小功率開關電源的經濟效益提公升方案

2022-08-24 17:27:07 字數 1749 閱讀 1577

(rcc電路的徹底解析)

在輸出小於50w的小型開關電源系統中,目前在設計上有很多種,但rcc方式被運用的可以說是最多的。

rcc(即ringing choke convertor)的簡稱,其名稱已把基本動作都附在上面了。此電路也叫做自激式反激轉換器。

rcc電路不需要外部時鐘的控制,由開關變壓器和開關管就可以產生振盪的原因,使線路的結構非常的簡單,這樣就致使成本低廉。所以可以用之中電路來做出地**的電源**器。而市場上的小型電源**器也是採用rcc來設計的。

rcc電路的主要優缺點如下:

1、電路結構簡單,**成本低。

2、自激式振盪,不需要設計輔助電源。

3、隨著輸出電壓或電流的變化,啟動後,頻率週期變化很大。

4、轉換的效率不高,不能做成大功率電源。

5、雜訊主要集中在低頻段。

rcc電路的基本工作過程

○基本為反激式變換器

圖一反激式電源的基本結構

圖一為反激式電源的基本結構,由乙個開關管和變壓器組成,當開關管導通時,只在變壓器儲存能量,而在直流輸出端沒有功率的輸出。按照圖一,變壓器的一次側線圈用lp來表示,在開關管tr1 導通期間流過集電極電流ic1,變壓器的儲能為:

p=1/2 [lp(ic1)2]

其次,當tr1截止時,變壓器的各線圈不但有逆向電壓發生,輸出側整流二極體也導通,變壓器所儲存的能量則移到輸出側。也就是說tr1在導通期間,變壓器儲存能量,在截止期間輸出能量(電源)。又從變壓器的原理可知,一次側所流入的能量一定等於二次側直流所輸出的能量。

所以可得到以下公式:

1/2lp*ic12*f=vo*io

上式中 f為工作頻率 vo為輸出直流電壓 io為輸出電流。

○rcc的啟動迴路

圖二為rcc方式的基本原理圖,當加入輸入電壓vin(電阻連線tr1的基極),電流ig流過rg,tr1開始導通,此時ig為啟動電流。開關管tr1的集電極電流ic波形如圖三,一般的,必須從0開始啟動。ib變得越小越好。

圖二:rcc基本原理圖

圖三:開關管集電極ic波形圖

tr1一旦進入導通狀態,變壓器p1繞組已經加上了vin,因此p2繞組為按照各個的圈數比所形成的電壓為:

eb=(nb/np)vin

這個電壓更因在tr1導通時,極性相同,因此tr1在導通狀態時能繼續維持,此時基極電流ib為:

ib=[(nb/np)*vin —(vf+vbe)] / rb

像定電流般的繼續流動。

其實,tr1的集電極電流ic=vin*t/lp,ic隨時間成比例增大。在ton期間,tr1呈飽和狀態,hfe≥(ic/ib)(hfe:直流電流放大率。) 見圖4所示。

圖4:集電極電流ic1波形

○選擇基極電阻rb的重要性

前面的工作說明是在輸出電壓穩定後的初期狀態。此線路的開關管基極的驅動條件極為重要,例如:輸入電壓vin上公升,則ib也增加,ic同時跟著增加,也就是說tr1導通時間增長。

反之,若輸入電壓vin下降,未達到必要的ic,則tr1不能導通,如此tr1的直流電流放大率hfe也需要考慮,最低的輸入電壓由ib流過的基極電阻rb來決定。

如何決定p2 線圈的匝數?若開關管tr1截止時,(如圖5)開關管射極與基極間加上逆向電壓,則使用的三極體的veb(max)決不可超過以下條件:

nb/ns圖5:tr1截止時波形

rb有電流流過,變成像圖6的方波。

圖6:rcc的脈動波形

求rb所損失的功率prb

其中為開關管導通時間,t為開關振盪週期

在實際設計中,此prb因為很大,不能被忽視,且是全體轉換效率降低的最大因素。

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