RCC小功率开关电源设计步骤详解
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RCC(自振反激型变换器)式开关电源器件设计及应用编辑本段电子技术振荡-阻塞变换器RCC(即RINGING CHOKE CONVERTER)的英文缩写。
其中文意思是振荡-阻塞变换器。
它是一种非定频电源,在国内很多场合都有应用,我来说一下其工作原理,(原理图如下图示)说得不对之处还请大家指正。
开关电源的自激振荡状态开机后,交流电通过整流滤波后一路通过变压器初级加到开关管Q2漏极(D 极),另一路通过启动电阻R2、R3加到Q2栅极(G极),从而使开关管Q2导通。
导通后,变压器T1原边产生上正下负(1正2负)的感应电动势。
由于互感,T1辅助绕组也产生相应的下正上负(3正4负)的感应电动势。
于是T1的3脚上的正脉冲电压通过C5、R5加到Q2的G极与S极之间,从而使Q2的漏极电流进一步增大,于是开关管Q2在正反馈雪崩过程的作用下迅速进入饱和状态。
开关管在饱和期间,开关变压器T1次级绕组所接的整流滤波电路因感应电动势反向而截止,电能便以磁能的形式储存在T1初级绕组内部。
由于正反馈雪崩过程时间极短,定时电容C5来不及充电(也就相当于短路)。
在Q2进入饱和状态之后,辅助绕组上的感应电压对C5充电,随着C5充电的不断进行,其两端电位差升高,于是Q2栅极电位就会降低,从而使Q2退出饱和状态,当Q2退出饱和状态之后,其内阻增大,导致漏极电流进一步下降。
由于电感中的电流不能突变于是开关变压器T1各个绕组的感应电动势反相,辅助绕组3端负的脉冲电压与定时电容C5所充的电压叠加后,使Q2迅速截止。
开关管Q2在截止期间,定时电容放电,以便为下下正反馈电压(驱动电压)提供电路,保证开关管Q2能够再次进入饱和状态,同时,开关变压器T1初级绕组存储的能量耦合到次级绕组并通过原理当初级绕组能量下降到一定值时,根据电感中的电流不能突变的原理,初级绕组便会产生一个反铅电动势,以抵抗电流的下降,该电流在T1初级绕组产生1正2负的感应电动势。
RCC(自反馈式反激)电源设计步骤及要点
引言:RCC电源结构简单,元器件数量少,但对大多数元器件质量要求很高,所以在设计电源时请结合自身的条件选择拓补。
但不代表某些人所说的“RCC电源容易坏”这个观点,因此结合实际来设计电源是最合适的。
设计步骤
1,计算输入功率P=Po/(0.7~0.89)
2,按照P大小决定使用开关管BJT/MOS,当P大于18W时,推荐使用MOS
3,设计驱动部分
3.1.驱动BJT,电流型驱动,计算驱动电流Ins=2*P/Vmin*β,驱动电压(即反馈绕组电压)推荐6~9V
3.2.驱动MOS,电压驱动,计算驱动电压Vns=Ns(反馈绕组)*Vmin*Dmax/Np大于10V
4,计算主电流回路及元件参数
4.1.计算连续时峰值电流Ip=2*P/Vmin*Dmax
4.2.计算限流保护电阻R≈0.75/Ip*Ip
4.3.开关管选用Io>2Ip,耐压选450~600V
5,设计变压器,在这里要说明一下,变压器的设计最好在满足1.5倍功率下进行设计
5.1.按上面步骤设计变压器,几个关键参数临界电流Iob选(0.5~0.8)*Io
5.2.变压器的漏感尽量做小以减下振铃对开关管的影响,从而也减小了吸收的损耗
5.3.变压器的原边电感在保证磁芯不饱和的情况下做到最大,可以帮助调试空载跳频
5.4.变压器结构说明,反馈绕组最好在第一层疏绕,初级-次级,当然有条件的可以选择三明治绕法6,输出整流滤波/反馈环路与普通反激设计相同,在此就不列举了。
手把手教你RCC电源变压器设计方法
RCC电路对于电源设计来说非常常见,也极其重要。
说到RCC电路,
可以根据功率管的不同分为两种:一是用三极管制作;另一种是用MOS 管。
两者的差别在于电路会稍有不同,但原理相同。
三极管是一个电流控制的电流源,如果基极电流为Ib,则其极电即为此IB 值乘以一个放大倍数;而MOS 属电压控制型电流源,也就是允许流过的最大集电极电流是由GS 极的电压值决定的,相应的,三极管做成的RCC电路是通过控制其基极电流来控制最大集电极电流(原边峰值电流)来调节输出能量大小(调节输出电压),而MOS管是通过调节GS 极之间的电压来控制其原边峰值电流。
请看上图,是一个典型的用MOS管做的RCC电路。
下面根据自己的理解来分析一下此电路的工作过程:
1、启动:当开启电源后,高压通过RST,经过MOS的GS极,再经过RS,注入基极电流,因为MOS的GS 极之间有结电容,因此GS极电压升高,GS导通,RS 的上侧会对地产生一个电压,此电压通过RF,给Q1基极注入电流。
因MOS正在导通中,所以NS2的同名端感兴出一个正电压来,这个电压通过RL2,D2,RZCD,CZCD,再到Q1极电极,因RS给Q1已
经注入基极电流,Q1导通。
2、将VG电压拉下,MOS 关闭。
MOS关闭电压反激,NS2同名端电压被拉到0,即为地电压,因RCD上端为地电压,所以此时Q1的极电极电压为负,便快速的给MOS的GS极的结电容放电。
加速了MOS的关闭。
同时反激能量通过NS1传给负载,于是次级建立起输出电压,次级控制电路亦开始起作用。
当变压器储存能量放完后,NS2 两端电压消失,CO2 已经储能,。
一、RCC 变换器的电路结构RCC 变换器材是Ringing Choke Converter 的简称,广泛应用50W 以下的开关电源中。
它不需要自励式振荡器,结构简单,由输入电压与输出电流改变频率。
RCC 的基本电路如图6—13所示,电压和电流波形如图6—14所示。
在1VT 导通ON t 期间变压器1T 从输入侧蓄积能量,在下一次截止期间O FF t 变压器1T 蓄积的能量释放供给输出负载。
OFF t 结束时,变压器电压1T U 波形自由振荡返回到0V ,见图6—14(c )。
这电压通过基绕组加到开关晶体管1VT 的基极,因此,晶体管1VT 触发导通,1VT 一导通就进入开始下一个工作周期。
输入电压in U 是输入交流电压经整流的直流电压。
6—13 RCC 基本电路图6—14 电压和电流波形ON t 时的等效电路如图6—15(a )所示。
晶体管1VT 导通,因此变压器1T 的初级线圈两端加上电压in U 。
图6—15 RCC 的等效电路(a :ON t 时;b :OFF t 时)另一方面,在变压器次侧2C 放电,供给输出电流O I 。
这期间,输出二极管1VD 中无电流,因此,变压器初次级侧不产生相互作用。
1L 中蓄积的能力为2211I L ⨯。
OFF t 时等效电路如图6—15(b )所示,因初级侧无电流,所以,图中未画出。
ON t 时1L 中蓄积的能力通过变压器1T 的次级侧线圈2L 释放给次级侧。
从ON t 转换到OFF t 瞬间,初次级侧线圈的安匝相等原理仍成立,因此,若变压器初级侧能力全部传递给次级侧,则P P I N I N 2211⨯=⨯ (6—32)匝比n 为12N N n =(6—33) 电感与之比是与绕组匝数平方成正比例,即122122L L NN n =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= (6—34) 传递给次级侧能量就变为输出功率。
图6—16示出次级侧电压与电流之间关系。
设变压器输出功率为2P ,则f I L I U P P O o ⨯⨯⨯⨯=⨯=η222221 (6—35) L F o U U U U ⨯⨯=2 (6—36)图6—16 次级侧电压与电流之间的关系式中,η为变压器的效率。
率较大的开关电源一般使用半桥或者全桥变换器拓扑。
2.2.设计原理图,制作PCB印制板原理图设计时应考虑整体的元件布局,使阅读者一目了然。
在PCB印制板设计的过程中要严格按照国家的安全标准进行设计,同时需要重点考虑的噪声干扰包括:EM I 干扰、功率开关管产生的高频噪声。
PCB板的设计过程中应考虑到地线、高压线的电流密度,功率开关管的高频线与其它走线之间的距离,一般不小于3mm,元件的PCB封装与实际生产元件封装一致,以便于生产。
元件的放置符合美观、实用的标准;元件与元件之间应紧凑,以提高开关电源的功率密度,降低生产成本(特殊元件除外)。
2.3.变压器的设计变压器是整个开关电源的核心器件,所以变压器的设计及验证是非常重要的环节。
2.3.1.磁芯和骨架的选择当我们的电路拓扑选定后,就要确定电路的工作频率和变压器磁芯的尺寸大小,确保在变压器体积最小的情况先获得最大的输出功率。
首先我们确定需要的引脚数,变压器的输出、输入,辅助绕组的引脚来确定骨架的引脚数,输出有单路和多路,变压器一般采用夹绕的方法以增加线圈的耦合度。
其次选择磁芯材料是主要参考材料铁损(单位一般为毫瓦/立方厘米)随频率和峰值磁通密度变化的曲线。
大多数变压器的磁芯的材料为铁氧体,因为它有很高的电阻率,所以铁氧体的涡流损耗很低。
2.3.2.根据变压器计算公式计算变压器的初级线圈匝数变压器初级匝数计算公式:N P =Vin(min)×Ton(max)/(ΔB×Ae)NP:变压器初级线圈的匝数。
Vin(min):输入直流电压的最小值(V)。
Ton(max):功率开关管导通时间的最大值(S)。
Ae:磁芯面积(m22)。
ΔB:由磁芯本身材料决定。
一般取1600G,因为当震荡频率大于50KHz的时候,高损耗材料会产生过量的磁芯损耗,这就使可选择的Bmax值变小,因此经过对比选择增量ΔB的值为1600G(1G=10-4-4T)。
其中T on (max )=(1/振荡频率)×D (D 为最大占空比,最大时一般取0.45)。
单端自激式(RCC)反激开关电源虽然效率低、调试麻烦,但是,它电路简单,更可贵的是具有“自我保护能力”---当输出过重或短路时,可自动进入间歇振荡保护模式并且啸叫“提醒”用户,而保护自己不被破坏。
因此,单端自激式(RCC)开关电源一直也受到重视并广泛使用。
关于单端自激式(RCC)反激开关电源的原理非常简单,就不赘述;但是该电路调试比较困难,这里以下图为例,简要说明其调试步骤及项目.调试用设备:1、调压器;2、示波器;3、万用表;4、其他(功率电阻,电位器,电容,电阻等等)调式步骤及项目:1、PCB及焊接情况检查检测输入输出有无短路,元件极性是否正确,有无触碰等;2、振荡调试输出接一半负载,将输入电压慢慢调高,将示波器探头靠近变压器,看是否振荡。
通常几十伏(因负载而异)就可听到振荡的吱吱声;若已到满电压仍然无振荡,说明振荡电路有问题。
重点查:A、起振电阻:R8B、震荡管:Q2C、正反馈回路:C8,D6,R6D、振荡变压器:极性是否正确3、稳压调试将输入电压慢慢调高,监视输出电压变化,输出电压VCC+15V A逐渐增大,当到15V时,应不随输入电压再继续增大;若继续增大,就要检查稳压电路:A、次级稳压部分:R1,R2,U1,R4;B、光耦:PS1C、初级稳压部分:D1,C3; R5,Q1;4、重载启动调试在输出接1.2倍的最大负载,输入电压调至允许最低值,上电,观察波形和输出电压;若启动迅速,波形、电压正常说明该项正常;若进入间歇振荡,或输出电压偏低就要检查或调节以下元件:A、起振电阻:R8B、正反馈:R6,C8C、过流检测电阻:R12D、过压保护:DW15、恒流驱动调试在输出接1.2倍的最大负载,输入电压调至允许最高值,减小驱动,刚好使输出电压降低,在适当加大一点即可;调节:A、驱动:R6,C8B、恒流驱动:DW2,R106、过流保护调试在输出接1.2倍的最大负载,输入电压调至允许最低值,将驱动加大一些,继续加重负载,观察R12两端电压波形,调节R12使输出电压降低。
小功率开关电源的设计及仿真剖析
首先,我们来看设计方面。
小功率开关电源的设计需要考虑输出电流
和电压的要求,以及对线路噪声和稳定性的要求。
设计的第一步是选择合
适的开关管和变压器。
开关管需要能够承受电流和电压的要求,并且具有
低导通压降和开关速度快的特点。
变压器的选择需要根据输入电压和输出
电压的比例来确定,并需要结合输出电流的要求来确定主、从绕组的匝数
比例。
设计完成后,还需要添加滤波电容和电感来降低输出噪声。
其次,我们来看仿真方面。
仿真是开关电源设计中非常重要的一步,
可以帮助验证设计的正确性并进行性能优化。
常用的仿真软件有PSPICE
和SIMULINK等。
仿真的第一步是建立电路图,在仿真软件中将开关管、
变压器、滤波电容和电感等元件进行连接。
然后,根据设计要求设置输入
电压、输出电流和电压等参数。
接下来进行仿真运行,观察输出波形和电
流波形,分析电源调整时间、稳压性能和线路噪声等指标。
如果存在问题,可以通过改变电路参数或者添加补偿电路来进行优化。
综上所述,小功率开关电源的设计和仿真是一个相互关联且相对复杂
的过程。
设计需要考虑输出要求,并选择合适的元件,仿真则是验证设计
和优化性能的关键步骤。
通过科学合理的设计和精确的仿真,可以得到性
能稳定、噪声低且符合要求的小功率开关电源。
目录摘要ABSTRACT绪论第一章.RCC电路基础简介1.1RCC电路工作原理1.2RCC电路的稳压问题1.3RCC电路占空比的计算1.4RCC电路振荡频率的计算1.5RCC电路变压器的设计第二章.简易RCC基极驱动的缺点及改进设计2.1 简易RCC电路的缺点2.2 开关晶体管恒流驱动的设计第三章.RCC电路的建模及仿真3.1 RCC电路的建模及参数设计3.1.1 主要技术指标3.1.2 变压器的设计3.1.3 电压控制电路的设计3.1.4 驱动电路的设计3.1.5 副边电容、二极管参数的设计3.1.6 其他辅助电路的设计3.2 RCC电路的仿真3.2.1 RCC电路带额定负载时的仿真及设计标准的验证3.2.2 RCC电路带轻载时的仿真3.3 RCC电路的改进及改进后的仿真3.3.1 RCC电路的恒流设计3.3.2带有恒流源的RCC电路的仿真第四章RCC电路间歇振荡的应用实例4.1 三星S10型放像机中的RCC型开关电源RCC电路间歇振荡现象的研究摘要:RCC变换器通常是指自振式反激变换器。
它是由较少的几个器件就可以组成的高效电路,已经广泛用于小功率电路离线工作状态。
由于控制电路能够与少量分立元件一起工作而不会出现差错,所以电路的总的花费要比普通的PWM反激逆变器低。
一方面,当其控制电流过高时就会出现一种间歇振荡现象,从而使得电路的振荡周期在很大范围内变化,类如例如从数百赫兹到数千赫兹之间变化,因而在较大功率输出时将引起变压器等产生异常的噪音,所以需要抑制这种现象的产生。
另一方面,当电路的输出功率输出较小时,却可以利用这种间歇振荡,使开关电路处于低能耗状态。
当需要电路工作时,只需给电路一个信号脉冲即可。
电路本文主要通过实验仿真的方法在RCC电路中加入某些特定的电路从而达到抑制消除这种间歇振荡,同时还简要阐述一些利用间歇振荡的例子。
Abstract:The self-oscillating flyback converter, often referred to as the ringing choke converter (RCC), is a robust, low component-count circuit that has been widely used in low power off-line applications. Since the control of the circuit can be implemented with very few discrete components without loss of performance, the overall cost of the circuit is generally lower than the conventional PWM flyback converter that employs a commercially available integrated control .引言目前采用的大多数开关电源,无论是自激式还是它激式,其电路均为由PWM系统控的稳压电路。
开关电源设计全过程资料一、开关电源的基本原理开关电源是一种利用电子技术将交流电转换为直流电的电源装置。
其基本原理是通过对交流电进行整流、滤波、转换和稳压等处理,得到稳定的直流电输出。
二、开关电源的设计步骤1.确定电源的输入和输出要求首先确定所需电源的输入电压范围、输出电压和电流要求。
根据具体应用需求,选择合适的输入电压范围,确定输出电压和电流的设计值。
2.选择开关电源拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有单端式、双端式、反激式、谐振式等。
根据实际需求,选择适合的拓扑结构。
3.开关电源原件的选取与设计根据拓扑结构的选择,选取合适的元件,如开关管、二极管、电感、电容等。
根据电流和功率的要求,计算电感和电容的数值。
同时,设计控制电路,包括开关频率、占空比等参数的确定。
4.稳压控制电路设计开关电源中稳压控制电路起到保持输出电压稳定的作用。
根据选择的拓扑结构和需求,设计合适的稳压控制电路,如比例积分稳压控制电路、反馈稳压控制电路等。
5.保护电路设计6.电路板设计根据电路设计完成电路板的布局设计和走线设计。
保证电路板的贴片电容、电感等元件的布局合理,走线紧凑,避免干扰和散热问题。
7.原型机制作与测试根据设计的电路板完成原型机的组装与焊接。
进行相应的测试:包括电源输出电压、电流的测量,以及各项保护功能的测试。
8.优化与调整测试后,根据测试结果进行相应的优化与调整工作,包括稳压性能的调整,保护功能的完善等。
三、常见问题及解决方案1.输出电压波动过大:可以通过增加滤波电容、提高稳压控制电路的准确度等方法来降低输出电压波动。
2.开关管损坏:可以通过增加过流保护电路、过压保护电路等来提高开关管的可靠性。
3.效率低:可以通过优化开关频率、增加反馈环路稳定电路等方法来提高开关电源的效率。
四、开关电源设计的一般流程1.确定输入输出电压和电流;2.选择拓扑结构;3.选取合适的原件并进行设计;4.设计稳压控制电路;5.设计保护电路;6.进行电路板设计;7.制作原型机并测试;8.优化与调整。
RCC开关电源变压器设计方法及步骤
RCC(RINGING CHOKE CONVERTER)是一种非定频电源.在RCC 设
计中,一般先设定工作频率,如为50K,然后设定工作DUTY 在90V 入力,最大输
出时为0.5
假设设计一功率为12V/1A
1. 最大输出电流为定格电流的1.2~1.4 倍,取1.3 倍.
2. 出力电力Pout = Vout × Iout = 12V×1.3A = 15.6W
3. 入力电力Pin = Pout/∩=22.3W(RCC效率∩一般设在65%~75% , 取70%)
4. 入力平均电流Iin=Pin/Vdc(INmin)=22.3/85*1.2=0.22( Vin(DCmin) = Vac(Inmin)×1.2)
5. T=1/SwF=1/50K=20uS Ton=Toff=10uS
6. Ipk=Iin 入力平均电流*2/DUTY=0.22*2/0.5=0.88
7. 一次侧电感量Lp=Vin(DCmin)*Ton/Ipk=102*10/0.88=1159uH 取1160uH
8. 选择磁芯,根据磁芯规格,选择EI28. Ae=0.85CM 动作磁通=2000~2800
取2000(当然,这是很保守的作法)
9. Np=Ipk*Lp*K/Ae*▲Bm=(0.88*1160*100)/(0.85*2000)=60Ts
10. Ns=(Vout+Vf)*Np/Vin(DCmin)=7.6 取8Ts
11. 辅助电压取5V(晶体管) 如功率管使用MOSFET 则应设为11V
12. Vin(DCmin)/Np=Vb/Nb----Nb=2.94 取3Ts
故变压器的构造如下:
Lp=1160uH。
12V2A电源RCC设计1.确定电源规格1)电源电压输入范围:85V AC--265V AC2)输出电压/负载电流:VOUT=12V/2A3)变压器的效率X=0.8, PIN=POUT/X=12*2/0.8=24/0.8=30W2.Vdc(min)与Vdc(max)的计算1)最低输入电压Vdc(min)=[(V ac(min)*1.414-2Po(T/2-Tc)/Cin]的开根;取Tc=3ms.=85*1.414-20V(取低频纹波为20V)=100(V)2)最高输入电压Vdc(max)=265*1.414=375(V)3.工作频率与最大占空比取f=50kHZ,Dmax取0.45,T=1/f=20us,Ton(max)=T*Dmax=20*0.45=9usToff=T-Ton=20-9=11us4.变压器初级峰值电流的计算:Ipk=2*Pin/Vdc(min)*Dmax=2*30/100*0.45=1.33A)5.Lp的计算Lp=Vdc(min)*Ton(max)/Ipk=100*9us/1.33A=676.7uH6.变压器的铁心选择根据A w*Ae=Pout*10^6/2*Ko*Kc*f*Bm*j*XPout(变压器的标准输出功率)=33WKo(窗口的铜填充系数)=0.4Kc(铁心填充系数)=1(对铁氧体)Bm=1500GSj=5A/(mm的平方)Ap=A w*Ae=24*10^6/2*0.4*1*66500*1500*5*0.8=24000000/319200000=0.075(cm^4)注: Ae为铁氧体磁芯的有效截面积, A w为窗口面积查表选择EE-25铁氧体的磁芯Ap=A w*Ae=7.Np的计算Np=(Lp*Ipk/Ae*@B)*10^8=[677uH*1.2A/0.52(CM^2)*0.25T]*10^8 ( 取@B=0.25 )=[0.812*10^(-3)H*1.2A)/0.52(cm^2)*0.25T]*10^8=[0.9*10^(-7)H/0.13]*10^8=62.4=62(T)8.次级圈数NsNs=[(V o+Vf)/Vfly]*Np (取Vf=0.5的电压降)=[(12+0.5)/100]*62=0.125*62=7.75=8(T)9.决定使用的MOS管MOS管的耐压:Vds=Vdc(max)+(V o*Np/Ns)+V漏感 (一般V漏感取50V)=375+(12*62/8)+50=375+93+50=518选用IRFBC20-MOS管:电流2.5A,耐压600V耐压在550V下,Vfly的值=550-50-375=125V10.再计算Ns=[(V o+Vf)/Vfly]*Np=[(12+0.5)/125]*62=6.2=6(T)11.再计算Dmax由波形图可以得知;S1=S2.(1)S1=Vdc(min)*Ton(2)S2=Vfly*Toff(3)把(3)代入(1).(2)式中得;Vdc(min)*Ton=Vfly*Toff100*Ton=125*ToffTon=1.25ToffDmax=Ton/Ton+Toff=1.25Toff/2.25Toff=0.5612.再计算Ip的值在f=50KHZ不变的情况下,Ton=T*Dmax=20us*0.56=11.2usIp=Iavg*2/Dmax=0.3*2/0.56=1.07(A)13.再计算Lp的值Lp=Vdc(min)*Ton/Ip=100*11.2us/1.07(A)=1.046(mH)14.再计算NpNp=[Lp*Ip/Ae*@B]*10^8=[1.046*(10^-3)H*1.07A/0.52*(10^-4m)*0.25T]*10^8=[1.119*10 ^(-7)/0.13]*10^8=86.07=86(T)15.再计算NsNs=[(V o+Vf)/Vfly]*86=[(12+0.55)/125]*86=8.6=9(T)16.Nb供电圈数的计算Nb=[Vb(max)/Vdc(max)]*Np [Vb(max)为MOS管的G栅极电压,在这里取25V]=[25/375]*86=0.25*86=5.73=6(T)VDCmin时Vb=(22/Np)*VDCmin=(6/86)*100=7V17.线圈线径的选择取电流密度J为4A/mm^2初级线圈的有效值Iprms=Ip*[(Donmax/3T)]^1/2=1.07*[(0.56/3*20us)]^1/2=0.327A 线径=[Iprms*4/J*3.14]^1/2=[0.327*4/4*3.14]]^1/2=0.322=0.33当开关管截止时,变压器之安匝数(Ampere-turns N1)不会改变,因为@B并没有相对的改变,因此开关截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和: Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2pIsp=(Np*Ip-Ns2*Is2p)/Ns1=(86*1.07-0)/9=10A·次级线圈Ns的有效值Isrms=Isp*{[(Doff)/3]^1/2}=10*{[(1-Donma)/3]^1/2}=10*{[(1-0.56)/3]^1/2}=10*{0.14^1/2}=3.83A线径=[Isrms*4/3.14J]=[3.83*4/3.14*4]=1.2218。
第二节 RCC电源RCC电源是一种自激式电源,它利用反激的过程来输出能量也称反激式自激电源,属于反激式电源的一个种类。
RCC是RINGING CHOKE CONVERTER的英文缩写。
RCC电源最主要的优点是电路简单,使用元件少,可使其微型化,待机功耗低,且稳定可靠,在需要功率几瓦的电器上普遍使用。
然而对于RCC电源设计得不合理时效率不高,发热严重,导致开关管击穿而损坏。
对于RCC电源能够设计做的好的话,再设计用IC控制的电源可就小菜一碟不在话下了。
本书采用图解法,分步解析和计算可设计成一块很好的RCC电源。
3.2.1自由状态下过程分析这是RCC最基本的原理图。
工作过程:a. Vcc加电,电源通过Rb1(Rb1称启动电阻)对C1充电,当Vc(电容电压)达到0.7V 时开关管Q1导通,于是变压器中有电流Ip(与开关管集电极电流相同),根据变压器原理Nf中感应电压Vf=Vcc*Nf/Np,Vf通过C1与Rc向Q1提供更大的基极电流(红线箭头方向),促使Q1深度饱和导通,Np中电流Ip线性增加电感开始励磁。
b.由于C1的存在开始在回路中产生电流的极值即电流的最大值,然后开始减小,小到电流不能维持Q1饱和导通,Q1开始进入放大区,在放大区工作三极管的基极电流必定要满足Ip/β,电容上电压增加回路电流进一步减小,不能满足上述条件时,Ip到顶点了,Np 电感中磁通量不再增加开始减少,磁通量的减少引起Nf电压极性的反转。
c. Nf上极性反转的电压与电容C1上的电压共同作用,对Q1基极形成反偏电压(开关管基极进入负压区)迫使Q1截止。
同时启动电流对C1反向充电(非自由状态另解),在Nf 极性反转的时候,Ns同样也极性反转,此时整流二极管导通,向负载提供电能。
d. Nf 极性的反转一段时间后,负载能量释放完毕,电容C1反向充电结束,电压过零后,又开始新一轮的充放电过程。
3.2.2 RC (图中Rc 、C1)元件参数的计算在正反馈时,Nf 感应电压等于回路降压的总和可得到:Vf=Vbe+Vc+VR电容上电压近似线性处理I*t=C*UVf=Vbe+I*t/C+I*RVf-Vbe= I*R (RC t +1) C=R I V V I *-be -f t *=R IV V be -f t 设:正激电压Vf=6V ;Vbe=0.7V ;励磁结束时开关管对应的基极转折电流 I=5ma 计算得到 C=R-14.1t 对此式的解读:1、R 绝对不能大于1.14,也不能等于1.14,不然会出现负数是不可能的。
小型开关电源设计ABSTRACTThis paper mostly describes the whole design and debugging of the minitype switched voltage regulator power, which is composed of six parts. The second part wrote about the element and the third part wrote about the design step of minitipe switched power. The model includes import loop, output loop, feedback loop, control loop and the design of transformer. The latter includes hardware debugging and experiment results analyzing. After experimentation, I think out the relations among output voltage, import voltage, duty ratio and switched frequency and also the relations of import current, transformer coil ratio and the output current. In addition, I put forward relevant methods by myself for many problems which are met with during the course of the experimentation.Keywords: switched power 、regulated power、transformer摘要本设计主要描述小型开关电源的整个设计和调试过程,本文包括六个主要部分,第一部分介绍开关电源的发展状况。
作者:郭靖于2006-6-302:29:00发布:回复主题:一款手机充电器电路电路真够“精减”的,高压端居然连个小滤波电容都省掉了,而启动保护只用R1限流了事。
工作如下:D1~D4整流后的电压,由于电路这时刚刚启动,经R2启动电阻给Q1提供一小偏流就能使Q1开始工作,Q1启动后,连接于Q1C端的电感线圈也就开始有电流流过,副边电感线圈也产生感应电压,并通过R3、C2向Q1进一步提供工作偏流。
当Q1B端电压到达一定值时,ZD1开始导通向C3并分流Q1B端电流,促使Q1截止。
Q1截止后副边电感线圈的反电动势经D6给C3反充电。
同样由于反电动势的作用,次级通过D8向负载供电之后又再次循环工作。
作者:abc于2007-8-2922:39:16发布:确实还可以再减一点的.1、桥式整流实属多余,用一个二极管即可2、C1、D5是为在三极管截止保护三极管而设,用一个50K左右的电阻即可3、D7的作用是防止三极管因为发射结反向电压过大而烧坏三极管,但在变压器参数上多做一点考虑,还是可以省掉。
该电源的原理很简单,去掉D5、C1、R2、D7、DZ1、D6、C3,很清楚的一个反馈式振荡电路,但是要注意变压器绕组的同名端。
添加以上元件的作用有二:保护三极管、稳定输出电压。
可以对上述电路进行一下改进:1、上图通过R1电阻进行限流,如果输出短路的话,势必仍会烧坏三极管,可以加一个9014进行过流检测。
2、上图的基础实际是一个反馈式正弦波振荡电路,通过DZ1检测输出电路进行占空比的调节从而达到稳压。
三极管的集电极电路在上升沿仍是正弦,另外下降沿也不陡峭,可以使用复合管使其上升沿和下降沿更陡,提高效率。
3、楼上的提过了这个电路是够省的,但省的不是地方,输入端的EMI滤波,是开关电源的根本,也就是在中国,电器入网无需许可,才催生出这种廉价的产品。
另外,像这种电源一般输出功率在1W左右,整流之后用一个0.1u的电容滤波即可。
12楼:>>参与讨论分析一个电源,往往从输入开始着手。
手把手教你制作2.5W小功率RCC开关电源RCC对于电源界朋友来说并不陌生,RCC其实是一种由间歇振荡器构成的自激振荡脉冲变换器,通常见于低成本的小功率开关电源。
本文就将手把手教你制作一款小功率(2.5W)的RCC开关电源。
市售便携式CD/VCD机的交流适配器电路如附图所示。
该适配器标称输出为5V、500mA,体积为7×4×1.8cm,重量约180g,其功率体积比明显优于普通工频变压器适配器。
在市电220v输入时测试其输出电压在空载和VCD机正常播放时约为5.2V,无明显变动。
该适配器随机售出无图纸,印刷板无元器件编号,图中元器件数值为笔者实测,电路系根据实物绘出。
虽然电源的Q16、Q17标识已被砂纸打去,但根据电路结构和管子体积形状可以推断Q16为MJE13003、Q17为8050。
该适配器不同于一般脉宽调制开关电源。
Q16为开关管,R84为起动电阻,R83、C15为正反馈RC元件。
D5为C15的放电通路。
Q17为脉冲控制管,其基极R82的电压降组成开关管Q16的过流保护电路,R81、C12作为隔离电路.以防止输入Q17的稳压控制信号被R82所短路。
光耦器IC1和Q17又构成振荡抑制型(又称RCC型)稳压控制电路.RCC的特殊之处是通过抑制自激振荡的过程改变开关管导通/截止的占空比稳定输出电压,而不是控制每个振荡周期正程的脉宽。
当接通市电Q16启动以后,Q16的导通电流在脉冲变压器中存储磁能,随正反馈过程C15充电电流逐渐减小开关管进入截止区,T释放磁能,L4产生感应电压经D7向C30充电,经过几个振荡周期后,C30充电电压升高到5V 以上,该输出电压经R17,光耦器发光二极管使稳压管D8击穿,光耦器初次级同时导通,使T的L2由D6整流的输出电压加到Q17的基极,Q17饱。