集成RCC式開關(guān)電源技術(shù)方案及應(yīng)用
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2．1 器件工作過程
當(dāng)電源電壓VCC上升到欠壓鎖定(UVL0)電路的開啟電壓時(shí)，電路開始工作，振蕩器、小占空比產(chǎn)生電路、占空比選擇電路、消隱電路啟動(dòng)，此時(shí)SW端口跳變，后備電源啟動(dòng)，對(duì)引腳FB充電，隨著引腳FB電壓的上升，當(dāng)超過VCC電壓時(shí)，二極管VD8導(dǎo)通，后備電源對(duì)VCC提供工作電流。振蕩器提供一個(gè)占空比為12％振蕩頻率為40 kHz方波，隨著VCC電壓繼續(xù)上升，當(dāng)上升到鉗位電路的箝位電壓點(diǎn)時(shí)，反激式開關(guān)電源集成電路會(huì)切換到小占空比(4％)狀態(tài)下工作，這時(shí)輸出電壓將會(huì)下降，但是不會(huì)馬上切換到大占空比狀態(tài)，直到VCC電壓低于過壓點(diǎn)時(shí)，才會(huì)回到大占空比狀態(tài)，這時(shí)工作頻率會(huì)上升，可以避免反激式開關(guān)電源集成電路的工作頻率低于20 kHz；當(dāng)反激式開關(guān)電源集成電路的輸出負(fù)載增加時(shí)，電感反激時(shí)的能量不足以提供系統(tǒng)輸出的能量，VCC電壓會(huì)下降，當(dāng)電壓下降到反激式開關(guān)電源集成電路的欠壓點(diǎn)時(shí)，反激式開關(guān)電源集成電路將會(huì)全部關(guān)斷，等待重啟，這時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入打嗝模式。如果反激式開關(guān)電源集成電路的工作溫度過高時(shí)，反激式開關(guān)電源集成電路的過溫保護(hù)會(huì)將輸出SW關(guān)斷，這時(shí)VCC電壓會(huì)持續(xù)下降，一直下降到欠壓點(diǎn)電壓，反激式開關(guān)電源集成電路關(guān)斷，等待重啟，反激式開關(guān)電源集成電路也會(huì)進(jìn)入打嗝模式。
3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理
根據(jù)圖l構(gòu)成的應(yīng)用電路，1個(gè)單節(jié)鋰電池充電器的測(cè)試數(shù)據(jù)如表l、表2所示。圖3為電流的瞬態(tài)特性圖。
通過表1和表2的數(shù)據(jù)可知，該器件基本達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但仍存在以下問題：1)啟動(dòng)電流偏大；2)過壓電壓與啟動(dòng)電壓太接近；3)工作頻率偏小，需要通過后續(xù)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。
4 結(jié)論
典型的RCC所包含的元件數(shù)是同等線性電源的5～10倍，雖然大部分元件都非常便宜，但由于絕對(duì)數(shù)量大，所以設(shè)計(jì)和制造成本較高。元件數(shù)目越多，PCB走線就越復(fù)雜，優(yōu)化布局所需的時(shí)間也越長(zhǎng)，元件貼裝時(shí)發(fā)生誤差的可能性也越高。貼裝SMD元件還需要額外的制造步驟，這樣會(huì)增加生產(chǎn)時(shí)間和成本。RCC的性能取決于難以控制的寄生元件值與大量分立元件的組合公差之間的交互作用，在制造過程中需要持續(xù)監(jiān)控和調(diào)整，以使收益率保持在可接受的水平，所以必須設(shè)計(jì)一種RCC集成器件，才能有效提高RCC電路的優(yōu)點(diǎn)。
本方案設(shè)計(jì)了器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括依次連接的整流濾波電路、轉(zhuǎn)換器和輸出電路，整流濾波電路與啟動(dòng)電路相連接。整流濾波電路、轉(zhuǎn)換器和啟動(dòng)電路分別與反激式開關(guān)電源集成電路相連接。器件進(jìn)行了仿真和實(shí)際測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，雖然存在“啟動(dòng)電流偏大”等3個(gè)問題，但是該方案基本克服了分離式RCC方案的缺點(diǎn)，而且效率大于65％，是目前較為理想的RCC開關(guān)電源供電裝置之一。
評(píng)論