rcc開關(guān)電源設(shè)計(jì)詳解-在線瀏覽
2024-08-09 23:21本頁面
【正文】 ，振蕩器輸出脈沖，使開關(guān)管導(dǎo)通。由于其控制過程為振蕩狀態(tài)和抑制狀態(tài)(或稱阻塞狀態(tài))的時(shí)間比，因此稱為振蕩抑制型變換器( RINGING CHOKECONVERTER，簡稱RCC型開關(guān)穩(wěn)壓器)。RCC型電源只是由穩(wěn)壓管組成電平開關(guān)，控制開關(guān)管的通/斷。由于要維持臨界連續(xù)模式，并且變壓器原邊電流上升受輸入電壓影響，因此開關(guān)工作頻率受輸入電壓和輸出電流的影響，占空比也受輸入電壓的影響。也正是因?yàn)楣ぷ黝l率波動較大，濾波電路的設(shè)計(jì)也相應(yīng)較難。首先是電路結(jié)構(gòu)簡單，只需要少數(shù)分離原件就可以得到需專用芯片才能實(shí)現(xiàn)的電壓輸出性能，通過良好的設(shè)計(jì)就可以獲得高效和可靠的工作。而且，由于總是工作于完全能量傳遞模式，副邊整流二極管正向?qū)娏鞯搅?，反向恢?fù)電流和損耗很小，產(chǎn)生的振鈴相對于不完全能量傳遞模式也要小很多，因此輸出的高頻雜音也要小很多。早期的RCC變換器只適用于小功率100W以下的開關(guān)電源。它的工作形式是完全能量傳遞型，用電流容易實(shí)現(xiàn)。為了減少傳統(tǒng)RCC變換器存在的開關(guān)損耗，提高效率，增大其輸入電壓的適應(yīng)范圍，改進(jìn)型RCC電路加入了恒流激勵以及延遲導(dǎo)通電路。基于以上特點(diǎn)，RCC電路在低成本高性能電源設(shè)備中廣泛應(yīng)用，例如低壓小功率模塊、家用電氣、手機(jī)充電器等。為簡化穩(wěn)態(tài)分析，可做如下近似： （1）、忽略變壓器漏感對主管的集射極電壓的影響，實(shí)際使用時(shí)需要RCD箝位； （2）、主電路輸出電容足夠大，輸出繞組電壓箝位于輸出電壓； （3）、穩(wěn)態(tài)時(shí)電容上的電壓保持不變； （4）、穩(wěn)態(tài)時(shí)電阻的作用可以忽略。在RCC方式中，晶體管的集電極必然由零開始逐漸增加。 晶體管的電流波形 此時(shí)變壓器的次級繞組處于短路狀態(tài)，從輸入一側(cè)看來，電流全部流進(jìn)線圈，電阻稱為起動電阻。由在數(shù)比可知，基極線圈上產(chǎn)生的電壓為 該電壓與 導(dǎo)通極性相同，因此 將維持 的導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)基極電流 是連續(xù)的穩(wěn)定電流。在基極電流不足的區(qū)域，集電極電壓由飽和區(qū)域向不飽和區(qū)域的轉(zhuǎn)移。 RCC方式的開關(guān)動作因此的基極電流不足狀態(tài)不斷加深，迅速轉(zhuǎn)至OFF狀態(tài)。因此，單位時(shí)間內(nèi)變壓器存儲的能量與輸出功率相等，設(shè) 變壓器初級電感為,有 因此，欲使輸出電壓穩(wěn)定，頻率f最好隨晶體管的ON時(shí)間變化而變化。這就是連接穩(wěn)壓二極管的目的。在 OFF期間，線圈通過導(dǎo)通的為充電，的電壓變?yōu)樨?fù)電壓，的電壓為： 于是齊納二極管導(dǎo)通，驅(qū)動電流從它所形成的旁路流過，進(jìn)而使 OFF。即在的OFF期間內(nèi)，變壓器存儲的能量向負(fù)載釋放，即使存在負(fù)電源，的充電電流和次級電流也會同時(shí)流動。反之也可改變使隨之改變。因此，此時(shí) OFF。即輸出電壓為若忽略、和，則與成正比，且輸出電壓的精度有電壓的精度確定為了能更好地掌握RCC方式的工作原理，下面推導(dǎo)占空比D的計(jì)算公式。由變壓器初級、次級功率相等的條件得到 由上式，求得為： 將上式變形，求得振蕩頻率f為： 將帶入上式整理，得 由上述占空比及振蕩頻率的公式，可以進(jìn)一步了解RCC方式的基本工作原理：（1）、占空比D與輸入電壓成反比，即隨輸入電壓的增加，縮短，而不變；（2）、負(fù)載電流對占空比沒有影響；（3）、占空比D隨變壓器初級線圈電感 的增加而增加，而隨次級電感的增加而減?。唬?）、振蕩頻率f隨輸入電壓的升高而上升，與負(fù)載電流成反比；（5）、振蕩頻率f隨、的增加而降低。開關(guān)穩(wěn)壓器中，變壓器的設(shè)計(jì)是要點(diǎn)之一，它的所有動作與特性幾乎都取決于變壓器的設(shè)計(jì)。首先，求初級繞組的匝數(shù)。磁芯通常采用鐵氧體材料，但是其最大磁通密度受溫度影響而發(fā)生變化。下面計(jì)算電感值，并按最低輸入電壓的占空比D來計(jì)算。：由上述格式確定繞組匝數(shù)，但由于輸出側(cè)存在導(dǎo)線電壓降，因此，實(shí)際上個(gè)繞組的匝數(shù)應(yīng)該比計(jì)算結(jié)果稍多一些。 即使在最低輸入電壓條件下，驅(qū)動電流的大小也必須足以驅(qū)動開關(guān)晶體管 ON。另一方面，驅(qū)動電流增加，必然會使穩(wěn)壓電路之路的電流增加。如此周而復(fù)始地循環(huán)下去，其周期變化可能，例如從數(shù)百赫茲到數(shù)千赫茲，因而將引起變壓器等產(chǎn)生異常的噪音。 基極恒流驅(qū)動該電路即便在輸入電壓發(fā)生變化，流過的電流也是恒定的。采用該方法后，即使輸入電壓在AC100~200V間連續(xù)變化，電路也能正常工作。此時(shí)，如圖9所示，應(yīng)該在直流輸出端連接一個(gè)泄放電阻，不過此時(shí)的功率全部為無用功率，因此應(yīng)該把電流值調(diào)整到剛剛不引起間歇振蕩的大小。（4）穩(wěn)壓精度：10%,(5)工作效率75%；（6）電磁兼容：符合GB17743
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