RCC電路工作原理

1、南諒毓空航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙目錄摘要ABSTRACT緒論第一章.RCC電路基礎(chǔ)簡介1.1 RCC電路工作原理1.2 RCC電路的穩(wěn)壓問題1.3 RCC電路占空比的計算1.4 RCC電路振蕩頻率的計算1.5 RCC電路變壓器的設(shè)計第二章.簡易RCC基極驅(qū)動的缺點及改進設(shè)計2.1簡易RCC電路的缺點2.2開關(guān)晶體管恒流驅(qū)動的設(shè)計第三章.RCC電路的建模及仿真3.1 RCC電路的建模及參數(shù)設(shè)計3.1.1主要技術(shù)指標3.1.2變壓器的設(shè)計3.1.3電壓控制電路的設(shè)計3.1.4驅(qū)動電路的設(shè)計共29 頁 第1 頁南諒毓空航犬大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙3.1.5副邊電容、二極管參數(shù)的設(shè)計3.1.6

2、其他輔助電路的設(shè)計3.2 RCC電路的仿真3.2.1 RCC電路帶額定負載時的仿真及設(shè)計標準的驗證3.2.2 RCC電路帶輕載時的仿真3.3 RCC電路的改進及改進后的仿真3.3.1 RCC電路的恒流設(shè)計3.3.2帶有恒流源的RCC電路的仿真第四章RCC電路間歇振蕩的應(yīng)用實例4.1三星S10型放像機中的RCC型開關(guān)電源共29 頁 第5 頁RCC電路間歇振蕩現(xiàn)象的研究摘要：RCC變換器通常是指自振式反激變換器。它是由較少的幾個器件就可以組成的高 效電路，已經(jīng)廣泛用于小功率電路離線工作狀態(tài)。由于控制電路能夠與少量分立元件一起 工作而不會出現(xiàn)差錯，所以電路的總的花費要比普通的PWM反激逆變器低。一方

3、面，當其 控制電流過高時就會出現(xiàn)一種間歇振蕩現(xiàn)象，從而使得電路的振蕩周期在很大范圍內(nèi)變 化，類如例如從數(shù)百赫茲到數(shù)千赫茲之間變化，因而在較大功率輸出時將引起變壓器等產(chǎn) 生異常的噪音，所以需要抑制這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。另一方面，當電路的輸出功率輸出較小時， 卻可以利用這種間歇振蕩，使開關(guān)電路處于低能耗狀態(tài)。當需要電路工作時，只需給電路 一個信號脈沖即可。電路本文主要通過實驗仿真的方法在RCC電路中加入某些特定的電路從而達到抑制消除這種間歇振蕩，同時還簡要闡述一些利用間歇振蕩的例子。Abstract： The self-oscillating flyback converter, often refer

4、red to as the ringing choke converter (RCC), is a robust, low component-count circuit that has been widely used in low power off-line applicati ons. Since the con trol of the circuit can be impleme nted with very few discrete comp onents without loss of performa nee, the overall cost of the circuit

5、is gen erally lower tha n the conven ti onal PWM flyback conv erter that employs a commercially available in tegrated con trol .引言目前采用的大多數(shù)開關(guān)電源，無論是自激式還是它激式，其電路均為由PWM系統(tǒng)控的穩(wěn)壓電路。在此類開關(guān)電源中，開關(guān)管總是周期性的通/斷，PWM系統(tǒng)只是改變每個周期的脈沖寬度。PWM系統(tǒng)控制是連續(xù)的控制。非周期性開關(guān)電源則不同，其脈沖控 制過程并非線性連續(xù)變化，而只有兩種狀態(tài)：當開關(guān)電源輸出電壓超過額定值時， 脈沖控制 器輸出低電平，開關(guān)管截止；

6、當開關(guān)電源輸出電壓低于額定值時，脈沖控制器輸出高電平， 開關(guān)管導(dǎo)通。當負載電流減小時，濾波電容放電時間延長，輸出電壓不會決速降低，開關(guān) 管處于截止狀態(tài)，直到輸出電壓降低到額定值以下，開關(guān)管才再次導(dǎo)通。開關(guān)管的截止時 間取決于負載電流的大小。開關(guān)管的導(dǎo)通/截止由電平開關(guān)從輸出電壓取樣進行控制，因此這種非周期性開關(guān)電源極適合向間斷性負載或變化較大的負載供電。初期的非周期性開關(guān)電源均采用它激式電路結(jié)構(gòu)，由運算放大器組成電壓比較器，將 輸出的取樣電壓變成控制電平，控制它激式振蕩器的輸出脈沖。當輸出電壓維持額定電壓 時比較器輸出高電平，振蕩器關(guān)斷輸出脈沖，使開關(guān)管截止。當輸出電壓降低時，比較器 輸出低電

7、平，振蕩器輸出脈沖，使開關(guān)管導(dǎo)通。非周期性開關(guān)電源進人家用電器以后，為 了簡化電路，大多數(shù)采用自激振蕩方式，直接采用穩(wěn)壓管作為電平開關(guān)。由于其控制過程 為振蕩狀態(tài)和抑制狀態(tài)（或稱阻塞狀態(tài)）的時間比，因此稱為振蕩抑制型變換器 （RINGING CHOKECONVERTER，簡稱RCC型開關(guān)穩(wěn)壓器）。在電路上的明顯區(qū)別是:PWM開關(guān)電源 由獨立的取樣誤差放大器和直流放大器組成脈寬調(diào)制系統(tǒng);RCC型電源只是由穩(wěn)壓管組成電平開關(guān)，控制開關(guān)管的通/斷。反激式自激變換器就是我們通常所指的 RCC（ Ringing Choke Converter）電路，變壓 器（儲能電感）的工作模式處于臨界連續(xù)狀態(tài)，可以方

8、便的實現(xiàn)電流型控制，在結(jié)構(gòu)上是 單極點系統(tǒng)，容易得到快速穩(wěn)定的響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于50W以下的開關(guān)電源中。由于要維持 臨界連續(xù)模式，并且變壓器原邊電流上升受輸入電壓影響，因此開關(guān)工作頻率受輸入電壓 和輸出電流的影響，占空比也受輸入電壓的影響。在輸入電壓最高和空載時，工作頻率最 高。也正是因為工作頻率波動較大，濾波電路的設(shè)計也相應(yīng)較難。相對于它的缺點，RCC電流的優(yōu)勢也比較突出。首先是電路結(jié)構(gòu)簡單，只需要少數(shù) 分離原件就可以得到需專用芯片才能實現(xiàn)的電壓輸出性能，通過良好的設(shè)計就可以獲得高 效和可靠的工作。其次，許多與驅(qū)動有關(guān)的困難（驅(qū)動波形、變壓器飽和等）在自激變換 器中得到很好的解決。而且，由于總

9、是工作于完全能量傳遞模式，畐他整流二極管正向?qū)?通電流到零，反向恢復(fù)電流和損耗很小，產(chǎn)生的振鈴相對于不完全能量傳遞模式也要小很南諒毓空航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙多，因此輸出的高頻雜音也要小很多。另外，原邊主管開通始終是零電流，因此效率較高。 早期的RC（變換器只適用于小功率100W以下的開關(guān)電源。近年來，隨著研究的深入， 改進后的RCC電路解決了交叉導(dǎo)通和變壓器飽和等許多棘手問題，其廉價、高效、可靠的 性能備受人們青睞。它的工作形式是完全能量傳遞型，用電流容易實現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)上是單極 點系統(tǒng)，容易得到快速穩(wěn)定的響應(yīng)。為了減少傳統(tǒng)RCC變換器存在的開關(guān)損耗，提高效率， 增大其輸入電壓的適應(yīng)范圍，

10、改進型 RCC電路加入了恒流激勵以及延遲導(dǎo)通電路。由于增 加了恒流激勵以及延遲導(dǎo)通電路，其振蕩分析與傳統(tǒng)的RCC變換器有些不同，雖然其電路比較復(fù)雜，但其性能大有改善，能在 DC127 DC396V范圍內(nèi)正常工作，可提供250W以上 功率，其性價比大有提高?；谝陨咸攸c，RCC電路在低成本高性能電源設(shè)備中廣泛應(yīng)用，例如低壓小功率模塊、家用電氣、手機充電器等。共29 頁 第# 頁畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共29 頁 第9 頁第一章RCC電路基礎(chǔ)簡介1.1 RCC電路工作原理TriG-1VoD3C24>圖1.1.1 RCC工作基本原理圖下面說明實際應(yīng)用中RCC電路的工作過程。圖1.1.1給出實際應(yīng)

11、用最多的RCC方式的 基本電路圖。為簡化穩(wěn)態(tài)分析，可做如下近似：（1） 、忽略變壓器漏感對主管Tr1的集射極電壓Vce的影響，實際使用時需要RCD箝位；（2） 、主電路輸出電容足夠大，輸出繞組電壓箝位于輸出電壓Vo ；（3）、穩(wěn)態(tài)時電容C2上的電壓保持不變；（4）、穩(wěn)態(tài)時電阻Rg的作用可以忽略。1.1.1電路的起動接通輸入電源Vn后，電流ig通過電阻Rg流向開關(guān)晶體管 匚的基極，Tr1導(dǎo)通，ig稱為起動電流。在 RCC方式中，晶體管 匚的集電極Ic必然由零開始逐漸增加，如圖 1.1.2 所示。因此ig應(yīng)盡量小一點。圖1.1.2晶體管的電流波形此時變壓器的次級繞組NS處于短路狀態(tài)，從輸入一側(cè)看來

12、，電流全部流進Np線圈,電阻Rg稱為起動電阻。1.1.2開關(guān)晶體管處于ON狀態(tài)時一旦Tr1進入ON狀態(tài)，輸入電壓Vin將加在變壓器的初級繞組 N p上。由在數(shù)比可知, 基極線圈nb上產(chǎn)生的電壓Nb為( Nb/ Np)Vin該電壓與Tn導(dǎo)通極性相同，因此Vb將維持Ta的導(dǎo)通狀態(tài)，此時基極電流Ib是連續(xù)的 穩(wěn)定電流。設(shè)晶體管 Tr1的基極一發(fā)射極間的電壓Vbe1 ,二極管D2的正向電壓為Vf2,則Ib 可表示為(Nb/Np)VnM2 %)RB但是，從圖1.1.3可知，Tr1的集電極電流Ic為一次單調(diào)增函數(shù)，經(jīng)過某一斷時間ton后南諒航航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙達到lc ,集電極電流與直流電流放

13、大倍數(shù) hFE之間將呈現(xiàn)如下關(guān)系：,c/Ib）即在上述公式成立的條件下Tri才能維持ON狀態(tài)。在基極電流不足的區(qū)域，集電極電壓由 飽和區(qū)域向不飽和區(qū)域的轉(zhuǎn)移。于是， NP線圈的電壓下降，導(dǎo)致NB線圈的感應(yīng)電壓也隨因此Tri的基極電流不足狀態(tài)不斷加深，Tri迅速轉(zhuǎn)至OFF狀態(tài)。1.1.3晶體管處于OFF狀態(tài)時如果晶體管處于OFF狀態(tài)，變壓器各個繞組將產(chǎn)生反向電動勢，次級繞組使D4導(dǎo)通， 電流i2流過負載，經(jīng)過某一時間toff后，變壓器能量釋放完畢，電流i2變?yōu)?但是，此時Ns 繞組上還有極少量殘留的能量，這部分能量再一次返回，使基極繞組Nb產(chǎn)生電壓，Tr1再次ON，晶體管繼續(xù)重復(fù)前面的開關(guān)動作。

14、圖1.1.4給出各個部分的動作波形。共29 頁 第# 頁1.2輸出電壓Vo穩(wěn)定的問題RCC方式的穩(wěn)壓器是通過反向電動勢使次級的二極管導(dǎo)通向負載提供功率的。因此，單位時間內(nèi)變壓器存儲的能量與輸出功率相等，設(shè)變壓器初級電感為Lp,有共29 頁 第# 頁南諒航盒航犬大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙1 一 Lp _(»_ton )2 - f 二 Vo Io2 L!因此，欲使輸出電壓Vo穩(wěn)定，頻率f最好隨晶體管的ON時間變化而變化。圖1.2.1所示，要使晶體管OFF,對于集電極電流而言，只要基極電流不足即可，既 然如此，那么只要阻止來自變壓器 Vb的驅(qū)動電流流過Tn的基極，讓它從旁路流過即可。 這就

15、是連接穩(wěn)壓二極管的目的。Dz的陽極與電容器C2的陰極相連。在Tri OFF期間，Nb線圈通過導(dǎo)通的D3為C?充 電，C2的電壓變?yōu)樨撾妷?，C2的電壓Vc為：Vc 二Vz -Vbe于是齊納二極管Dz導(dǎo)通，驅(qū)動電流從它所形成的旁路流過，進而使 Tri OFFo經(jīng)過一段時間后，由于輸出電壓上升，那么圖1中C2的端電壓Vc也隨輸出電壓Vo成正比上升。即在Tri的OFF期間內(nèi)，變壓器存儲的能量向負載釋放，即使存在負電源， D3 > C2的充電電流和次級電流Is也會同時流動。此間Nb線圈和Ns線圈的電壓值分別與 匝數(shù)比成正比，即Nb丄Vcb(Vo Vf4)Vf3Ns式中：Vf3、Vf4分別為D3、D

16、4的正向電壓降。反之也可改變 Vc使Vo隨之改變。假設(shè)Vc的端電壓上升，那么與陰極相連的齊納二極管 Dz導(dǎo)通，于是*的Ib流過旁路 Dz，基極中沒有電流。因此，此時T1 OFFo從電壓之間的關(guān)系來分析，Dz的齊納電壓Vz 為：Vz 二 VcVbe因此由VZ與ns/nb即可確定輸出電壓VO。 即輸出電壓為NSVoS(Vz -Vb Vf3)-Vf4Nb若忽略Vbe、Vf4和Vf3，則Vo與Vz成正比，且輸出電壓的精度有電壓Vz的精度確定1.3振蕩占空比的計算為了能更好地掌握RCC方式的工作原理，下面推導(dǎo)占空比 D的計算公式 在圖6中，設(shè)流過初級繞組Np的電流為ii，變壓器的電感，則有ViLp共29

17、 頁 第17 頁圖1.3.1等價電路當t二t°n時，電流取得最大值iip :ViLpon再由變壓器的基本原理，求得次級電路的最大電流值 i2p為:i2p次級電流從i2p開始以V2的比率減小，因而，求得其瞬間值為i2Non 眷PnS這里RCC方式的初始條件為 t二toff ，NpNstonv22 + =0offLs將i1p式中的ton帶入上式，求得t°ff為:P于是求得占空比D為：D ton toffLpVi hpV2 ,.'LpNPNs【V1 二 V|n - VcE(sat)V2 =VoVf帶入上式得到更為使用的公式，即D=(VoVfRL；_(VoVf)兀(林叫 (

18、sat) ) LS1.4振蕩頻率的計算F面求振蕩頻率。由變壓器初級、次級功率相等的條件得到1l2p i 1 p -f由上式，求得i1p為：_2Io Voi1 p - Lp-f將上式變形，求得振蕩頻率f為：IoV21tontoff1將iip帶入上式整理，得f =空 1 (VV2221。(LpV+ 2V2VfL；U + LsV； ) 21。&仁 +V也由上述占空比及振蕩頻率的公式，可以進一步了解RCC方式的基本工作原理：(1) 、占空比D與輸入電壓成反比，即隨輸入電壓的增加，ton縮短，而toff不變；(2) 、負載電流對占空比沒有影響；(3) 、占空比D隨變壓器初級線圈電感Lp的增加而增

19、加，而隨次級電感Ls的增加而減小;(4) 、振蕩頻率f隨輸入電壓的升高而上升，與負載電流'o成反比；(5) 、振蕩頻率f隨Lp、Ls的增加而降低。上面的計算結(jié)果與實際電路的測試結(jié)果幾乎一致。1.5變壓器的設(shè)計方法開關(guān)穩(wěn)壓器中，變壓器的設(shè)計是要點之一，它的所有動作與特性幾乎都取決于變壓器 的設(shè)計。特別是 對于RCC電路，甚至連振蕩頻率都是由變壓器決定的。1.5.1初級繞組Np的求法首先，求初級繞組的匝數(shù)。在 有變化，因此匝數(shù)的計算公式如下：R CC方式中，因為磁通在磁芯B-H曲線的上下半?yún)^(qū)都K1Vin 108NP2B 二A -f式中：Vin為Np線圈的外加電壓；UB為磁芯的磁通密度；Ae

20、為磁芯的有效截面積。 磁芯通常采用鐵氧體材料，但是其最大磁通密度Bm受溫度影響而發(fā)生變化。因此，必須根據(jù)實際工作條件，從特征表中求得 Bm。下面計算電感值，并按最低輸入電壓的占空比D來計算。如圖1.5.1所示，h為三角波， 設(shè)功率裝換效率為口、輸出功率為P、輸入電壓最小值為VN(min)初級電流的平均值為h(ave)，則初級電流的最大值為2-Po21( ave )圖1.5.1變壓器中Np線圈的電流i1波形 求得初級繞組所必須電感LP為：.V|n (min)丄Lp ：'toni1PDV|n (min),Ion2PO1.5.2其他線圈的求法次級電流的峰值i2p2i2p -與輸出電流I。的關(guān)

21、系為:那么次級繞組的電感LS為:注 _Vs(D )一如幵一 offi2p2Io求得次級繞組的匝數(shù)LsgfLPNs1 o DV|n ( m i Sop式中：Vf為次級整流二極管的正向壓降。然后來求基極繞組的匝數(shù)Nb 由Tr1的Veb條件有:N Veb鳴一張Vo+Vf由上述格式確定繞組匝數(shù)，但由于輸出側(cè)存在導(dǎo)線電壓降，因此，實際上個繞組的匝數(shù)應(yīng)該比計算結(jié)果稍多一些南諒航盒航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙第二章 簡易RCC基極驅(qū)動缺點及改進設(shè)計2.1簡易RCC基極驅(qū)動的缺點在RCC方式中，提供開關(guān)晶體管基極電流的驅(qū)動電路的損耗是非常大的。即使在最低輸入電壓條件下，驅(qū)動電流Ib的大

22、小也必須足以驅(qū)動開關(guān)晶體管 TM ON。 同時變壓器繞組Nb的電壓V的增加與輸入電壓Vin成正比，Vn上升，驅(qū)動電流Ib也隨之 上升，而基極電阻Rb損耗的增加與Ib的平方成正比。另一方面，驅(qū)動電流Ib增加，必然 會使穩(wěn)壓電路之路的電流增加。有時會引起如圖 2.1.1所示的間歇振蕩。間歇振蕩是指在某一段時間內(nèi)有開關(guān)動作，而相鄰的下一段時間無開關(guān)動作的現(xiàn)象。 如此周而復(fù)始地循環(huán)下去，其周期變化可能，例如從數(shù)百赫茲到數(shù)千赫茲，因而將引起變 壓器等產(chǎn)生異常的噪音。圖2.1.1間歇振蕩動作2.2開關(guān)晶體管的恒流驅(qū)動設(shè)計如果能找到一種恒流驅(qū)動方式，即雖然輸入電壓 Vin發(fā)生變化，但驅(qū)動電流不改變，那么上述

23、問題就會迎刃而解，而且這里對具有恒流特性的精度要求并不高，采用圖2.2.1所示的電路就足夠了。圖2.2.1基極恒流驅(qū)動該電路即便在輸入電壓Vin發(fā)生變化，流過RB的電流IB也是恒定的。這樣不僅尅大幅 度減小RB的損耗，而且可以防止間歇振蕩。采用該方法后，即使輸入電壓在 AC100200V間連續(xù)變化，電路也能正常工作。但實際上，即使采用上述方法，當輸入近似為空載狀態(tài)時，仍會引起間歇振蕩。此時，如圖9所示，應(yīng)該在直流輸出端連接一個泄放電阻，不過此時的功率全部為無用功率，因此應(yīng)該 把電流值調(diào)整到剛剛不引起間歇振蕩的大小。讓負載電湎與輸出殆篩出 相等以消耗無用功率圖222泄放電阻的效果第三章RCC電路

24、的建模與仿真3.1 RCC建模及參數(shù)設(shè)計3.1.1主要技術(shù)參數(shù):（1）輸入電源電壓 AC:150250V；（2）輸入頻率：50Hz;（3）輸出：電壓5V ； 電流0.3A;（4）穩(wěn)壓精度：10%,（5）工作效率75%;（6）電磁兼容：符合 GB17743-1999 要求；（7）功率器件過流保護功能（8）模塊化、低成本?；倦娐穮?shù)的計算DIr-04輸人電壓學AC330C2=0 0047u<5 6D0K4_VA-Rb712Dk+-ADf共29 頁 第23 頁SOOE25圖3.1.1 RCC電路圖輸入電壓越低、輸出電流越大，振蕩頻率越低。由此，本設(shè)計中取振蕩頻率為50kHz，且此時晶體管的占

25、空比D=0.4。3.1.2變壓器繞組設(shè)計1、變壓器電感及匝數(shù)的計算2 變壓器的初級繞組 Np的電流為三角鋸齒狀如圖4,因此電流i1v的峰值i1P是輸入電流平均值的倍。D設(shè)功率裝換效率為=0.75%，則有i1 p2 £ ave )2-PO29 0. 3 =0. 06 67D VIN(min) 0. 4 0. 7 5 1 50NP線圈的電感Lp為15068 1018.0m0.0667由輸出電壓 VO=5v，則次級線圈電壓VS=VO+Vf =5+0.7=5.7V由變壓器的伏秒平衡可以得到從而得到匝數(shù)比為N pVIN (min) D1507.4 ,N12 =17.54NS VS(1-D) 5

26、.7 0.6由于磁通變化只處在B-H曲線的一側(cè)，由以下公式可確定所選擇的RCC方式變壓器的匝數(shù)Nshp丄pN12由于動作頻率較低且輸出功率很低，故采用的磁芯為TDK生產(chǎn)的材質(zhì)為H3S的EI22。所選定二次線圈的匝數(shù) NS為Nsi 1 p iL pN12=B A0.0667 1817.54 400 41106= 4.2所選定的一次線圈匝數(shù)Np為取71匝Np = N12* Ns =4*17.54=70.16設(shè)最低輸入電壓Vb=6V，則求得基極繞組匝數(shù) Nb為6NP71=2.84取 3 匝1502變壓器間隙的計算F面計算變壓器的間隙。本例中磁芯是材質(zhì)為H3S的EI22，則磁路的總間隙lg為:2 2

27、Ae§NP" 0.41 漢652 一心4e 10 4- 10 =0.012mmLP18 勺0”實際的間隙紙板厚度為lg的一半，即為0.006mm。南諒航盒航犬大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙3.1.3電壓控制電路的設(shè)計首先，當Tr1處于OFF時，線圈Nb的電壓VB'為Vb=.Vs=- 5.7 =4.3VNs 4共29 頁 第25 頁作為電壓控制用的齊納二極管DZ兩端的電壓Vz為:Vz = Vb ( Vbe Vf) =4.3 ( 0.7 0.7) =4.3V由于變壓器本身也有壓降，因此實際應(yīng)用的電壓值稍高一些的二極管。3.1.4驅(qū)動電路設(shè)計開關(guān)晶體管T.的集射極實際電壓波形

28、如圖3.1.4所示Ten圖3.1.4開關(guān)管集電極電壓波形V 由Ton變?yōu)門off時，因變壓器漏感磁通影響，而由一次側(cè)自二次則傳輸?shù)哪芰慨a(chǎn)生 近似利用公式V2V21.5 2- VirN21N21求得V25.7Mr =0.5 - =0.5=50VN210.057V1S是由一次電路的電感成分所生成的浪涌電壓。故Tr1集電極電壓最高值VCE為V1rVISVIN(MAX)5.70.05750 30 250 二 430 V南諒航航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙因此本例中采用的是高速、高壓開關(guān)電流用晶體管smbta06o設(shè)I0.067A時，考慮定的 余裕，hFE取10，必須 的基極電流Ib約為6.74mA。于

29、是基極電阻Rb為：VB _ (VBE VF )Rb 二1 50 (0:7710.00670.7)二 726門最后取800門共29 頁 第27 頁3.1.5次級電容、二極管的選定二極管Df關(guān)斷時反向電壓V值為Vdr -VO1 V1-N25 250 0.057 = 19.25V電容器Co輸出電容Co的選擇內(nèi)所導(dǎo)通的文波電流ic0“c-lo，ic0波形如圖11所示。圖3.1.5輸出電容電流波形其有效值為TON 22 Toff二 T3TN lop2-loplo Io2 岸 I當輸入電壓為最低而輸出電流最大時，文波電流最大。此時紋波電流為1=0.4 AI co( rms)i co(rms)0 4222&

30、quot;34 1°3 °3 °6 °33.1.6其他參數(shù)的選定初級繞組的RC緩沖電路中，根據(jù)經(jīng)驗取 R=20k，而RC放電常數(shù)Trc南諒航盒航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙Trc應(yīng)該小于關(guān)斷時間的十分之一。因此有= 0.1 0.6 20 = 1.2u則求得電容C為共29 頁 第31 頁c=RCRVlN (MIN )1500.25mA= 600K1.2 IO"6最后取47Pf亍=60 pF20 10起動電阻的選擇與起動電流有關(guān)，而起動電流ig最低有0.25mA就足夠了。因此起動電阻 Rg為基極電阻Rb與變壓器線圈Nb之間連接的電容器 G的目的是加

31、速Tr1的基極電流，改善電流的起動特 性。該電路中，采用 0.0047U的薄膜電容器。3. 2設(shè)計電路的仿真最終設(shè)計的簡易RCC電路圖如圖12所示。由于仿真電路的3繞組變壓器采用的是 理想變壓器，故在初級繞組上并聯(lián)一個 18.0m的電感，同時由于變壓器的漏感較小，所以 忽略掉漏感。另外，仿真電路的所有二極管均采用理想二極管，不過其壓降為0.7V。9115050V330U亠一-sfC33M0業(yè)4.3t>12” 55 二i圖12 RCC開關(guān)電源仿真圖形3.2.1 RCC電路帶額定負載時的仿真及設(shè)計標準的驗證300.D-,在輸入電壓AC 150V，輸出電壓5V，輸出電流為0.3A時的仿真主要波

32、形如圖321 所示。©集電極電壓矗200.D-100.0-腫 0.0 -xi =0 oiuo6,Yt=2ee.oiX2=O.O11429 ,¥2=266 4?T A _DlaX-22533uXI =0.01-465.V1 =DettaY-0 4050DX2=0.0iJ4.Y2 eltaY-1.3227lengfth-O.flteWElope-恂22D.C135.0 13632S W -1.6 -MtBA05 -(A>0DLV-1 DO.O-I(0 010.99682)iengmi 了 ulrpp-14Ci=4Li 門SO Urn'jflOOni-2OOrn-4

33、1-B(O 011406.0 OTEia?s.a-j00-5.0-11.36m11 30m11.4-m11 42m11.4 4m11.4 6m11 Mm1H圖3.2.1額定負載時仿真主要波形電流開通時間具=9.43us1.<30%從仿真波形可以看出，電路的工作周期為T = 22.23us,則占空比D為:D 二主二-9430.424T 22.23輸出電壓值為V°=5.067V，則其誤差為e = Vo ,Vo 1 0 0%5. 0675 1 00%故符合設(shè)計標準。V。5南諒航盒航犬大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙15.0m-CraphD10.0 m5 Orn -0.0-a.O 10.0m

34、20 0m 30.0m4.Q Om M.Qrni 60.0m) 70.0m SO.Qni 90.0mD.10.11D.120130.1-40.1501；0.17Q.180.19t(S)圖322間歇振蕩時主要波形圖如上圖所示，當輸入電壓增大，負載電流小到一定程度時，變壓器中存貯的磁能釋放速度變慢，穩(wěn)壓二極管Dz的導(dǎo)通時間增長，晶體管的截止時間也增長，形成幾百Hz到幾kHz的阻塞振蕩，變壓器便發(fā)出此頻率的振蕩噪聲，同時負載電壓的紋波系數(shù)也會增大。另一方面，由于在控制電容C5兩端并聯(lián)了電阻R3,使得電容能夠在間歇振蕩期間通過電阻放電，從而使電容的陰極電壓提高。這樣可以使副 邊電壓下降時，不至于下降過

35、多之后晶體管才會導(dǎo)通，從而使得輸出電壓變得平穩(wěn)，有利于紋波系數(shù)的減小。3.3 RCC電路的改進及改進后的仿真為了抑制消除這種間隙振蕩現(xiàn)象，下面設(shè)計恒流電路從而提高電路的輸入范圍，提 高電路帶載能力。經(jīng)過改進后的RCC電路的設(shè)計如圖3.3.1所示。圖3.3.1帶有恒流的RCC電路如上圖所示，一旦輸入電壓大于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓，那么晶體管Tr2的基極電壓就會被鉗制在(VZ +VF)，從而流過晶體管Tr1基極電流就會被固定。當輸入電壓最低時仍能保證DZ2能被擊穿，即輸入電壓為 150V時能擊穿 DZ2，則有下式：NbNpVIN (min)=VZ 2Vf從而可以求得Vz 二山 ViN(min)2Vf

36、 =2 150 - 2 0.7 = 4.94V實際取 Vz =4.7VN P71與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)的電阻取為10 1。改進后的RCC電路，輸入可以在 AC150250V之間變化，并且不會出現(xiàn)間歇振蕩現(xiàn)象。下面的波 形是在輸入為 AC250V，帶電阻值為3K歐姆的輕載時得到的電路主要波形圖，如圖332所示。共29 頁 第33 頁南涼航忿航犬大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共29 頁 第37 頁20J- nu rDoo-fio-AU-D-oo- rD 4 2 JI nW 1K£- onunu rtu nu rtuJHH fljAu30.(0妙？34神.幣I.- - I 1 a sa-iUSU-

37、ia .0.35.0m WO 15.0m 20 0m 25.0m 30.3m 35.0m 40.0m 45.3m 5C.0m 55.0m 60.0m 65Qm 70.0m 75.0m 80.3m 85Dm 90圖332改進后的電路主要仿真波形從電路波形圖可以看出，即使輸入為 AC250V，控制電路中晶體管Tr1的基極電壓最大 只有4.75V，而如果沒有加入恒流源，貝U晶體管 TM基極驅(qū)動最大可以達到ma» 二NBViN (max) 3 25 10.5VNP71因此加入恒流驅(qū)動后可以有效的降低了基極驅(qū)動電路，從而當晶體管TM截止時從穩(wěn)壓二極管流過的電流將會大幅地降低，因此抑制消除了間歇

38、振蕩現(xiàn)象。從晶體管Tl的集電極電壓波形可以看出，此時 TM并沒有完全開通即沒有工作在飽和區(qū)，而是工作在放大區(qū)。把它的波形放大后看，如圖3.3.3所示。圖333集電極波形圖由圖可以看出，當電流帶一個輕載時，RCC電路的輸出電流減小，則周期變短，頻率增大，同時Ton時間亦變短，因而無法充分執(zhí)行功率晶體管 匸的驅(qū)動，導(dǎo)致Tri的損耗增 加。南諒毓空航犬大學畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙共29 頁 第39 頁第四章RCC電路間歇振蕩的應(yīng)用實例4.1三星S10型放像機中的RCC型開關(guān)電源錄/放像機電源的特點是負載變動范圍大， 當接通電網(wǎng)電壓，未按開機鍵時電源負載最 小，在按下快進、快倒或出盒鍵時負載電流最大。因此，若采用簡單的自激式開關(guān)電源， 其故障率是極高的。三星S10型放像機中的RCC型開關(guān)電源由4大部分組成，本文只討論其一次側(cè)電路， 見下圖。該開關(guān)電源適應(yīng) AC 100240V的電網(wǎng)電壓，同時允許空載。1/2 WXlam si'kiia*!AC 220 V 粹滾程人1Z2 W 120kU亦2 |/2 W 150k2WC7Ql l-溜LPS I02RCTJI4 JJ 35 V -r33 id'<1)11472iiiwn P(JW1：R 1KANSJ M