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RCC开关电源适配器的设计实战

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来源:路盛源 发布时间:2013-12-29 23:06:14
RCC开关电源适配器的设计实战
RCC以其电路简单,元件少,成本低为优势,直到2014年的现今,RCC在小功率电源中,仍占不少的市场。RCC称为自激式反激变换器,是中小功率开关电源最常用的设计方式之一。但设计RCC开关电源时,因各参数的互相影响,使计算、调试复杂。在开关电源设计中变压器设计是重点,变压器设计最重要的参考量是工作频率。 RCC设计的重点就在于其频率的设计,频率设计初期尽量以35K为基准来设计,而实际调试时,RCC的工作频率很有可能达到100KHZ,在轻载时更有可能达到200多KHZ。   
          RCC(Ringing Choke Convertor)式开关电源具有所需器件少,成本低,不用外部时钟控制,工作于临界连续状态,可以方便地实现电流型控制,在结构上是单极点系统,容易得到快速稳定的响应,具有自动功率限制等优点。RCC电路原理简单,由开关变压器和主开关管谐振产生振荡,副开关管可以调节占空比,以此调节输出电压。但是RCC电源的占空比、工作频率随使用环境和内部参数的变化而改变,使得开关管控制极的电流驱动波形难以确定,给器件参数选定,尤其是变压器的设计带来困难。传统设计主要有诺模图法和磁芯面积乘积AP计算校验法。这两种方法在定频率计算中较实用,但若未知频率,将不能用以上两种方式设计。传统的方法是给RCC电源预设一频率,然后设计变压器。但因变压器参数直接影响到电源的工作频率,所设计的变压器工作频率经常与预设频率相差太大而不能正常工作;电源参数需多次重复设计,导致初期设计计算量大,而且该“拼凑法”在后期调试中,实际频率很难与理论值吻合,导致电源不能工作在设计的最佳状态。
    1.1 RCC原理
    RCC原理图如图1所示。上电后,C3两端电压使电流经起振电阻R1,R2,驱使主开关管Q1导通,随着Q1导通,经由反馈电感T1的反馈信号加强对Q1控制极正向驱动,使Q1迅速导通。因感应电动势与电流变化率成正比,当变压器初级电流最大(饱和导通)时,T1’两端电压为0,Q1退出饱和状态开始关断。此时,T1’感生反向电动势,加速Q1关断,同时饱和状态R4两端电压驱使Q2开通,并将Q1控制极短路,使Q1关断,经起振电阻R1,R2重新使Q1导通,依此循环。RCC电路始终工作在临界导通模式,不会出现反激变换中的连续能量传递模式,其初级电流始终都是一个锯齿形三角波形,而不会出现梯形波。RCC电路调节电压的输入方式是通过控制初级峰值电流来实现的。
  RCC电路图

 RCC电路通过变压器初级线圈与开关管谐振产生自振荡,在输入电压和负载一定时,振荡频率受初、次级电感量的影响较大,尤其是次级的感量影响频率更大。因RCC工作频率可变,而过低频率将导致磁芯磁饱和,因此设计RCC变压器时必须留有气隙,以增大磁阻,防止磁芯饱和。与普通变压器工作方式不用,RCC变压器初、次级线圈相当于储能电感,加之变压器磁芯装配预留气隙产生的漏感以及缓冲网络引发的损耗,不能简单用初级的压匝比求次级匝数。因为RCC 的开关管很多时候都用三极管,其耐压只有400V 的VCE,所以,在选匝比时要考虑到反激电压和工作电压的和不能超过三极管的需耐压。

RCC的频率可调整变压器的初级次电感,让其频率不超过100KHZ为较合理,另在实验时,注意测试轻载的温度,因为轻载频率高,可能造成开关管的温度过高

合理的设计好RCC电源,能设计好RCC ,才是真的懂
电源了。