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振荡线圈变换器结构和原理

2018/06/19168 作者:佚名
导读: RCC由一个主开关晶体管、一个变压器和一些电阻、电容、二极管组成,并不包含集成芯片。不包含集成芯片,使得RCC的成本较采用集成芯片的电源电路为低。但随着集成电路芯片的降价(如今一个芯片的价格仅为人民币0.5元左右),RCC的成本优势已经非常弱。 主开关晶体管 传统的RCC一般采用功率三极管(BJT)作为开关管。较新的设计采用了金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET),以实

RCC由一个主开关晶体管、一个变压器和一些电阻、电容、二极管组成,并不包含集成芯片。不包含集成芯片,使得RCC的成本较采用集成芯片的电源电路为低。但随着集成电路芯片的降价(如今一个芯片的价格仅为人民币0.5元左右),RCC的成本优势已经非常弱。

主开关晶体管

传统的RCC一般采用功率三极管(BJT)作为开关管。较新的设计采用了金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET),以实现更低功耗以及准谐振等功能。

变压器

RCC的变压器由三个或以上的绕组组成,包含输入侧的一个主输入绕组,一个反馈绕组以及输出侧的一个或多个输出绕组。和所有的反激变换器一样,这个变压器需要承受大的直流偏磁。

辅助电路

辅助电路需要二极管、电阻、电容等,实现电流限制、电压限制等功能。

基本原理

RCC的功率部分如同普通的反激变换器一样操作。信号和控制部分原理如下:

1.当加入输入电压Vin(电阻RG连接Tr1的基极),电流Ib流过Rb,Tr1导通,此Ib为启动电流。Tr1的collector电流Ic波形如图,一般从0开始。

2. Tr1一旦进入ON状态,transformer的P1线圈已加入输入电压Vin,因此P2线圈形成的电压为Tr1提供了基极电流,使得Tr1可以保持导通。

3. Tr1的集电极电流成斜坡状上升,直到电流为βIb,此时基极电流无法维持Tr1晶体管饱和导通,晶体管集电极--发射极之间的电压上升。而这里的电压上升使得变压器Np上的输入电压下降,更导致Ib下降。于是形成了正反馈,使得Tr1最终关闭。

4. Tr1关闭后如同其他反激变换器一样,储存在变压器内部的能量流到次级电容里,为负载供电。在变压器内部能量未释放完时,基极一直被次级反射来的负电压下拉,晶体管保持关闭。变压器内部能量释放完毕后,电路工作状态转入第1步,形成周期性循环。

5.如果在集电极有较大电流时使用其他方法导致基极电流不足,也可以触发正反馈机制关断晶体管Tr1。这一特点常用于实现电流限制和稳压。(即在电流或电压过大时减小占空比或禁止晶体管开通)

限流、稳压原理

基本的RCC电路天然有着限制峰值电流的特征。由于基极电阻的限流作用,基极电流无法超过Vin/Np*Nb/Rb,从而让集电极电流在超过βIb时触发正反馈关断机制。 实际应用中,这种限流是不准确的,因为晶体管的β离散性很大(同种型号晶体管β可以相差4倍),并且输入电压Vin不固定。实际采取的大多是电流检测电阻+NPN晶体管对基极分流的方法。图中的R3是电流检测电阻,当它上面的电压加上1N4148的导通压降(约0.8V)超过8050的导通电压时,8050导通,拉出基极电流,使得基极欠流,触发正反馈机制从而关断。

RCC的稳压是通过基极绕组的反激电压实现的。当晶体管关断,基极绕组异名端反接的的电容C2充电。C2的电压和C3的电压成比例Nb/Ns。当C2的电压超过了稳压管D8的齐纳电压,C2就流出电流,把基极电压拉低,阻止或减缓晶体管导通,从而间接控制了C3上的输出电压。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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