第6章_RCC电源的设计.ppt

TOPSwitchⅡ 概述 TOPSwitch器件是美国功率集成公司（POWERIntegrationsInc），于90年代中期推出的新型高频开关电源芯片。它是三端脱线式PWM开关的英文缩写（ThreeterminalofflinePWMSwitch）。它的特点是将高频开关电源中的PWM控制器和MOSFET功率开关管集成在同一芯片上，是一种二合一器件。这大大简化了电源电路，提高了可靠性，使得电源的设计更加简单快捷。 TOPSwitchⅡ原理 TOPSwitch器件有多种封装形式，采用DIP－8和SMD－8封装的，中间4只为空脚，可以将它们接到印刷电路板的铜箔上，将芯片产生的热量直接传到印刷电路板上，不必另设散热器，节省了成本。 采用TO220封装的，只有3只管脚，使用起来就和一只大功率三极管一样便利。此外由于PWM控制器和MOSFET功率开关管是在管壳内连接的，连线极短，这就消除了高频辐射现象，改善了电源的电磁兼容性能，减小了器件对电路板布局和输入总线瞬变的要求。TOPSwitch－II是TOPSwitch的改进型号，它将单电压输入时的最大功率100W提高到150W，电磁兼容性也得到增强，该器件具有更高的性能价格比。TOPSwitch－II器件包括TOP225－TOP227等几个型号，主要差别就在于输出功率的不同。TOPSwitchII。 TOPSwitchⅡ内部框图 TOPSwitch－Ⅱ的产品分类及最大输出功率POM TOPSwitchⅡ主要特性 常用的有TO-220封装2PIN，也有DIP8封装形式的； 固定集成100KHz脉宽调制； 工作原理： 内部输出MOS管占空比是随着输出控制脚的电流增加而线形地减小，来完成控制、偏置和保护； RCC电源的特点 电路结构简单，造价低廉； 自激振荡动作，控制电路无需辅助电源； 外部条件的改变会引起工作频率较大的变化； 功率转换效率较低，不适合大功率； 噪声集中在低频段。 RCC电源原理图 RCC变换器电路原理与应用1 开关电源的自激振荡状态 220V市电压整流滤波电路产生的300V直流电压分两路输出：一路通过开关压器T1初级绕组加到开关管Q1的漏极（D极）；另一路通过启动电阻R1加到开关管Q1栅极（G极），使Q1导通。 开关管Q1导通后，其集成电极流在开关变压器T1初级组上产生1正、2负的感应电动势。由于互感，T1正反馈绕组相应产生3正、4负的感应电动势。于是T1的3脚上的正脉冲电压通过C1、R4加到Q1的G极与源极（S极）之间，使Q1漏极电流进一步增大，于是开关管Q1在正反馈雪崩过程的作用下，迅速进入饱和状态。 RCC变换器电路原理与应用2 开关管Q1在饱和期间，开关变压器T1次级绕组所接的整流滤波电路因感应电动势反相而截止，于是电能便以磁能的方式存储在T1初级绕组内部。由于正反馈雪崩过程时间极短，定时电容C1来不及充 电（等效于短路）。在Q2进入饱和状态后，正反馈绕组上的感应电压对C1充电，随着C1充电的不断进行，其两端电位差升高。于是Q1的导通回路被切断，使Q1退出饱和状态。 RCC变换器电路原理与应用3 开关管Q1退出饱和状态后，其内阻增大，导致漏极电流进一步下降。由于电感中的电流不能突变，于是开关变压器T1各个绕组的感应电动势反相，正反馈绕组3端负的脉冲电压与定时电容C1所充的电压叠加后，使Q1迅速截止。 RCC变换器电路原理与应用4 开关管Q1在截止期间，定时电容C1放电，以便为下一个正反馈电压（ 驱动电压）提供电路，保证开关管Q1能够再次进入饱和状态。同时，开关变压器T1初级绕组存储的能量耦合到次级绕组并通过整流管整流后，向滤波电容提供能量。 RCC变换器电路原理与应用5 当初级绕组的能量下降到一定值时，根据电感中的电流不能突变的原理，初级绕组便产生一个反向电动势，以抵抗电流的下降，该电流在T1初级绕组产生1正、2负的感应电动势。T1的3脚感生和正脉冲电压通过正反馈回路，使开关管Q1又重新导通。因此，开关电源电路便工作在自激振荡状态。 RCC变换器电路原理与应用6 通过以上介绍可知，在自激振荡状态，开关管的导通时间由定时电容C1充电时间决定；开关管截止时间，由C1放电时间决定。 在开关管Q1截止期间，开关变压器T1初级绕组存储的能量经次级绕组的耦合，二极管整流供负载。 RCC的简单示意图 电路中Q2的作用？ 本电路中Q2主要起什么做用呢？ 它的作用是：若开关管Q1的漏极电流使R3上的电压将Vr3超过Q2的Vbe，则Q2导通，从而构成Q1栅极电流分支，并起到限制Q1的漏极电流过高的稳流作用。 变压器参数的计算 变压器在设计时一般先取RCC电路的振荡频率和晶体管工作的占空比。有经验的工程师一般取f为20~