rrcc频率分析
关于rcc的频率问题,大家曾经讨论过不少,我现在回想起以前的理解发现也有不少错误的地方,现在想重新整理一下思路,希望大家多指正。首先有如下关系:
f=1/T
T=Ton+Toff
首先我们要搞清楚Ton和Toff的转折点,影响这个转折点的原因有很多,我们把电路最简化,有利于分析rcc振荡原理
1.基极二极管和基极电容,以前我发过一个帖子分析基极二极管和基极电容,现在看来也有问题,这两个元件不是影响频率的比要原因,更基本的rcc电路本身可以没有这两个元件,只有一个基极电阻也是可以的,更甚至在小功率里没有这个基极电阻也是可能的。
2.启动电阻也不是rcc电路的必须元件,只是没这个元件可能不容易启动。
3.反馈环路,如果不需要稳压,开环也是可以的,因此开环也可以去掉。
到现在我们最简化的rcc电路只剩下了一个开关管,一个初级线圈,一个次级线圈,一个反馈线圈,一个次级二极管,负载电阻。
如果开关管和变压器是理想元件,这个电路是无法工作的,因为理想元件变压器不会饱和,开关管也不会饱和,这样一直是正反馈,电路根本不会反转,但是如果我们让其中的一些元件现实化,这个电路就可能工作起来。
首先我们假设开关管不是理想的,变压器是理想的,那么开关管就可能饱和,饱和后流过开关管的C极的电流不能继续增加,磁通变化率降低到0,反馈线圈的电压也下降,开关管驱动不足,最终可以反转进入到关闭环节。
其次我们再假设开关管是理想的,变压器不是理想的,那么变压器总有一个时刻是饱和的,饱和后磁通变化率也将下降到0,反馈线圈的电压也下降,开关管驱动不足,最终可以反转进入到关闭环节。
现实情况是开关管和变压器都不是理想的,因此电路将和木桶理论一样,最低的短板决定储水量,开关管和变压器哪个先饱和,哪个就起作用促使电路反转。
其他电路都是在最基本的电路基础上添加各种元件改善基本电路的性能。
因为通过饱和方式来进行反转损耗比较大,因此一般是通过限流的方式来实现磁通量变化率降低为0的,限流的方式有分为多种,B极限流,E极限流。其中B极限流又分为串电阻和串电容限流或者是两者结合。如果通过B极电阻限流,C极最大电流IcMax=Ib*hfe,通过B极电容的方式稍微复杂,因为电容通过的电流和频率相关,但是我很喜欢通过B极电容限流这种方式,因为这种方式驱动损耗大大减小了,但是B极电容限流这种方式有个问题就是在频率较低的情况下,电流较小,功率难以做大,因此出现了B极电容并二极管的电路,不加二极管的时候B极电容可以限流,加上二极管后电流可能变的很大,一般为了保护开关管,一般会配合E极限流一起使用。说了这么多方式最本质性的还是一个,使磁通变化率下降到0,反馈线圈电压下降,驱动不足,实现反转。
上面我们分析了Ton到Toff的转变时间点,现在再来分析哪些因素影响Ton和Toff。
反激电路本质上讲就是一个电感,能量转换过程就是对电感充电和放电的过程,充电时间Ton,放电时间Toff,对于开环电路,这两个过程是相互独立的,彼此不受影响,所以初级条件的变化只影响Ton,次级的变化只影响Toff,T=Ton+Toff一起才影响频率f。
Ton:不论哪种形式,在磁通变化率下降为0时有个最大安匝数,所有影响达到安匝数的因素都会影响Ton的大小,对于给定的变压器,匝数是固定的,那么变化的就是电流,也就是初级最大电流IcMax,Ic=Uin*Ton/Lp,IcMax恒定,那么电压越高,达到IcMax的时间Ton就越短,如果输入电压恒定,那么初级电感越小,达到IcMax的时间Ton也越短。
Toff:影响Toff的只有次级边条件的变化,Toff的过程就是一个电感放电的过程,电感放电有个特点,遇强则强,遇弱则弱,对于电阻负载,电阻越大,放电电压越高,功率越大,放电时间越短,极端点儿,电阻为0,就成了超导体储能电感,电流永久持续Toff趋向于无穷大,电阻越大,放电时间Toff越短。对于电容负载,电容上的起始电压越高,电感放电时间越短。对于输入电压恒定,负载越大,一般次级电容上的电压也被拉的越低,放电时间Toff越长,这也是普通的Rcc随负载频率降低的原因,实际上我们可以改进一下电路完全可以实现负载越重频率越高,做成频率正比于输出功率的一个RCC来,关键点在于我们要做出一个电感放电条件不随输出功率变化而变化的一个电路来。
我作为一个电子业余爱好者,对这个RCC电路很是着迷,一直想搞清楚具体原理,但是搜遍网上,众说纷纭,难辨真伪,最后用自己的看法重新分析了一下这个电路的频率关系,希望大家多多指正不足之处,我也知道在IC如此便宜的时代可能这样一个自激电路适用范围已经大大降低,但是正确理解这个电路的动作模式对于其他电路的制作也有利无害。