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RCC电源剖析及改造

    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。

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2015-09-04 13:31
    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。
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2015-09-04 13:42
@hello-no1
  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。

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2015-09-04 13:59
@hello-no1
  首先把手绘原理图贴上来,供大家参考。[图片]

    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。

    

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2015-09-04 14:03
@hello-no1
  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。
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2015-09-04 14:12
@hello-no1
    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。

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2015-09-04 14:20
@hello-no1
  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。[图片]

    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:

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2015-09-04 14:24
@hello-no1
    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:[图片]    其次漏极对地波形:[图片]    再其次为源级对地波形:[图片]  再其次为次级整流二极管波形:[图片]  最后为输出波形:[图片]

    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。

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2015-09-04 14:33
@hello-no1
    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。

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2015-09-04 14:36
@hello-no1
  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

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2015-09-04 14:55
@hello-no1
    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[图片]

    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:

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2015-09-04 14:59
@hello-no1
  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:[图片]

    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。

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2015-09-04 15:04
@hello-no1
  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:[图片]    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。

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2015-09-04 15:07
@hello-no1
  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:[图片]    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。

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2015-09-04 15:17
@hello-no1
  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,
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oldzhangzcm
LV.3
16
2015-09-04 17:19
@hello-no1
  首先把手绘原理图贴上来,供大家参考。[图片]
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
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chunrol
LV.6
17
2015-09-08 16:04
@hello-no1
  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
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Rachelmi
LV.9
18
2015-09-08 17:45
@oldzhangzcm
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
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2003hjw
LV.7
19
2015-09-08 23:07
@hello-no1
  首先把手绘原理图贴上来,供大家参考。[图片]

图中,Q1和Q2是什么作用来的??

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nyh20028319
LV.5
20
2015-09-09 17:37

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?

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Rachelmi
LV.9
21
2015-09-09 17:41
@nyh20028319
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?
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heliu
LV.4
22
2015-09-09 22:19
@2003hjw
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。

 

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2015-09-10 09:45
@hello-no1
  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,
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
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yuleyingshi
LV.5
24
2015-09-10 10:02
@hello-no1
  首先把手绘原理图贴上来,供大家参考。[图片]
深入浅出,后生们学习的好帖子!!!
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Rachelmi
LV.9
25
2015-09-10 13:08
@yuleyingshi
深入浅出,后生们学习的好帖子!!!
赞一个!
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2015-09-11 10:43
@hello-no1
    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。
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

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Rachelmi
LV.9
27
2015-09-11 10:50
@hello-no1
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~!~~~
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2015-09-11 13:22
@hello-no1
  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,

  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

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2015-09-11 13:26
@hello-no1
 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。

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2015-09-11 13:29
@hello-no1
首先贴出来的是不加RC吸收的次级二极管整流波形[图片]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。

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2015-09-11 13:31
@hello-no1
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[图片]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。

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