一種集成RCC式開關電源器件設計及應用

2．1 器件工作過程
當電源電壓VCC上升到欠壓鎖定(UVL0)電路的開啟電壓時，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，此時SW端口跳變，后備電源啟動，對引腳FB充電，隨著引腳FB電壓的上升，當超過VCC電壓時，二極管VD8導通，后備電源對VCC提供工作電流。振蕩器提供一個占空比為12％振蕩頻率為40 kHz方波，隨著VCC電壓繼續(xù)上升，當上升到鉗位電路的箝位電壓點時，反激式開關電源集成電路會切換到小占空比(4％)狀態(tài)下工作，這時輸出電壓將會下降，但是不會馬上切換到大占空比狀態(tài)，直到VCC電壓低于過壓點時，才會回到大占空比狀態(tài)，這時工作頻率會上升，可以避免反激式開關電源集成電路的工作頻率低于20 kHz；當反激式開關電源集成電路的輸出負
載增加時，電感反激時的能量不足以提供系統(tǒng)輸出的能量，VCC電壓會下降，當電壓下降到反激式開關電源集成電路的欠壓點時，反激式開關電源集成電路將會全部關斷，等待重啟，這時系統(tǒng)進入打嗝模式。如果反激式開關電源集成電路的工作溫度過高時，反激式開關電源集成電路的過溫保護會將輸出SW關斷，這時VCC電壓會持續(xù)下降，一直下降到欠壓點電壓，反激式開關電源集成電路關斷，等待重啟，反激式開關電源集成電路也會進入打嗝模式。

3 實驗數(shù)據(jù)及處理
根據(jù)圖l構成的應用電路，1個單節(jié)鋰電池充電器的測試數(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，該器件基本達到了設計標準，但仍存在以下問題：1)啟動電流偏大；2)過壓電壓與啟動電壓太接近；3)工作頻率偏小，需要通過后續(xù)設計進行改進。

4 結論
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，但由于絕對數(shù)量大，所以設計和制造成本較高。元件數(shù)目越多，PCB走線就越復雜，優(yōu)化布局所需的時間也越長，元件貼裝時發(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，這樣會增加生產(chǎn)時間和成本。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，所以必須設計一種RCC集成器件，才能有效提高RCC電路的優(yōu)點。
本方案設計了器件內(nèi)部結構包括依次連接的整流濾波電路、轉換器和輸出電路，整流濾波電路與啟動電路相連接。整流濾波電路、轉換器和啟動電路分別與反激式開關電源集成電路相連接。器件進行了仿真和實際測試。測試結果表明，雖然存在“啟動電流偏大”等3個問題，但是該方案基本克服了分離式RCC方案的缺點，而且效率大于65％，是目前較為理想的RCC開關電源供電裝置之一。