簡(jiǎn)述2.5W小功率RCC開(kāi)關(guān)電源制作
出處:來(lái)自互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2011-08-24 15:01:53
在輸出小于50W的小型開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中,目前在設(shè)計(jì)上有很多種,但RCC方式被運(yùn)用的可以說(shuō)是多的。RCC(即Ringing choke convertor)的簡(jiǎn)稱,其名稱已把基本動(dòng)作都附在上面了。此電路也叫做自激式反激轉(zhuǎn)換器。RCC電路不需要外部時(shí)鐘的控制,由開(kāi)關(guān)變壓器和開(kāi)關(guān)管就可以產(chǎn)生振蕩的原因,使線路的結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單,這樣就致使成本低廉。所以可以用之中電路來(lái)做出地價(jià)格的電源供應(yīng)器。而市場(chǎng)上的小型電源供應(yīng)器也是采用RCC來(lái)設(shè)計(jì)的。RCC電路的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下:1、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格成本低。2、自激式振蕩,不需要設(shè)計(jì)輔助電源。3、隨著輸出電壓或電流的變化,啟動(dòng)后,頻率周期變化很大。4、轉(zhuǎn)換的效率不高,不能做成大功率電源。5、噪聲主要集中在低頻段。
市售便攜式CD/VCD機(jī)的交流適配器電路如附圖所示。該適配器標(biāo)稱輸出為5V、500mA,體積為7×4×1.8cm,重量約180g,其功率體積比明顯優(yōu)于普通工頻變壓器適配器。在市電220v輸入時(shí)測(cè)試其輸出電壓在空載和VCD機(jī)正常播放時(shí)約為5.2V,無(wú)明顯變動(dòng)。該適配器隨機(jī)售出無(wú)圖紙,印刷板無(wú)元器件編號(hào),圖中元器件數(shù)值為筆者實(shí)測(cè),電路系根據(jù)實(shí)物繪出。雖然電源的Q16、Q17標(biāo)識(shí)已被砂紙打去,但根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和管子體積形狀可以推斷Q16為MJE13003、Q17為8050.
適配器是英語(yǔ)Adapter/adaptor的漢語(yǔ)翻譯。適配器就是一個(gè)接口轉(zhuǎn)換器,它可以是一個(gè)獨(dú)立的硬件接口設(shè)備,允許硬件或電子接口與其它硬件或電子接口相連,也可以是信息接口。比如:電源適配器、三角架基座轉(zhuǎn)接部件、USB與串口的轉(zhuǎn)接設(shè)備等。
該適配器不同于一般脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)電源。Q16為開(kāi)關(guān)管,R84為起動(dòng)電阻,R83、C15為正反饋RC元件。D5為C15的放電通路。Q17為脈沖控制管,其基極R82的電壓降組成開(kāi)關(guān)管Q16的過(guò)流保護(hù)電路,R81、C12作為隔離電路。以防止輸入Q17的穩(wěn)壓控制信號(hào)被R82所短路。光耦器IC1和Q17又構(gòu)成振蕩抑制型(又稱RCC型)穩(wěn)壓控制電路。RCC的特殊之處是通過(guò)抑制自激振蕩的過(guò)程改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通/截止的占空比穩(wěn)定輸出電壓,而不是控制每個(gè)振蕩周期正程的脈寬。
當(dāng)接通市電Q16啟動(dòng)以后,Q16的導(dǎo)通電流在脈沖變壓器中存儲(chǔ)磁能,隨正反饋過(guò)程C15充電電流逐漸減小開(kāi)關(guān)管進(jìn)入截止區(qū),T釋放磁能,L4產(chǎn)生感應(yīng)電壓經(jīng)D7向C30充電,經(jīng)過(guò)幾個(gè)振蕩周期后,C30充電電壓升高到5V以上,該輸出電壓經(jīng)R17,光耦器發(fā)光二極管使穩(wěn)壓管D8擊穿,光耦器初次級(jí)同時(shí)導(dǎo)通,使T的L2由D6整流的輸出電壓加到Q17的基極,Q17飽和導(dǎo)通,開(kāi)關(guān)管Q16停振。此時(shí)C30向負(fù)載電路放電,當(dāng)C30放電電壓低于5V時(shí)穩(wěn)壓管D8截止,Q17隨即截止,開(kāi)關(guān)管Q16又開(kāi)始振蕩重復(fù)上述過(guò)程。其結(jié)果通過(guò)振蕩一抑制過(guò)程保持輸出電壓的穩(wěn)定。
此穩(wěn)壓過(guò)程不同于脈寬調(diào)制之處是,Q17并非對(duì)Q16的每個(gè)振蕩周期導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制,只要C30的充電電壓未達(dá)到D8設(shè)定值Q17并不動(dòng)作,因此稱RCC方式為非周期性開(kāi)關(guān)電源。此種穩(wěn)壓方式除Q16的振蕩形成輸出紋波以外,還有Q16振蕩被抑制產(chǎn)生的頻率較低的紋波,所以在輸出端需接入L10(82 uH)C32組成的濾波電路。RCC的電路簡(jiǎn)單,還具有負(fù)載電流自動(dòng)調(diào)控功能,屬50W以下小型開(kāi)關(guān)電路的優(yōu)選電路。作為便攜電器交流適配器的方便之處是萬(wàn)一空載也不損壞電源,空載時(shí)C30放電過(guò)程延長(zhǎng)只通過(guò)R4有50mA的放電電流,Q16處于占空比極小的振蕩狀態(tài)功耗也極小。

制作RCC型電源關(guān)鍵是脈沖變壓器T的繞制。無(wú)論何種開(kāi)關(guān)電源脈沖變壓器的計(jì)算是極繁瑣又極不準(zhǔn)確的,對(duì)業(yè)余制作者來(lái)說(shuō)通過(guò)估算,實(shí)驗(yàn)調(diào)整來(lái)確定比較實(shí)際。即使是估算也涉及磁芯材料,結(jié)構(gòu)的影響,限于目前市場(chǎng)產(chǎn)品參數(shù)的離散性,業(yè)余者也難以確定,此處只列出部分計(jì)算結(jié)果供參考。小功率開(kāi)關(guān)電源脈沖變壓器制作參數(shù)(繞組功能參考附圖)如附表所示。

元件數(shù)據(jù)的調(diào)整合理可以彌補(bǔ)脈沖變壓器參數(shù)的誤差,本文將裝配過(guò)程中失誤(T相位接反,元件不合格,裝配中開(kāi)路,短路等)造成無(wú)輸出的故障檢查省略,談元件的選配調(diào)試。裝配無(wú)誤將電源經(jīng)25W燈泡接入市電,同時(shí)在輸出端接入25Ω、2W的假負(fù)載電阻,輸出端應(yīng)有電壓,隨即在3.3~4.5V之間更換D8,可使輸出電壓為5V±0.2V.調(diào)整中出現(xiàn)故障和元件數(shù)值的關(guān)系如下。
無(wú)輸出電壓,說(shuō)明電源未起振,如果脈沖變壓器相位無(wú)誤,試將R84換成270kΩ/0.5W的電阻,若仍無(wú)輸出,則Q16的β值過(guò)低,換成β大于40的開(kāi)關(guān)管。
輸出電壓始終偏低,更換D8無(wú)效,為正反饋量過(guò)低。焊去外加25Ω假負(fù)載電壓升高可證明。原因是T的L2匝數(shù)偏少,漏感過(guò)大,可試將R83減小為160Ω、120Ω…68Ω、32Ω。如改進(jìn)不大,則重繞L2,適當(dāng)增加匝數(shù)。R83減小限度以電壓開(kāi)始升高為限,若阻值過(guò)小將增大開(kāi)關(guān)管損耗。
輸出電壓偏高,若D8改用3.1V仍輸出5.5v以上電壓,可能原因是Q17飽和壓降過(guò)大,要選擇飽和壓降小的8050.若光耦器發(fā)光管正向壓降超過(guò)2V,可用PLC817試之。
電源發(fā)出"吱"叫聲,首先將C15改用4700pF、6800pF滌綸電容,C12改用0.47 uF無(wú)極性電容,如仍有叫聲為T(mén)的L1電感量偏大,試將磁芯空氣隙增大為0.2~0.3mm,方法是在芯柱接口墊入相同直徑的漆包線壓緊、粘牢。
開(kāi)關(guān)電源脈沖變壓器當(dāng)用于單端電路時(shí),必須留有氣隙,對(duì)新型圓柱形芯柱的磁芯,制作中已予留1mm左右氣隙。E1型磁芯可在兩側(cè)旁柱端面用0.6mm漆包線隔開(kāi)。調(diào)整氣隙可微調(diào)初級(jí)電感,無(wú)論功率大小單端開(kāi)關(guān)電源不能不留氣隙通電, 一旦磁芯吸牢形成磁通飽和就會(huì)產(chǎn)生極大噪聲,同時(shí)損壞開(kāi)關(guān)管。
RCC開(kāi)關(guān)電源電路基本上都相似,但是有一個(gè)共同點(diǎn)就是在變壓器比較關(guān)鍵。不過(guò)其他他激式開(kāi)關(guān)電源的變壓器也是同樣。 普通的RCC線路都有這樣的特性:負(fù)載不變時(shí),頻率隨輸入電壓上升而上升;輸入電壓不變時(shí),隨負(fù)載增大頻率減小。跟據(jù)能量守恒定律可以推出其頻率公式,這就是 為什么在設(shè)計(jì)(寬電壓)高頻變壓時(shí)要選工作頻率就是這個(gè)原因,通常的RCC線路滿足不了CEC的,而且EMI也不好處理。應(yīng)該說(shuō)RCC是非常復(fù)雜的, 它跟整個(gè)系統(tǒng)都有關(guān)系,因此在功率小于50w ,而且負(fù)載不怎莫變化的場(chǎng)合比較有吸引力。 目前RCC電路普遍存在炸機(jī)現(xiàn)像,RCC雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單,其實(shí)調(diào)試是一件很麻煩的事,差不多每一個(gè)元器件都會(huì)影響電路穩(wěn)定性,100W以下在低端靜態(tài)低于1W,高端可控制在2W內(nèi),解決空載待機(jī)功耗還是一個(gè)問(wèn)題…
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