文档介绍：1 小功率开关电源的经济效益提升方案( RCC 电路的彻底解析) 在输出小于 50W 的小型开关电源系统中,目前在设计上有很多种,但 RCC 方式被运用的可以说是最多的。 RCC (即 Ringing choke convertor )的简称, 其名称已把基本动作都附在上面了。此电路也叫做自激式反激转换器。 RCC 电路不需要外部时钟的控制,由开关变压器和开关管就可以产生振荡的原因,使线路的结构非常的简单,这样就致使成本低廉。所以可以用之中电路来做出地价格的电源供应器。而市场上的小型电源供应器也是采用 RCC 来设计的。 RCC 电路的主要优缺点如下: 1、电路结构简单,价格成本低。 2、自激式振荡,不需要设计辅助电源。 3、随着输出电压或电流的变化,启动后,频率周期变化很大。 4、转换的效率不高,不能做成大功率电源。 5、噪声主要集中在低频段。 RCC 电路的基本工作过程○基本为反激式变换器图一反激式电源的基本结构图一为反激式电源的基本结构,由一个开关管和变压器组成,当开关管导通时,只在变压器储存能量, 而在直流输出端没有功率的输出。按照图一,变压器的一次侧线圈用 Lp 来表示,在开关管 Tr1 导通期间流过集电极电流 Ic1 ,变压器的储能为: P=1/2 [Lp ( Ic1 ) 2] 其次,当 Tr1 截止时,变压器的各线圈不但有逆向电压发生,输出侧整流二极管也导通,变压器所存储的能量则移到输出侧。也就是说 Tr1 在导通期间,变压器存储能量,在截止期间输出能量(电源)。又从变压器的原理可知,一次侧所流入的能量一定等于二次侧直流所输出的能量。所以可得到以下公式: 1/2Lp*Ic1 2 *f=Vo*Io 上式中 f为工作频率 Vo 为输出直流电压 Io为输出电流。○ RCC 的启动回路图二为 RCC 方式的基本原理图,当加入输入电压 Vin (电阻连接 Tr1 的基极),电流 Ig流过 RG , Tr1 开始导通,此时 Ig 为启动电流。开关管 Tr1 的集电极电流 Ic 波形如图三,一般的,必须从 0 开始启动。 Ib 变得越小越好。 2 图二: RCC 基本原理图图三:开关管集电极 Ic波形图 Tr1 一旦进入导通状态,变压器 P1 绕组已经加上了 Vin ,因此 P2 绕组为按照各个的圈数比所形成的电压为: Eb= ( Nb/Np ) Vin 这个电压更因在 Tr1 导通时,极性相同,因此 Tr1 在导通状态时能继续维持,此时基极电流 Ib为: Ib=[ ( Nb/Np ) *Vin —( Vf+Vbe ) ]/ Rb 像定电流般的继续流动。其实, Tr1 的集电极电流 Ic=Vin*T/Lp , Ic 随时间成比例增大。在 Ton 期间, Tr1 呈饱和状态, hfe ≥( Ic/Ib )( hfe :直流电流放大率。) 见图 4所示。 3 图4:集电极电流 Ic1 波形○选择基极电阻 Rb 的重要性 4 前面的工作说明是在输出电压稳定后的初期状态。此线路的开关管基极的驱动条件极为重要,例如: 输入电压 Vin 上升,则 Ib 也增加, Ic 同时跟着增加,也就是说 Tr1 导通时间增长。反之,若输入电压 Vin 下降,未达到必要的 Ic,则 Tr1 不能导通,如此 Tr1 的直流电流放大率 hfe 也需要考虑, 最低的输入电压由 Ib流过的基极电阻 Rb 来决定。如何决定 P2 线圈的匝数?若开关管 Tr1 截止时,(如图 5 )开关管射极与基极间加上逆向电压, 则使用的三极管的 Veb ( max )决不可超过以下条件: Nb/Ns<Veb(max)/(vo+vf) 图5: Tr1 截止时波形 Rb 有电流流过,变成像图 6的方波。图6: RCC 的脉动波形求 Rb 所损失的功率 P RB其中为开关管导通时间, T 为开关振荡周期在实际设计中,此 P RB因为很大,不能被忽视,且是全体转换效率降低的最大因素。○定电压工作的结构 5 经过一段时间后:侧输出电压上升,此时图 2的 C2 的端电压也依输出电压 Vo 的比例上升,也就是说, Tr1 在截止期间, 所积的能量就放出。 D3 给 C2 的充电电流与 IS同时流动,则 P2线圈与 S1 线圈的电压与圈数比的关系如下: 其中 V F3, V F4为 D 3, D 4的正向电压,当 V C变化时, V O也跟着变化。 VC 的端电压上升,稳压二极管 D1 导通,则 Tr1 的基极电流下降,加速 Tr1 的截止。以电压的关系来看, D1 的电压 VZ 为 VZ=V C +V BE 所以 VZ 与的比取决于输出电压 Vo 。总之, 这个稳定电压的精度直接受输出电压精度的影响,即用温度系数良好, 5~6V 的稳压二极管。只是变压器的各组线圈的电阻,使电压下降,或 D