RCC式開關電源及應用技術方案

2012年03月12日 16:28 來源:本站整理 作者:灰色天空 我要評論(0)

線性穩壓電源因具有電路簡單和成本低廉的優點,一直在低功率應用中倍受歡迎。這個線性穩壓電源只需少量元件,且與開關電源SMPS(Switch Mode POWER Supply)相比,更易于設計和制造。然而,由于以下兩個原因,近年來線性電源開始逐漸被替代:其一,許多線性電源都是作為PDA、無繩電話和手機等產品的外部電源(EPS)綁定銷售。如今EPS必須遵循嚴格的新節能標準,而此類標準幾乎將線性電源排除在外,因為線性電源通常無法達到工作效率和空載功耗方面的標準;其二,大多數先進的低功率SMPS在成本和簡單性方面與線性電源相當。這里將探討低功率SMPS在初步應用階段的不足之處,并討論一種可行的方法,以幫助設計工程師設計出在成本效益方面符合EPS新節能標準的產品,并同時縮短設計時間、簡化設計工作。

自振反激型變換器。RCC(Ring Choke Converter)由于其電路拓撲簡潔,輸出與輸入電壓電氣隔離且不需要輸出濾波電感,能高效提供多組直流輸出,電壓升降范圍寬等特點而廣泛應用于中小功率變換場合,也是容量一般低于50 W的電源經常使用的變換器。被廣泛應用于手機充電器以及筆記本適配器等設備。RCC采用和PWM型變換器相對的一種驅動方式,開關的導通和關斷不需要專門的觸發電路,完全靠電路內部來完成。這種變換器有它獨特的優勢,即電路簡單,具有較高的性價比。但是RCC電路如果用分立元件構成的話,典型電路元件數居然達到50多個,所以設計一種集成的RCC電源器件已成為一種趨勢。

這里首先對電路原理進行了詳細的分析和設計,通過計算機仿真進行了電路模擬。其次,將該RCC器件應用于充電器進行了實際測試,與理論值相互印證,然后分析了器件測試結果和需要進一步解決的問題。最后給出了結論。


1 RCC器件的應用電路

典型的RCC電路需要約50個分立元件,設計和調試非常困難,可靠性也不夠高。為了解決這個問題,設計了一款RCC集成器件,圖l是其典型的應用電路。從圖中可以看出,分立器件輸入側只有8個分立元件,輸出側有2個分立元件,如果將三極管13001、二極管VD2和電容C4封裝進器件的話,分立元件將減少到7個,提高了集成度,將是最簡潔的RCC電路。該應用電路的整流濾波電路由二極管VD5和電容C5構成;轉換器采用雙繞組的反激變換器,功率管選用的型號為13001,啟動電路由電阻R6、電容C6串聯構成,反激式開關電源集成電路的引腳FB與轉換器中的次級線圈相接,引腳SW與功率管13001的發射極相接,功率管13001的集電極與主線圈相接,引腳VCC與電容C6的正極相接,引腳GND接地。

85~220 V交流輸入先經過VD5、C5,波形由交流轉化為紋波比較大的直流電壓,由于上電時電容C6的電壓為O V,所以引腳SW的輸出管為關斷狀態,電源通過電阻R6對電容C6充電,當電容C6充電到反激式開關電源集成電路的啟動電壓時,反激式開關電源集成電路開始正常工作,其內部的振蕩器開始啟動,SW輸出大占空比開關信號去控制輸出功率管13001,使得功率管13001也跟著開啟和關斷,當功率管13001開啟時,功率管13001集電極的電壓為低電壓,這樣通過變壓器感應到輸出和引腳FB的電壓均為負電壓,當13001關斷時,由于電感的電流不能突變,所以功率管13001主線圈上會產生反沖電壓,變壓器的輸出線圈和輔助線圈會耦合出正電壓,這時輸出的整流二極管VD7導通,電容C6和C8充電,功率管13001在一次開啟時,輸出線圈和輔助線圈上的耦合電壓為負電壓,電容C6和C8上的電壓可以維持反激式開關電源集成電路的工作電流和輸出負載的工作電流。如此循環,系統可以持續的工作下去;輸出端的電壓控制是由反激式開關電源集成電路內部的過壓保護電壓控制,當輸出負載減小時,VCC的電壓上升到過壓點,反激式開關電源集成電路內部會將SW關斷,這時功率管13001不會導通,直到VCC電壓放電到過壓點以下,SW才會開啟,這樣反激式開關電源集成電路就會進入間斷工作模式(幾個周期工作,幾個周期不工作),工作頻率會降低。輸出電壓可以維持在一個恒定值。

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