ?????? V NVN BB (匝 ) 設 15?feh ， 則晶體管 VT1 基極電流 BI 為： ??? fePB hII (A) ∴ BI 有效值 2 ?? Bbrms II (A) 下面談談確定線圈用導線（漆包線）的線徑問題。 縮小導線線經無疑可嵌入繞組節(jié)距，但因線圈電阻部分發(fā)熱過大