2022年单一电压输出ACDC开关电源设计方案.docx

精品学习资源中文摘要开关电源广泛应用，其效率可达80%以上，具有稳压范畴宽、频率高、体积小等特点；特殊是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻巧化；开关电源的进展与应用在节省能源及环保方面有重要意义；本论文主要介绍 RCC型开关电源及其设计应用， RCC电路与其他 <如半桥逆变）开关电源电路相比的优越性；它的体积小、不需专用 PWM掌握芯片、电路简洁等优点使其应用更加广泛，特殊是在各种新兴电子设备的电源、充电器方面的应用尤为突出，因此在各种开关电源中占有重要位置； RCC电路包括输入整流滤波，吸取电路 , 开关管爱护电路 ,RC 反馈振荡 , 输出整流滤波 , 输出过压、过流爱护电路，另外最主要的是高频变压器部分；最终通过仿真、调试达到 100 240V 市电沟通输入、 5V 电压 0.5A 电流输出的要求，并且纹波较小效率较高；关键词： 开关电源 RCC 自激 反激变换器欢迎下载精品学习资源外文摘要TitleDesign of single output AC/DC Switching Power SupplyAbstractSwitchingPower Supplyis widely uesd,and its efficiency ismore than 80%.Meantime a wide range , high frequency and miniaturization is presented .It is particularly applied in the field of high and new technology and then brings miniaturization and convenice.The development and use of Switching Power Supply are of importance in the energy saving and environmental protection.This paper mainly introduce RCC cicuit and its specific designment；RCC cicuit ,who is small shape,simple structureand not using particular chips,has many more advantages than other circuits as samewithit,such as half-bridge ciucuit.Therefore,RCC circuitis much more widely used,especially in the source and charger of all kinds of new electronical devices.So it is such a significance for Switching Power Supply.In the RCCcircuit,the circuit for rectification and filtering, absorption,protection,RCC fee- dback,output overvoltage andovercurrentareincluded.Inaddition,thetransformeristhemost importantcomponent.Finaly,this designgetthoughtestswith100-240VAC input ,5V voltage and 1A current.Moerover,ripple wave is quite small.Key words ：Switching power supply Flyback converter Self-excitatiion RCC欢迎下载精品学习资源目录1 引言 11.1 课题背景和意义 11.2 开关电源分类、特点及原理 12 RCC 电路 42.1 RCC 拓扑分析 42.2 RCC 电路整体设计 52.3 电路元件参数运算及挑选 63 Saber软件仿真 134 电路调试与数据分析 154.1 电路调试 154.2 数据分析 18结论 19改进建议 19参考文献 20致谢 21欢迎下载精品学习资源1 引言1.1 课题背景和意义随着电子技术的快速进展，各种电子设备和人们生活、工作的关系日益紧密，而电子设备却离不开牢靠的电源；特殊是开关电源产品广泛应用于 LED 照明、通讯设备、工业自动化掌握、科研设备、仪器外表、医疗设备等领域；传统的线性稳压电源虽然电路结构简洁、工作牢靠，但它存在效率低 <仅有 40%50%）、体积大、耗能量大等缺陷；而开关稳压电源效率可达 80%以上，稳压范畴宽，仍有稳压精度高等特点，是一种较抱负的稳压电源；其中 RCC 变换器 <Ringing choke converter）是一种自激型的单端反激变换器，它主要工作在临界状态, 采纳自激振荡工作方式来实现峰值电流掌握；且具有体积小、抗干扰才能强、牢靠性高, 易于实现多路独立输出电压等优点，通过良好设计便可得到高效、牢靠的电路；基于以上优点，RCC电路广泛用于成本低于功率 50W以下的开关电源，特殊随着电子技术快速崛起， 其更多应用于各类电子产品及设备的便携电源及充电器；本文旨在分析 RCC 变换器的工作原理、开关管的驱动及电路中元件关键参数的运算与挑选，后经 Saber 软件仿真和实际硬件调试得到试验分析结果；由于要维护边界连续模式，并且原边电流上升斜率受输入电压影响，因此开关 工作频率及占空比均受输入电压和输出电流的影响，其输入电压最大和空载时 频率会上升；同时因其工作频率变化大，电路设计具有肯定难度；1.2 开关电源分类、特点及原理1.2.1 开关电源分类自激式 ：无须外加信号源能自行振荡，而且它完全可以看作是一个变压器反馈式振荡电路；欢迎下载精品学习资源它激式 ：完全依靠于外部维护振荡；依据鼓励信号结构分类，可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种：脉冲调宽是掌握信号的宽度，脉冲调幅就是掌握信号的幅度，两者的作用都是为了达到稳固电压的成效而使振荡频率维护在某一范畴内；微型低功率开关电源： 开关电源正在走向大众化，小型化；低功率微型开关电源的应用要第一表达在数显表、 LED照明、手机充电器、智能电表等方面 ；1.2.2 RCC 型开关电源特点本论文只介绍 RCC型开关电源的突出特点；与常规使用特地PWM集成芯片掌握的单端反激变换器相比， RCC变换器结构简洁的多 , 其中只有自激振荡部分与一般并联式开关电源相同，电路中既无取样分压器也无误差放大器，并且只需用很少的几个分立元件, 只在开关管基极接稳压管稳压，就可以完成同样的输出功能；另外，很多与开关管驱动相关的问题<驱动波形、隔离爱护、变压器饱和等）在自激振荡电路中都可以得到很好的解决；它的稳压掌握过程 不是 PWM或 PFM方式，而是由稳压管构成的电平开关来掌握开关管的通断；一般 PWM稳压过程，无论是自激式仍是它激式电路，开关管通断总是按其工作频 率周期性的进行， PWM系统只是掌握每个周期脉冲的正程宽度<即脉宽调制）；为了使稳压过程有平滑的特性，PWM工作在线性区，脉宽调制管既不饱和也不能截止，因此不会因其截止而使某一周期脉冲宽度达到间歇振荡器时间 常数电路设定的最大脉宽 <一般仅为其 50%），也不会因其饱和而使某一周期脉冲宽度为零； PWM开关电源因此被称为周期性开关电源；而RCC型开关电源就不同，其掌握为无过度过程、非连续的的掌握；严格的说，只有两种极端状 态：输出电压低于额定值时，开关管开头振荡而导通；输出电压高于额定值时，开关管停止振荡；因此，稳压过程只有“0”和“ 1”两种状态；开关管欢迎下载精品学习资源“0”和“ 1”两种状态的时间比 <即占空比），除与市电输入电压有关外，仍取决于负载电流大小；如图 1 的 RCC拓扑，负载电流减小时，滤波电容放电时间延长，直到输出电压低于额定值，开关管才可以导通；负载电流增大时，次 级整流电路的滤波电容放电速度加快，此时高频变压器储能可很快释放，输出 电压降低，开关管由“ 0”进入“ 1”，以维护输出电压稳固；因此，开关管的截止时间取决于输入市电电压和负载电流的变化，此掌握方式是非周期的，故RCC开关电源属于非周期性开关电源；由于电路简洁、体积小，特殊适用于小功率开关电源供电；由RCC型开关电源组成彩电待机副电源、 PC主机 ATX待命电源以及小功率家用电器，解决了由于工频变压器式副电源稳压范畴小引起的问题，防止了市电输入下限时不 能开机的现象；其对负载的适应性也优于PWM开关电源， PWM方式的脉宽变化具有肯定范畴，否就会停振或失控；而RCC本身工作于极限状态，当其空载时，关断时间可以无限延长，直到输出电压开头降低 ；RCC型电源属非周期性自激式开关电源，必定具有自激式开关电源的缺点，如反馈量随市电电压上 升而增大，以致开关管截止损耗增大；仍有它只适用于50W以下的电源，大功率时效率很低，能量缺失很大；1.2.3 开关电源的基本工作原理开关电源的工作过程很简洁；在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式；与线性电源较为不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态；与线性电源相比， PWM开关电源是通过“斩波”这个更为效的工作过程，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的；当输入电压被斩成沟通矩形波时，其幅值就可以通过高频变压器来降低或上升；通过增加<或降低）变压器的二次绕组数就可以增加<或降低）欢迎下载精品学习资源输出的电压值；最终变压器输出的沟通波形经过整流滤波后就得到直流输出电压；2 RCC 电路2.1 RCC拓扑分析RCC拓扑如图 1，工作原理如下：输入直流电压IN 经启动电阻 R1 为三极管 Q1供应启动电流 Ib ，启动瞬时由于正反馈 ,Q1 饱和导通的时间极短 , 而此时C2 仍来不及充电；当Q1 导通后, 集电极电流上升 , 在变压器初级绕组 N1 上产生上正下负的电压 , 经变压器耦合至帮助绕组上产生上正下负的感应电压, 此电压经 C1,R3 后加到 Q1 的基极 , 使 Q1 的基极电位上升 , 集电极电流进一步增大,N1 两端的电压上升 , 帮助绕组两端的电压也上升 ,Q1 基极电压再进一步上升 , 由于正反馈的作用Q1饱和导通；电容 C3 通过 D2 半波整流充电向负载供电； 电源接通肯定时间后 , 由于电容 C2 上慢慢充上电压 , 启动电路对 Q1 不再起作用；N1N2C3R4D2R1N3OUTR3C1Q1D1C2R21RCC拓扑IN图欢迎下载精品学习资源Q1 饱和导通期间帮助绕组上的感应电压经C1,R3 连续向 Q1供应基极电流 , 此电流向 C1 充电, 使其极性为右正左负 ,C1 负端的电压经 R3 加到 Q1 基极, 使Q1 的基极电流下降 , 同时 Q1 集电极电流下降 , 从而 Q1 从饱和导通状态转入放大状态；之后基极电流和集电极电流进一步削减, 最终由于正反馈的作用使Q1 截止；Q1 导通时, 初级绕组 N1 上的电压是上正下负 , 次级整流二极管 D2 因负电压而截止； Q1 截止时 ,N1 中的电流不能跃变 , 连续维护原方向流通 , 所以在 N1 上产生上负下正的电压，该电压使D2 导通, 储存在 N1 中的能量经 D2 给 C3 充电向负载供电 .D2 在 Q1导通时截止 , 在 Q1 截止时导通 , 使得帮助绕组上的感应电压为上负下正，此时D1 导通, 以释放 C1 的充电电压 , 并且由帮助绕组、 D1 为 C1 反向充电； C1 上反向充电电压经 R3加到 Q1基极, 使 Q1重新导通 , 集电极电流上升 ,N1 产生同名端为正的感应电压 , 帮助绕组也产生同名端为正的感应电压, 此电压经 C1,R3 加到 Q1基极, 基极电流也进一步增加 , 集电极电流进一步增大,Q1 因正反馈而饱和导通；电路周而复始地处于自激振荡状态，其振荡频率取决于 C1的充放电时间常数；2.2 RCC电路整体设计整体电路如图 2，本设计包括：输入全桥整流滤波及限流电阻、RCD吸取电路、开关管爱护电路、RC 反馈振荡、输出整流滤波、输出过压爱护、过流爱护，仍有最主要的高频变压器部分；其中整流桥前加了限流电阻，防止加电源瞬时电流过大，烧毁器件；电路中增加 RCD吸取电路以及开关管 Q1 集电极和发射极间增加吸取电容以减小开断过程中的过电压冲击；开关管基极通过两个二极管接地，达到限制基极电压的成效以爱护开关管；采纳耦合频率较大的光耦元件PC817 和稳压器TL431，以达到稳压及过流过压爱护的目的；变压器部分最为关键，采纳铁氧欢迎下载精品学习资源体磁芯 EI25 ，初级线圈 160 匝，用于输出的次级和和反馈的次级均8 匝，帮助绕组和正反馈共用一个绕组；RC 振荡反馈正极性接到绕组上，而整流二极 管反接；开关三极管 Q1通过一个电阻 R5接地，此电阻电压随初级电流转变而转变，再通过 R6 接到 Q2 基极，与光耦反馈的电压共同掌握最下侧三极管Q2 的开断，进而掌握开关管 Q1的开断；此三极管基极加一个滤波电容C6排除基极的尖峰干扰，防止三极管误导通；图 2 RCC 整体电路2.3 电路元件参数运算及挑选2.3.1 变压器的参数运算第一介绍高频变压器频率公式推导：欢迎下载精品学习资源由Vin=，可推出Ip= <1）同理， Vout=可推出 Io= <2） 上式中 Vin 为输入电压， Vout 为输出电压， Lp 为初级电感， Ip 为初级电流， Ls 为输出端的次级电感， Io为输出电流， Ton、Toff分别为一个周期内开通、关断时间；假设变压器的转换率为 100%，依据能量守恒定律 , 有Lp*Ip*f=Ls*Io*f ，可得到=，进而的得到匝数比与电流比的关系：= <3）上式中 f 为开关频率， Np、Ns 分别为初级、次级匝数；由1>2>3> 式，可推出= <4）根据Pin=Lp*Ip*f，得到频率f= <5） 式中， T 为开关周期， Pin 为输入功率；再由1>4>5> 式，即可得到频率的公式：f= <6）欢迎下载精品学习资源RCC变压器没有肯定的，最合适的初级电感值以及匝数比能达到最大的效率，但是其他的电感值和匝数比可能仍可以工作，因此可以适当转变这两个参数来挑选不同的变压器；本设计的核心部分即是高频变压器的参数运算和绕制，下面即为变压器参数设计及绕制的过程；100 240V 沟通输入，最大占空比Dmax为 0.5 ，传递效率为 0.95 ，导线电流密度J 为 0.35A/mm，工作磁通密度 Bw为 2800mT<这几个参数均为体会值，具有通用性）；输出5V、1A，开关频率30KHz<下面匝数运算时有说明），周期为 33 S，Ton=T*Dmax=16.7 S；磁芯挑选：下面运用面积乘积法 , 也叫 AP法进行运算，依据 AP值可以查到磁性材料的编号；变压器视在功率：Pt=Vout*Io1+1/>*=5*1*1+1/0.95>=15W，式中效率取 95%；由公式AP=>，得AP=>=0.011cm式中 Ko窗口使用系数 , 主要与线径、绕组有关，此处取典型值0.4 ；Kf为波形系数，即有效值与平均值之比，正弦波时为4.44 ，方波时为4；Bw为工作磁通密度，镍锌铁氧体材质铁芯一般在0.26T 到 0.3T, 此处挑选欢迎下载精品学习资源0.28T ；Fs 为频率，依据上文，确定 30KHz；Kj 为电流密度比例系数，网上查得铁氧体的Kj 为 534；AP为磁芯窗口面积 Aw和磁芯有效面积 Ae的积，单位为 cm ；原边绕组每匝面积Ap 只要大于 1.1AP 即可满意要求；此处挑选铁氧体磁芯 EI25，网上查的它的 Ap为 0.3165cm ，远大于 1.1AP；运算直流输入、输出电压及匝数比： 直流输入： Vinmin=100* 0.95=134V； 输出： Vs=Vout+Vd+VL=5+0.7+1.0=6.7V ；匝数比： n=0.05 ；上式中 Vinmin 为直流输入最小电压， Vs 为次级输出电压， Vout 为最终输出电压， Vd 为二极管压降， VL 为电感压降；运算电流、电感及各绕组匝数：按三倍电流运算： Pout=3Iout*Vs=15W； 上式中 Pout 变压器次级输出功率；输入电流： Ip=0.47A；初级绕组电感： Lp=4.76mH；欢迎下载精品学习资源原边线圈匝数： Np=195 匝； 输出副边绕组匝数： Ns=Np*n=10匝；由于磁芯较小可能绕不上这么多匝线圈，因此Np 挑选 160 匝， Ns 为 8 匝 经 Saber 仿真可以满意要求 >；同时，帮助绕组 Nf 和 Ns 相同匝数；假如按 6> 式运算高频变压器的频率，就：f=f=57.3KHz在这个高频变压器中，由于实际挑选的磁芯相对较大，就依据电感大小与线圈直径大小成正比的关系判定，实际绕制的高频变压器初级电感Lp 可能较大，因此可以适当增加Lp 大小来运算开关频率；本设计中， Lp 大小在 10mH 时 f 大约为 30KHz，满意实际要求，最终调试时也验证了频率挑选的正确性，因此变压器绕制时，开关频率定为30KHz；运算导线线径：初级电流 Ip为 0.47A，导线截面积Sp=0.136mm ，初级绕组线径 D1=2*/=0.23mm，就选用 0.27mm的漆包线可以满意要求；输出电流 Is 最大为 1A，就次级导线面积 Ss=0.286mm ，次级线径 D2=2*/=0.34mm，选取线径为 0.5mm的线；帮助绕组输出电流很小，为了便利缠绕线径挑选与初级绕组相同，为0.27mm；欢迎下载精品学习资源2.3.2 三极管、二极管的挑选开关三极管 Q1 挑选 MJE13003， NPN管；最大耗散功率 Pcm为 1.5W, 最大答应集电极电流 Icm 为 1.5A ，集电极、射极间最大电压 Vceo为 700V，正常工作温度为 -55 +150 ，集电极截止电流 Iceo 为 1000 A, 直流电流最大增益 hFE为 40，开关频率 f T 可达到 5MHz；另外它的体积较小，小功率输出时不需 加散热片，因此适合于这类小巧的、输出功率很小的开关电源，满意 RCC型开关电源的要求 ；三极管 Q2挑选 2N3904，也是 NPN管；集电极、射极间最大电压Vceo 为40V，基极和集电极截止电流I BL、I cex 均为 50nA，直流电流最大增益hFE 为300，开关频率 f T 可达到 250MH；z 同样体积较小，各参数均满意要求；二极管 D1D4 构成全桥整流，采纳IN4007；此二极管极为一般，虽然体积较小，但耐压700V，可以流过的最大电流为1A，工作温度为-65 +175，完全可也达到要求； D6、D7 同样为 IN4007，两个串联压降为 1.0V,可以爱护开关管 Q1不被击穿；D5 为 FR207，其耐压 1000V, 反向复原时间为 500nS，通过最大电流为2A，满意 RCD吸取电路中开关频率及耐压的要求；半波整流二极管D8 与 D5 同为 FR207，满意输出 1A 以及频率的要求；反馈整流二极管 D9 就挑选 IN4148 ，其通过最大电流 150mA，反向复原时间为 4nS，因反馈绕组输出电流较小，IN4148 就能满意要求；2.3.3 TL431稳压欢迎下载精品学习资源TL431 是一个热稳固性良好的三端可调分流基准源，其输出电压用两个电阻就可以随便设置从2.5V 到 36V 范畴内的任何值；在很多应用中用R13光耦2脚outD6R14R4C9R15D7TL431R16图 3 TL431稳压图 4开关管爱护它代替齐纳二极管，因其价格低、性能好，广泛用于可调压电源，开关电源等 ；如图 3，输出 Vout=2.5*<1+）, 因这两个电阻阻值均为10K,所以输出保持在5V；此处 TL431 阴极和参考极连接R15、C9，整个稳压部分同时也构成沟通放大器，以减小输出的纹波；2.3.3电阻、电容及其它器件的挑选沟通 100 220V 市电输入，限流热敏电阻 R1 挑选 NTC5D-9<负温度系数，流过最大稳态电流为3A，阻值为 5），滤波电容C1 容值 22uF<耐压400V）； Q1的启动电阻 R2阻值为 500K依据 Q1所需的启动电流而定 >, 分压电阻 R4 为 10K 工作过程中为 Q1 供应基极电压 >，C3 容值为 2.2nF ，电阻 R5 阻值为 1，用于反馈振荡的 R7、C5 值分别为 200、22nF<依据开关频率而定）； R6、R8、R9 分别为 100、20K、200<依据 Q2 导通所需的电流而定） ， C4 、 C6 均 为 2.2nF ； RCD 吸取 电路 R3 为 51K,C2为2.2nF<2KV 高压瓷片电容 >, 次级滤波电容C7 为 1000 F，负载 R11 为欢迎下载精品学习资源10的功率电阻； C8 为 4.7 F，R10 为 10 K<为光耦供应直流电压）；光耦采纳 PC817<最大耦合频率 80KHz）； R12 为 120， R13 为 100K<依据光耦所需电流而定）， R14、R16 均为 10K,R15 、C9 分别为 2K、47nF；另外，三极管 Q1 的爱护如图 4，次级以及帮助绕组半波整流输出如图5、图 6 所示；欢迎下载精品学习资源N2C7R11D8N3D9C8R1欢迎下载精品学习资源TRAN-1P2S图 5输出整流滤波图6 帮助绕组整流滤波3 Saber软件仿真Saber 软件是特地用于电源设计的仿真软件，其主要特点如下：一是集成度高, 从调用绘制原理图到仿真分析, 无需切换工作环境；二是比较齐全的各种分析功能 , 既可以进行 DC、AC 等这些基本功能分析 , 也能进行温度、蒙特卡诺、噪声等高级功能分析；三是仿真数据后强大的处理才能, 运动 SaberScope 工具, 可以便利对仿真结果数据进行各种比较和分析乃至运算；同时,Saber软件的交叉探针功能 crossprobe> 可以很便利的在 Sketch 中随时观看仿真数据结果；图 2 的电路应用 Saber 软件进行仿真得到各点波形图，输入电压从 100V 到 240V 每增加 20V 进行一次仿真；下面为两组仿真结果，分别为输入 100V、240V 沟通市电在 0.1mS内的各点波形；其中图 7 为输入 100V 时波形，从上至欢迎下载精品学习资源下依次为开关三极管Q1 集电极电压 <即变压器初级绕组电压，图中波形n_2862）、Q1 基极电压 <n_2877）、三极管 Q2 基极电压 <n_2839）以及变压器次级最终整流滤波输出的电压<out ）；图 8 为输入 240V 时各点的电压波形；图 7 沟通 100V 输入时各点波形图图 8 沟通 240V 输入时各点波形图欢迎下载精品学习资源分析这两组仿真波形图，图7 中输入电压较小，但峰峰值为270V，Q1 开关频率在 100KHz左右，基极电压峰峰值为 1.2V ；三极管 Q2与 Q1的开关频率相同, 基极电压峰值0.8V ；这两组波形均满意三极管对基极电压和开关频率的要求，且从中可以看出三极管Q2 对开关管 Q1 的掌握作用；最终输出电压为5V；图 8 中输入电压较大，峰峰值为 420V，频率上升到 160KHz，Q1、Q2 基极电压基本不变，最终输出仍旧保持5V 不变；另外， 100240V 输入、输出以及频率的数据如下表1:依据频率公式 f=*知，通断频率与变压器初级输表 1沟通输入、 Q1集电极电压峰峰值 <变压器初级电压）、频率以及输出电压输入100120140160180200220240ACV>输入P-270300320350370380400420PV>频率100110120140150155160165KHz>输出V>55555555入电压的平方成正比，表中数据刚好印证这个规律；因此以上数据可证明该电路的可行性，只需更好的设计实际电路便可以牢靠实现其功能；欢迎下载精品学习资源4 电路调试与数据分析4.1 电路调试图 2 的设计由仿真软件 Saber 进行多次仿真，输入 100 220V 市电，输出满意 5V电压 500mA电流的要求，开关频率在 100KHz 160KHz范畴内变化，且输入电压越大开关频率越大，此时就需要考虑三极管、光耦挑选及变压器绕制时选取频率较大的以满意要求；实际硬件电路的调试在地质宫 428 以及 122 电机试验室 <试验室内有可变沟通输入电源，可为电路调试供电）进行，下面的每组数据均用数字示波器 Tektronix TDS1012B-SC 、TDS2021>测得，测试时间为 2021 年 5 月 15 日到 22 日；调试过程中，输入电压为 100240V 市电，以递增的方式接入电路；最开始通以 50V 电压时，电路发出刺耳的声音，并且开关三极管发热，分析可能是变压器因频率较低或者开关三极管基极电压过大而长时间工作在临界状态；测 试基极电压大于 1.2V ，因此 Q1 基极的稳压管改用两个二极管，使其基极压降保持在 1V 以内，此时 Q1空载时不再发热；变压器输入电压频率仅为13KHz左右，刚好在人类听觉范畴内，而且高频变压器框架与绕组粘黏比较松，这可能是引起电路刺耳声音的主要缘由；重新用胶棒粘黏变压器框架，重新上电测试，不再有刺耳的声响；但是输出接10 以下负载时，开关管有发热迹象， 且升温较快，分析是由于三极管满意的最大功率不能满意输出的要求，因此最大输出电流为 0.5A, 但可以换功率更大的三极管或者MOSFET以达到更大输出电流的要求；下面即为两组输入和输出的波形图；欢迎下载精品学习资源图 9 空载输入 100V 时 Q1集电极电压图 10 空载输入 240V 时 Q1集电极电压频率 21.25KHz，峰峰值 270V频率 31.35KHz，峰峰值 406V图 11 空载输入时输出 图 1220负载时输出输出平均值 5V 输出平均值 5V其中图 9、图 10 分别为空载时输入电压分别为 100V 和 240V 开关管 Q1集电极的波形，频率分别为 21.25KHz、31.35KHz，图 11 为为空载时的最终输出波形，其大小始终保持5V 不变，纹波峰峰值保持在160mV；输入电压最大较输入最小电压时的开关频率提高10.10KHz；欢迎下载精品学习资源图1320负载输入 100V 时图 1420负载输入 240V 时Q1集电极电压Q1集电极电压频率 21.23KHz ，峰峰值 258V 频率 29.94KHz，峰峰值 418V另外，图 13、图 14 分别为 20负载时输入 100V 和 240V 开关管 Q1 集电极的波形，频率分别为21.23KHz 、29.04KHz ，图 12 为输出波形，输出电流为 0.25A, 纹波峰峰值在80 160mV间变化；全部的实际测试数据如表2、表 3：表 2 空载时的输入、输出、纹波以及频率欢迎下载精品学习资源输 入 电 压ACV>100150200220240欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源输入电压P- P<V ）270324360382406欢迎下载精品学习资源频率 KHz>21.2527.5029.8831.0231.35欢迎下载精品学习资源输 出 平 均 值V>55555欢迎下载精品学习资源纹波 <mV ）160160160160160表 3 20负载时的输入、输出、纹波以及频率欢迎下载精品学习资源输 入 电 压ACV>100150200220240欢迎下载精品学习资源输入电压P-258324382390418P<V ）频率 KHz>21.2323.3228.2929.0429.94输 出 平 均 值3.55555V>纹波 <mV ）1601601601601604.2 数据分析以上测试得到的两组数据与 Saber 仿真出的主要区分在于开关频率小很多，仅有 20 KHz 到 30KHz，分析其缘由为：开关频率f与高频变压器初级绕组电感Lp 大小成反比，仿真是变压器设置较抱负化Lp 较小，而实际绕制的高频变压器 Lp 为 15mH，比较大，因此实际电路的开关频率仅为20KHz到 30KHz；但此频率不在人类的听觉范畴内，不会听到变压器有刺耳响声，只是可能不是变压器达到最大传输效率所需的频率，因而会影响整体电路最终的效率；分析对比两组数据可知，空载时在100 240V 范畴内输入，输出电压平均值保持 5V 不变，纹波也都保持在 160mV不变，而 20负载时输入 100V， 输出仅为 3.5V ，比正常输出小1.5V, 降幅为 30%；这是由于高频变压器设计绕制时匝数比偏低，导致输出电压在负载较大时降低；也可能时由于负载电阻较小，与原本电路的输出电阻相比分压较小而降低输出，但其他输入时输出均达到要求，本开关电源旨在输入电压220V 市电上应用，波动不会如此大，因此基本满意要求；两组数据显示其通断频率均是随输入的增加而增加，与仿真相比增幅较小，仅为几千赫兹；另外，同样输入电压的情形下，带载时的通断频率比空载时频率低0.3 4KHz，也说明开关管的通断频率不仅与输入电压有关，仍与负载大小等诸多元素有关；欢迎下载精品学习资源结论本论文主要介绍了开关电源中的一种，即RCC型反激开关电源；与其他开关电源相比，它具有体积小、结构简洁等明显优势，但它只适用于小功率的开关电源；本文通过设计、仿真以及最终实际硬件测试，证明这个RCC电路的可行性；达到输入 100 240V市电输入， 5V 电压以及最大 0.5A 电流的输出，纹波较小且效率较高，满意要求；本设计可以供手机、小功率电子设备以及各种仪器外表等供电应用，具有很大实际意义；改进建议电路调试过程中发觉一些问题，通过分析想的一些相应的改进方法：1. 高频变压器实际绕制的初级电感比设计运算值大很多，因此实际硬件电路 开关频率较低；通过改用型号更小的磁芯<更小的磁芯线圈直径较小，同样匝数时初级电感减小）并且在可以工作的情形下适当削减线圈匝数，便可 降低初级电感，提高开关频率，提高效率；2. 调试时输出端加上 10以下负载时，开关管 Q1 发热，且负载电阻越小发热越快；说明开关管耗散功率在负载电阻较小时很大，可能达到了Q1的损耗上限，如此电路就不能长时间工作；通过换用耗散功率较大的三极管或者输出功率较大的 MOSFE可T 以解决这问题，也可以提高输出电流；3. 此电路元器件很少，因此体积较小，但可设计PCB板，做到更小 , 并加上外壳；这样不仅携带应用便利，也可以减小外界干扰以及电路元件间的相互欢迎下载精品学习资源干扰，提高性能；参考文献1 赵同贺.开关电源设计技术与应用实例 .人民邮电出版， 2007.ZhaoTong-he. DesignAndApplicationExamplesOfSwitching PowerSupply .Post And Telecom Press,2007.2 王兆安，黄俊 .电力电子技术 .机械工业出版， 2004.Wang Zhao-an,HuangJun.PowerElectronicTechnique.ChinaIndustry P