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51wendang.com/ 本文档下载自文档下载网,内容可能不完整,您可以点击以下网址继续阅读或下载: http://www.51wendang.com/doc/62d321eaf40c7c3caacc4ea0 开关电源培训 开关电源的基本原理培训教材 [此处图片未下载成功] RCC变换器的工作原理 RCC变换器是一种利用间歇振荡器构成自 激振荡的回扫式变换器. RCC:Ringing choke converter 回扫式变换器指变压器在回扫期间传递能 量RCC广泛用于50W以下的开关电源中 [此处图片未下载成功] RCC的基本电路T1 VD Vo Ic VC E VT

1 V2

1 L

2 [此处图片未下载成功] RCC的工作流程 接通电源后,Rs为VT的基极提供电流 VT的集电极开始稍有电流 因变压器的电感作用Ic从零开始上升 此时输入电压Vi加到绕组N11上 变压器的初级绕组N11因有电流流过而产生 感生电势 [此处图片未下载成功] RCC的工作流程 各绕组亦因此感应到与其匝数相应的电动势 正反馈绕组N12开始为VT的基极供电 VT的基极电流增大 此时绕组N21上也感应到相应的电压,其极性为上 负下正,二极管VD反偏,次级无电流流过 因正反馈作用,N11绕组中的电流Ic以单调函数增 大,即Ic=(Vi/L)t 式中Ic为集电极电流,L为N11的电感,t为时间 [此处图片未下载成功] RCC工作流程 因正反馈绕组提供的电压是有限的,故其 提供的基极电流也是有限的 另外,集电极电流的放大倍数Ic/Ib也是有限 的 电流上升到一定值时就停止增大了,变压 器中的磁通也就不再变化 此时通过绕组N11的电流要减小,从而感应 出与电流同方向的电动势阻止此电流的减 小 [此处图片未下载成功] RCC的工作流程 各绕组的同名端应到正极性的电压 N11下正上负,N12下正上负,N21上正下负 VD正偏,负载中有电流流过 N12的下正上负的极性使VT反偏截止 VT上加有很高的电压,为Vi和N11的回扫电 压之和 [此处图片未下载成功] RCC的工作流程 当Ic减http://www.51wendang.com/doc/62d321eaf40c7c3caacc4ea0小到0,VD中无电流流过,所有绕组 的电压为0 N12的电压也为0,VT脱离反偏状态 接着,Vi再通过Rs为VT提供基极电流 电路重复上述工作过程,开始新一轮的振 荡 [此处图片未下载成功] RCC的工作波形 Ic VCE iD 死区时间 [此处图片未下载成功] RCC的工作波形V2 [此处图片未下载成功] 磁通 RCC方式的回扫变换器主要作用是传递励 磁电流产生的能量 VT导通期间磁通增加,变压器蓄积能量 截止期间,释放出蓄积的能量,磁通恢复 到初始值 磁通增加量B=(Vi/N11xS)TON 磁通减少量B=(V2/N21xS)TOFF V2=N21/N11xTON/TOFFxVi [此处图片未下载成功] 磁通 由上式可知,当N21和N11和Vi恒定时,输出 电压V2与TON及TOFF有关,控制其比值就可 使输出电压输出稳定 TON及TOFF之比称为占空比 [此处图片未下载成功] 振荡频率 ICP=(Vi/L1)TON 集电极电流上升到峰值时,变压器蓄积能 量,其能量也是振荡期间Ts供给的输入功率 P1Ts=1/2L1(ICP)2=1/2x(Vi2/L1)xTON2 f=1/2L1P1 Vi/(1 N21Vi/N11V2)2 由上式可知,无论Vi是变化,还是P1变化, 振荡频率都跟着改变 RCC的振荡频率一般选在20KHz以上 [此处图片未下载成功] 控制电路 开关电源 的控制电路有间接控制电路和直 接控制电路两类 本公司的产品一般采用直接控制电路 控制电路的作用是当输入电压或负载电流 改变时改变开关管的导通时间,从而使输 出电压保持稳定 [此处图片未下载成功] 控制电路原理图VD3 N11 R5://www.51wendang.com/doc/62d321eaf40c7c3caacc4ea0par C2 Q2 R1 R2 VD2 VD1 R6 R4 C3 PC1 [此处图片未下载成功] 控制电路的工作过程 绕组N12的交流电压对电容C2反复进行充放 电Q1导通期间,C2上的电压升高,若升高到 0.8V,Q2导通,则Q1截止 也就是说,Q1的导通期间与C2上的电压升 高的0.8V的期间是一致的,这样,Q1导通 期间由C2的充电期间决定,也决定了Q1的 集电极电流的峰值(充电时间常数C2R2) [此处图片未下载成功] 控制电路的工作过程 当因某种原因输出端的电压发生变化时,精密电 压基准TL431通过采样电阻R7,R8感知此一变化, 并通过PC1把此一变化反馈回初级侧的控制电路 具体的过程为当输出电压升高时,IR10增大,流过TL431 AK端的电流增大,PC1中的发光二极管 发光强度增大,流过光敏三极管电流增大,A点 电位升高,Q2基极电压提前升到0.8V,Q2导通, Q1截止,TON减小,从面使电压保持稳定 当输出电压减小时,控制过程和电压升高的过程 相反 [此处图片未下载成功] 基极驱动电路VT1 VT2 N12 R1 VD1 一般的方法 宽输入电压相对应的方法 [此处图片未下载成功] 基极驱动电路 一般的方法中,接入二极管VD1和电容C1, 这是因为若只接入电容,那只能用交流来 驱动基极,而接二极管后,可有直流驱动 基极,因此能获得较长的导通时间 当输入电压的范围较宽时,若采用一般的 方法驱动基极,R2上消耗的功率过大,不 实用,可考虑采用第二种方法,电路中VT3 为恒压驱动晶http://www.51wendang.com/doc/62d321eaf40c7c3caacc4ea0体管 [此处图片未下载成功] 栅极驱动电路VD1 Q1 Q1 图1 图2 [此处图片未下载成功] 栅极驱动电路图1 Q1截止期间,C1以正反馈绕组N12感应的负 电压充电(下正上负),Q1导通期间,它 与正反馈绕组的正电压(上正下负)之和 加到Q1的栅极 当Q1的漏极电流达到峰值时,栅极电压可 能超过10V 若栅极电压达不到10V,RDON就会变大 栅极额定电压一般为 /-30V,为防止栅极电 压超过额定值,电路中接入DZ(24V). [此处图片未下载成功] 栅极驱动电路图2 图2中去掉了电容,电阻R1和VD1并联构成 栅极驱动电路 R1的作用是使ID上升时有一个斜率,从而减 小Di/Dt VD1的作用是使MOSFET截止时其极间电容 上的电荷能快速泄放,使其尽快截止 [此处图片未下载成功] RCD电路C1 Vi VD1 R1 [此处图片未下载成功] RCD电路 在正激式电路中的作用为使变压器蓄积的 能量释放出来,即使磁通恢复到初始值 目前本公司的产品均为反激式开关电源 在反激式电路中的作用为保护开关管,使 之免受开关管截止时 的高压(Vi 变压器在 开关管截止瞬间产生的感生电势)的损害 电路中,C的取值越大,电压尖峰越低 [此处图片未下载成功] PWM回扫变换器电路原理图 PWM 控制 器CL TL431 [此处图片未下载成功] PWM回扫变换器特点 PWM:Pulse-Width Modulation 脉宽http://www.51wendang.com/doc/62d321eaf40c7c3caacc4ea0调制 外围元件较少 振荡频率固定 辅助绕组的极性和初级的极性相反 用PWM取代了控制电路中的部分DIP元件 其工作方式有电流连续和电流不连续两种 辅助线圈的整流方式有前向式和后向式两 种 [此处图片未下载成功] PWM控制器的功能 电源引脚VCC 驱动引脚Vout 反馈引脚FB 电流限制引脚CL 接地引脚GND 决定振荡周期的引脚CT和RT 外接软起动电容的引脚CS 过电压保护引脚SD [此处图片未下载成功] PWM回扫变换器基本电路的电压电 流波形栅极电压 漏极电流 TON 二极管电流 漏源电压 DCM CCM [此处图片未下载成功] DCM和CCM DCM电流不连续模式 CCM电流连续模式 由上图可知,在DCM下,除开关管有电流 流通期间TON以及整二极管有电流流通期间 TOFF外,还有不连续期间TD 在不连续模式下工作时其输出电压可参照 RCC的公式计算,但式中的是TOFF次级二 极管导通时间 负载较轻时会出现电流不连续期间 [此处图片未下载成功] PWM电压控制工作原理 PWM比较器---控制TON的电路三角波电压 - A1 FB 比较器输入 比较器输出 PWM输出 电压 逆变器输出 [此处图片未下载成功] PWM电压控制工作原理 当输出电压高于设定值时,光电耦合器发 光元件二极管流经的电流增大,发光强度 增强,于是PC中受光元件光敏三极管集电 极电压降低,因PWM比较器A1的同相端加 的是三角波电压,从而输出脉冲宽度变窄, TON导通时间变短,则输出电压降低.当 输出电压降低时,与上述过程相反 [此处图片未下载成功] PWM电压控制工作原理 对于电流连续工作方式,负载电流变化时, TON不一定改变,因TON恒定可使电流增大 这是直接控制峰值电流的方式,它比改变http://www.51wendang.com/doc/62d321eaf40c7c3caacc4ea0 TON来控制峰值电流方式的响应速度更快 [此处图片未下载成功] OCPRS触发器 Q1 R1 A1 RS VZ Q1的峰值电流=Vz/Rs S 振荡器 PWM闭锁脉冲输出 R 电流限制图1 [此处图片未下载成功] OCPRS触发器 Q1 振荡器 PWM闭锁脉冲输出 R A1 Rs S 的峰值电流=VR/Rs 电流限制图2 [此处图片未下载成功] OCP 对于RCC变换器,开关管导通时流经开关管中的 电流必须从零开始升,若TON的最大时间已经确定, 就可防止发生过流 但是当输入电压下降较大时,绕组N12感应的正向 电压也下降,从而使开关管导通的时间变长而造 成变压器饱和 对于PWM回扫变换器,因周期TS是恒定的,不会 发生RCC的上述现象,然而,虽然设计到额定负 载时为DCM,若过负载,就变为CCM,即使TON的 最大时间已经设定,电流还会增大,有时会使变 压器饱和,故仍需要设OCP电路 [此处图片未下载成功] OCP 图1中当Q1的电流增 大时,IRS增大,若IRS 大于VZ,则比较器输出高电平,RS触发器 置位输出PWM闭锁脉冲,Vout输出低电平, 开关管截止,输出电压降低 下一个开关脉冲使RS触发脉冲复位,仅这 周期间开关管截止.此种限流作用称为 Pulse by pulse current lim........