集成RCC式開關電源技術方案及應用
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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(jīng)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(qū)動方式，開關的導通和關斷不需要專門的觸發(fā)電路，完全靠電路內(nèi)部來完成。這種變換器有它獨特的優(yōu)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(shù)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(diào)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(zhuǎn)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(lián)構成，反激式開關電源集成電路的引腳FB與轉(zhuǎn)換器中的次級線圈相接，引腳SW與功率管13001的發(fā)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(jīng)過VD5、C5，波形由交流轉(zhuǎn)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(tài)，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(nèi)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(chǎn)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(huán)，系統(tǒng)可以持續(xù)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(nèi)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(nèi)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。
2 RCC器件的內(nèi)部結構
圖2是RCC內(nèi)部結構原理圖。反激式開關電源集成電路包括振蕩器、小占空比產(chǎn)生電路、占空比選擇電路和消隱電路。振蕩器與小占空比產(chǎn)生電路相連接，振蕩器與小占空比產(chǎn)生電路分別與占空比選擇電路相連接，占空比選擇電路與消隱電路相連接，欠壓鎖定(UVLO)是整個反激式開關電源集成電路的啟動電路，控制反激式開關電源集成電路的啟動與關斷，保護電路與輸出驅(qū)動管VMO連接，消隱電路也控制輸出驅(qū)動管VMO，二極管VD8直接連接引腳FB和引腳VCC，與反激式開關電源集成電路外圍的電容(即圖l中的C6)構成整流濾波電路。
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