前段时间受了一点刺激,一直做正激式电源,突然上次有人出面试题考我反激式电源,自己没有怎么深入的研究过,打击不小。这几天出差回来,正好放假,准备玩玩反激式电源里面最古老的RCC电源。
今天开始正式分析RCC电源。我手上这款RCC电源是深圳一位李工送给我的。对于反激式电源,我自己其实没有真正做过,书籍资料以前倒是看了不少,但是纸上谈兵有什么用呢。正好昨天开始放假。我把这款电源重新剖解了一遍,同时将原理图也手绘出来了,其实我自己也是一个菜鸟,希望对于想学RCC电源的朋友有所帮助。 首先把手绘原理图贴上来,供大家参考。
原理部分,我自己分析了一点,有一些不明白的地方,我又向李工请教。关于该RCC电源各元器件的作用,在图上都已经详细的标注了。
下面我们讲一讲RCC电源的特点。
首先RCC电源属于自激式开关电源,它的拓扑结构本质上属于反激式拓扑。
但是它区别于常见的使用电源管理芯片设计的反激式电源,主要原因1,RCC电源的频率并不固定,会受输入电压和输出电流的影响。当输入电压最低,同时负载电流最大时,此时工作频率最低。
2,RCC电源工作与CRM模式,也就是临界模式。
3,从环路控制的角度来看,它为单极点电源,反馈响应速度很快。但由于它本身的特性,电源的仿真建模很困难,想通过数学模型将RCC电源分析透彻需要很强的功力,本人不具备。
4,RCC电源电路结构简单,只需要少数分离原件就可以得到需专用芯片才能实现的电压输出性能。
5,由于其工作于CRM模式,属于完全能量传递模式,副边整流二极管正向导通电流到零,反向恢复电流和损耗很小,产生的振铃相对于不完全能量传递模式也要小很多,因此输出的高频杂音也要小很多。
6,原边主功率管开通始终是零电流,因此损耗较小,效率较高,一般的效率为70%,当然这里的效率相对还是可以继续提升的。
上述是我个人对于RCC电源的一些理解,有不足或错误的地方望大家及时指出来。
接下来,我将各节点测试波形贴出来,供大家参考。刚开始我没有带载测量各节点波形,竟然没有测试到波形,但是输出电压12V还是有的。由于第一次玩RCC电源,当时有点蒙了,想不明白。后来,我稍微想了想,既然空载测试不出波形,那我带载测试再看看,如何。 忘了说明一点,这款电源输入为全电压范围85V-265V/50Hz,输出为12V/1A。下面把带载测试波形贴出来。我带的负载为30欧姆/3W线绕电阻。
测试节点包括功率管栅极对地波形,漏极对地波形,源级对地波形,次级整流二极管两端波形以及输出波形。
首先为栅极对地波形:
其次漏极对地波形:
再其次为源级对地波形:
再其次为次级整流二极管波形:
最后为输出波形:
上述波形均为在AC输入78.9V的电压条件下测试得到的,此时输出的电压为12.3V。
该电源有一个很有意思的地方。测试输出电压时,我不断将输入电压调低,当输入电压为21.3V时,此时输出电压有所跌落,为12.3V。
当输入电压调节至38.2V时,此时变压器开始产生交流声。
个人的理解是,当输入电压不断降低,此时RCC电源的工作频率也在不断的降低,当达到38.2V时,此时的频率已经降低至25KHz一下,此时人耳能听见。
今天闲来无事,准备多写一点。
接下来,我又将输入电压提高,由110V提高到最大265V,该电源均能正常工作输出,同时我也测试了一下漏极对地的电压。由于MOS使用的为5N60,漏极对地耐压为600V,当输入电压最大为265V时,该电源漏极对地的尖峰520V,依旧余量很大。很不错的设计,牛。
上个图吧,给大家瞧一瞧,当输入最大时,此时的漏极对地的电压
整个电源的测试工作已经完成,这是第一步,验证该电源是否能正常的工作。其实这样的验证根本不能说明问题,只是小打小闹罢了。
接下来验证该电源的RCD钳位电路是否像传说中的那样真的有效。
首先我把RCD钳位电路断开,在输入电压110V,输出负载仍然为30欧姆/3W线绕电阻时,测试漏极对地的电压,波形如下:
接下来,验证的是RCD钳位电路加上去之后,看漏极对地波形,该处二极管采用的是1N4008,也就是常规的慢速二极管,波形如下:
此时的漏极对地电压Vmax为280V,比初始没有加RCD钳位的电路,确实把尖峰吸收掉了,而且足足降低了差不多40V左右,看来RCD吸收还是有作用的。
接下来,验证的是RCD钳位吸收电路中,不同的二极管对漏极尖峰的吸收作用。我采用常见的三种二极管,分为是1N4007,FR107,1N4148.
在上图中我采用的是1N4007,接下来采用FR107,漏极对地电路波形如下:
同等输入电压以及负载条件下,此时漏极对地尖峰为292V,相对于1N4007高了12V左右,看来1N4007的尖峰吸收效果确实比FR107的尖峰吸收效果好。
接下来将二极管换成1N4148,此时电源不能正常的工作,个人理解为肖特基二极管的耐压一般为200V,此时漏极尖峰远大于200V,1N4148被击穿,导致电源不能正常工作。
由上图可以看出,1N4007的尖峰吸收效果比FR107好一点。但是手边没有功率仪,不能测试一下采用不同的二极管,对于电源的效率影响到底有多大。如果有功率仪的朋友可以实际测量一下。
过两天把变压器的测试参数贴出来,同时将我个人重新计算的变压器公式以及实测波形贴出来供大家参考, 楼主分板一下哪个准谐振是怎么来的 这几天手上的事情太多了 出差回来 又得瞎忙活了 忙完这几天 继续更新 望谅解 期待更新~!~~~今天腾出空来继续更新。
今天还是继续上次的测试。今天测试的波形为次级整流管的波形。不过有一些区别。次级整流管本身会有一定的尖峰,需要通过加RC吸收来把尖峰去除,我想看看到底有没有效果。测试条件为 AC110v输入 负载60Ω
首先贴出来的是不加RC吸收的次级二极管整流波形
由波形可以看出来,其实次级整流管并没有什么尖峰,所以推断加RC吸收的次级二极管波形可能并没有什么变化。
下面是加RC吸收之后的次级整流管波形,RC的参数分别为R=80Ω,C=102pF
由波形可见,几乎和未加RC吸收的波形一致,所以在这个电源中加不加RC吸收个人觉得几乎没有影响。
不过我翻看了手边的一些资料,很多资料中提到次级整流管需要加RC吸收,主要是用于吸收次级整流管的尖峰。但是加了RC吸收之后,会导致电源的效率有所下降,因为我手头上没有功率测试仪,所以RC吸收对电源的效率的影响到底有多大,个人就没有办法去测试了。
接下来我想测试出该电源的占空比。
由于最开始的想法是在满载条件下,同时最低的输入电压下测量其频率,从而能够逆推出变压器的计算参数,所以有此测量方法。
但是后来晚上睡觉时,反复推测这一方法的可行性,觉得不是准确,倒不如自己根据输入输出电气参数重新计算修正变压器来的方便可靠,于是变放弃了该想法,但是如何测量电源的占空比问题,我觉得还是需要贴出来,同时观察功率管源级对地的电压来看变压器是否已经接近饱和还是很有必要的。
首先还是次级整流管的波形,但是多了两个光标尺,通过光标尺可以准确的测量出占空比等参数。
这就是通过次级整流管的波形以及光标尺计算出占空比,但是需要主意的是次级整流管的占空比和初级的占空比正好是相反的,这是反激式电源的特性。
初次通过测量次级整流管的波形来测试占空比会遇到一个问题就是如下,还是根据波形来解释比较方便一点
占空比是按第一幅波形呢,还是以第二幅波形。很显然是以第二幅波形图来计算。主要原因是次级二极管从关闭状态到导通状态需要时间,这段时间也需要包括在整个周期中。
接下来把满载条件下测试的各节点的波形贴出来供大家参考。
输入输出测试条件为AC110V,输出2.6A ,主要测试节点为Vds Vsense对地 Vgs
这一款电源的输出电流为1A,输出电压为12V,我为了测试变压器是否饱和,所以输出的负载很小,只有差不多6Ω左右。实际工作差不多半小时,功率管,变压器,次级整流管的温度都很烫,手边没有红外线温度测试仪,所以具体的温度只能自己通过手来感触。
首先是功率管漏极对地的波形
在过载条件下,漏极对地的尖峰很高,所以加RCD钳位吸收是很有必要的。
接下来是功率管源级对地的波形:
由波形可知,变压器并没有饱和,变压器饱和的波形,大家在电源网可由搜一下,对比一下,就能一目了然。
在该电源中,个人认为变压器的设计有点过设计了,变压器不需要采用EE19,EE16就可以了。
但是话说变压器EE16和EE19的价格竟然都很便宜,3-4毛钱就可以搞定了。变压器大一点,当然能承受的功率也大了。
接下来是功率管栅极对地的波形:
由图可知,该波形已经接近方波了,感觉驱动波形很漂亮。
接下来是次级整流管的波形:
由图可知,次级整流管已经有一定的尖峰了,在过载条件下出现尖峰,此时通过RC吸收,应该可以有一定的效果,不过我有点偷懒了,就没有测量,有兴趣的朋友可以测量一下。
至此,该RCC电源样品的参数,个人觉得已经测试的差不多了,下面我需要做的就是计算变压器,并把它应用与实物,来验证自己的计算是否正确,我们下一讲见。今天继续更新。
上一帖我已经把各节点测试波形均贴出来了。这一讲是重头戏,我自己重新计算变压器的参数,接着绕制出来,最后上电源测试,看电源的性能如何。
废话少说,我直接把我自己的计算方法贴出来,供大家参考。
图片为扫描仪扫描的,绝对清晰,如果发现错误,希望大家及时指出来,谢谢。
接下来把制作变压器的相关图片贴出来,供大家欣赏一下。
第一张为变压器磁芯,该变压器采用的EE25的磁芯
第二张为绕制完成的线包,该线包为纯手工绕制,本来想多绕几个,嫌麻烦,只绕制了一个
不太清楚啊
变压器绕制完成之后,需要测试各绕组的匝数以及相位,下面这一张图片就是通过线圈测量仪测试变压器的匝数以及各绕组之间的相位
接下来需要做的是给磁芯磨气隙以及通过电桥测量初级电感量,根据电感量判断气隙是否足够,嫌麻烦,这两张图片就不上传了。
下面我们需要做的就是真正的重头戏,把制作OK的电源变压器装到电路板上实际测量该电源各节点的波形,来判断该变压器设计是否合理。
首先是空载测量各节点波形。
测试条件为,输入AC110V,输出DC12.3V
波形1为栅极对地电压波形
理论上应该为完美的方波,但是这里波峰波谷都有点未展开,带一点弧形
下面这一张为漏极对地波形
同时为了验证当输入电压为最高270V时,漏极对地的电压,我把输入调节至270V,测试漏极对地波形,测试波形如下,
由波形可知,此时的漏极对地最高电压为536V,功率MOS还有将近60V的裕量,绰绰有余。
接下来贴出来的是源级对地的波形,输入电压仍然恢复至AC110V,空载输出,波形如下
该波形很多时候可以用于判断电源的工作状态,是CCM还是DCM,由于RCC电源正常工作于BCM模式,有波形其实不能很好的看出其工作状态,但是通过下面测量的+wid及-wid其实还是可以看出其是工作与DCM模式,这就和书本上说的有一些出入,这是目前困惑我的地方,如果有高手看到了,还望指导,谢谢。
接下来测试的是次级整流二极管两端的波形,输入为AC110V,空载状态
由于需要考虑次级整流管的最大电压应力,所以我又将输入电压调节至最大270V,空载情况下测试其波形,如下
大家可以对比输入AC110V和输入270V的状态下,次级整流波形的脉宽,可以发现电压越高,脉宽越窄,这验证了输入电压的高低对输出脉宽的影响。
该电源输入为AC85V-270V,输出为12.3V,电流为1A。
接下来,我觉得测试电源的轻载特性没有什么挑战性,于是我索性测量其过载条件下的工作状态,看看其到底能否正常工作,同时我想看看该电源是否能实现过流过载保护。
我将4个24Ω6W线绕电阻并联,接至电源的输出端,看其工作状态。
输入电压为110V,上电之后,该电源并没有出现保护动作,测试输出为12.3V,看来过流过载保护并没有起作用,于是我耐下心来将关键节点的波形又测试了一遍,贴出来给大家欣赏。
首先是漏极对地波形:
由图可知,此时的漏极尖峰还是很高的,个人的理解是,输出加大,导致漏感加大,从而导致尖峰加大
下面贴出来的是源级对地波形
由波形可知,此时RCC电源工作与DCM模式,这和文献资料里面说的根本不一致,原因是什么,没有搞明白,希望高手指导。
接下来将输出的电流测试数值贴出来
在电阻下面加了一个铁疙瘩的目的主要是帮助散热,此时的电阻已经烧的有点发黑了
在2A的负载下,该电源工作15分钟,我用手摸变压器以及功率MOS和次级整流管,来感知其温度,次级整流管发烫严重,但是功率MOS以及变压器的温度并不高,看来我绕制的变压器还是杠杠的,至于次级二极管的波形等,我不想再测试了,通过这么多的数据验证,个人觉得变压器的设计完全没有问题,我说的是完全没有问题哦,哈哈 下一帖,我想让变压器工作与饱和状态,来测试源级对地的电压,主要是想看看当变压器薄荷,源级对地的波形到底是什么样子的,虽然可能会有一点危险,但在好奇心的驱使下,也顾不得那么多了。 好精彩,围观中~~1今天继续更新。今天这一帖主要想讲一讲变压器饱和状态的波形。
在设计变压器时,大家经常会说需要防止变压器饱和,于是我想创造条件让变压器饱和,来实际看一看变压器饱和的波形与书本上说的是否一致。
我判断变压器是否饱和的依据是测量功率MOS源级对地的波形来判断。最直观的方法当然是通过电流探头来测试变压器电流波形来判断,但是因为自己比较穷,舍不得买电流探头,只能间接测试源级对地波形来判断。
既然需要测试变压器饱和的波形,那我们就需要创造条件来测试。反激式变压器饱和的条件是输入电压最低,磁芯未开气隙,负载足够大。这三个条件我均能满足。第一个条件直接通过调压器实现。第二个条件也很好实现,直接将原先的变压器更换磁芯就行了,最后一个条件,只需要带足够大的负载就OK。
第一个测试条件如下,AC110V,DC12.3V,空载,LP=25.3mH,源极对地电压波形(4),漏极对地波形(3)空载,初级电感量LP=25.3mH,源级对地波形如下:
接下来是漏极对地电压波形:
由这两张图,可以看出变压器其实已经轻度饱和了。
接下来测试条件为空载,AC43V,源极对地波形
由这张图,可能仍旧看不出变压器是否真的已经饱和。
接下来的测试条件为AC110V,DC11.74V,负载30Ω,电流0.41A,测量源极对地波形
由这张图,我们基本可以判断变压器已经饱和,但是还没有达到深度饱和,此时输出电压只有11.74V。
接下来我将输入电压调低至AC46V,此时DC输出为8.21V,测试源级对地波形
此时变压器已经饱和了,但是还没有达到极限,此时电压已经跌落至8.21V
个人观点:RCC工作在临界状态,次级二极管放电结束自然截至,不存在拖尾现象,所以RC吸收不太起作用 我客户有个RCC电路 经常会烧电解电容 ,是不是ZD1稳压二级管时间久了有问题,附图,求改善,加431 稳压电路会好很多吗?求对策
你没有给出是哪个电容容易烧毁。个人的推断是电解电容是否质量过差或者电解电容的耐压是否足够。
另外加不加TL431,个人的理解是,对于输出的稳定会好一点,TL431很便宜,还是加上去好一点,比用稳压管是好了很多的。
另外,适当调整变压器的参数也是可行的,同时稳压管的功率是否足够,可以通过串联电阻来限流,个人的理解 哪位兄台修过上图中的RCC充电器,我现在修到5个上图中的充电器,开机电压高,17V 不稳定,5秒后炸机,灯13003和9014,已更换817,调压3.9V稳压管,13003.9014,限流电阻,变压器,但开机后 问题还存,继续反馈失控炸机,跪求大师指点RCC线路还有哪些地方应影输出电压。你好,我刚开始学习开关电源电路的,我想请问下楼主贴的次级二极管的波形是示波器接地夹子接原理图d7的正极,探头接d7的负极测得的波形吗? 是的
首先,谢谢版主分享!言归正传:
我自己layout一个板,参数都与你设计和提供的参数一致。只是次级的C9钽电容,我用贴片电容,容值一致;个人认为不一定用钽电容。然后测试问题如下:
测试条件220V/50Hz;负载用电子负载,CC模式下。
测试结果:1、当CC模式下,负载电流设定>120mA;现象:输出电压很低,只有0.5V左右,而且变压器还存在异响;(无法正常启动)
2、当负载电流调至100mA时,输出电压正常为12.3V(正常启动);然后调整电子负载的输出电流从原先设定的100mA提高,当电子负载的设定电流为300mA,输出电压开始降低。
3、将Q1去除,R6短路(即Q2的C极直接与MOS管的G极相连),电子负载的电流设定为400mA,可以正常启动。超出启动异常。
4、将Q1和Q2的组合改为达林顿管,电子负载的电流设定为220mA,可以正常启动。超出启动异常。
5、降低R2的阻值(取样电阻),可以提高电子负载的设定电流。但不是太多。
总体感觉,是负载太重无法启动。整个板的驱动能力不足!
其实不是驱动能力不够 这款电源 我实际测试可以达到2A是没有问题的 你的变压器设计有问题 同时次级的电容必须有电解电容才行 变压器上,我设计的时候,跟你设计的只是略微不同,然后我直接用的你的参数,Np:Ns:NB=120Ts:13Ts:9Ts;在可以正常的工作模式下,我测试了MOS管的工作频率f=136KHz,这个工作频率跟我们设计时按50KHz,相差太大,看了你测试的图片上面的工作频率也并非50KHz。之前做恒流型RCC的时候,暂时断开类似Q1Q2接法部分电路时,工作频率几乎与设计时是一致的。对于这恒压的RCC电路,我猜测由于Q1Q2和光耦PC817提前拉低,导致工作频率提高。输出的电解C7和C8,我用电解电容,如下图:
不对 你的变压器不可以直接按照我的计算数值去套用 RCC电源本身的电路特性离散型就很强 你必须根据你自己实际的测试条件去做变压器才能正常工作 电路本身是没有问题的 不知道你哪个环节出了问题 另外我这个电源是恒压电源 不是恒流电源 所以你的电子负载工作与恒流模式 个人认为有一点问题 你可以直接在输出接电阻负载看看 能否工作正常 我知道,我是按恒压电源测试的,在CC模式下测试的。如果是恒流电源的话,是在CV模式下测试的!嗯,周一有空的话,我也用电阻当做负载测试看看!可能电子负载模拟出来的,与电阻测试的有所区别吧,习惯性地一直用电子负载作为负载!谢谢版主的一直关注! 版主,你能否结合你的这个RCC电路详细的分析下其工作原理,即MOS管是如何导通,如何截至如何再导通;谢谢。
MOS的导通关断,建议兄弟你还是百度吧,一两句话说不清楚。
因为RCC电源MOS的开关不是固定频率的,会随着负载的变化而变化。而且该种拓扑电源只能工作与临界状态。
其实RCC电源可以理解为某种形式的谐振电源。当谐振到某一点,MOS管开通,反之则关断。
电流反馈和电压反馈的接法,不理解,Q1的c极为何那样接,能讲讲吗 我也不理解不好意思,今天才有时间来分析这个电路。
首先三极管的功能需要讲解一下。三极管的作用有三个,开,关,放大。他的作用其实是根据三极管的特性得到了,也就是饱和区,放大区,截止区。
根据三极管作用可知其应用场合大至有三种。
第一个是根据其开关特性,用做电子开关,比如电源中开关管,或者是常见的控制电路中应用的较多的通过单片机来控制后端的电子器件的工作。
第二个作用就是放大特性,一般应用于收音机中的放大电路等,我接触的较少。
第三个就是振荡电路中需要通过三极管与变压器配合使用,实现直流变交流 也就是常见的振荡电路。
在该电路中,这两个三极管采用的是常用的S8550和S8050,作用很简单,没有涉及到放大等,仅仅是开关作用,二者是相互影响的,当Q1导通,则Q2截止,当Q2导通,则Q1截止,就这么简单。另外,该处为电流反馈环节,同时也是过流保护环节。
如果有分析的不到位的,望大家指正。另外如果有理解错误,望大家及时纠正。
也来凑个热闹。图中,Q1和Q2是什么作用来的??
Q1Q2是可控硅接法,电流取样电阻的压降一旦达到Q2导通,相互间的正反馈使其迅速导通,放掉开关管栅极电荷。开关管可以迅速关闭。
这个分析的很到位 更加的形象 我长眼了 谢谢 给赞 深入浅出,后生们学习的好帖子!!! 赞一个! R5和C4起什么作用
最这几年也设计过几款反击电源,可最终还是没有完工,中途停工
RCC是指什么意思呀?
为啥停工了,不好做么?Ring choke converter
高壓空載時振盪頻率最高
此種線路Pin(no load)蠻大的
故不合適cec規範
有些時候R.C.C滿載啟動的時候會"楸"一聲
您好,我是芯派科技业务,原厂做mos的,品牌samwin,qq1024800290,希望可以加一下交个朋友 前段时间查看是不用回复的,好帖要顶 学习学习 好帖子 哎 反激式电源里面最古老的RCC电源 看看 了解下 学习中,认真学习,谢谢LZ分享经验! 学习中 经典分析! 开关电源 谢谢,学到了! 最近也在学习 技术贴,必须顶下 ... kjnj kkkkkk 学习学习 学习下 不错,很精彩学习学习
做小功率电源用RCC电路做,成不还是很低的,品质也比较稳定。 RCC是经典中的经典 我也说两句,才可查看此帖。 还有RCC呀 嗯 学习 反激式电源 1 ....... 点个赞
后面整流管的RC电路应该是用来过EMI的吧 另外VDS不是要用过冲的方法测出来才准确么
楼主问一下 你那个测试波形的仪器是示波器还是专用仪器 参数挺详细的 能告知型号吗 我也向公司申请一个这样的仪器 示波器,普源的 DS1052E 不错。 谢谢回复搞定频率反转,RCC 还是很好玩的
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