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極小功率RCC開關電源制作

鉅大LARGE  |  點擊量:880次  |  2020年05月14日  

市售便攜式CD/VCD機的交流適配器電路如附圖所示。該適配器標稱輸出為5V、500mA,體積為7×4×1.8cm,重量約180g,其功率體積比明顯優(yōu)于普通工頻變壓器適配器。在市電220v輸入時測試其輸出電壓在空載和VCD機正常播放時約為5.2V,無明顯變動。該適配器隨機售出無圖紙,印刷板無元器件編號,圖中元器件數(shù)值為筆者實測,電路系根據(jù)實物繪出。雖然電源的Q16、Q17標識已被砂紙打去,但根據(jù)電路結構和管子體積形狀可以推斷Q16為MJE13003、Q17為8050。

該適配器不同于一般脈寬調制開關電源。Q16為開關管,R84為起動電阻,R83、C15為正反饋RC元件。D5為C15的放電通路。Q17為脈沖控制管,其基極R82的電壓降組成開關管Q16的過流保護電路,R81、C12作為隔離電路.以防止輸入Q17的穩(wěn)壓控制信號被R82所短路。光耦器IC1和Q17又構成振蕩抑制型(又稱RCC型)穩(wěn)壓控制電路.RCC的特殊之處是通過抑制自激振蕩的過程改變開關管導通/截止的占空比穩(wěn)定輸出電壓,而不是控制每個振蕩周期正程的脈寬。


當接通市電Q16啟動以后,Q16的導通電流在脈沖變壓器中存儲磁能,隨正反饋過程C15充電電流逐漸減小開關管進入截止區(qū),T釋放磁能,L4出現(xiàn)感應電壓經D7向C30充電,經過幾個振蕩周期后,C30充電電壓升高到5V以上,該輸出電壓經R17,光耦器發(fā)光二極管使穩(wěn)壓管D8擊穿,光耦器初次級同時導通,使T的L2由D6整流的輸出電壓加到Q17的基極,Q17飽和導通,開關管Q16停振。此時C30向負載電路放電,當C30放電電壓低于5V時穩(wěn)壓管D8截止,Q17隨即截止,開關管Q16又開始振蕩重復上述過程。其結果通過振蕩一抑制過程保持輸出電壓的穩(wěn)定。


此穩(wěn)壓過程不同于脈寬調制之處是,Q17并非對Q16的每個振蕩周期導通時間進行控制,只要C30的充電電壓未達到D8設定值Q17并不動作,因此稱RCC方式為非周期性開關電源。此種穩(wěn)壓方式除Q16的振蕩形成輸出紋波以外,還有Q16振蕩被抑制出現(xiàn)的頻率較低的紋波,所以在輸出端需接入L10(82uH)C32組成的濾波電路。RCC的電路簡單,還具有負載電流自動調控功能,屬50W以下小型開關電路的優(yōu)選電路。作為便攜電器交流適配器的最方便之處是萬一空載也不損壞電源,空載時C30放電過程延長只通過R4有50mA的放電電流,Q16處于占空比極小的振蕩狀態(tài)功耗也極小。


制作RCC型電源關鍵是脈沖變壓器T的繞制。無論何種開關電源脈沖變壓器的計算是極繁瑣又極不準確的,對業(yè)余制作者來說通過估算,實驗調整來確定比較實際。即使是估算也涉及磁芯材料,結構的影響,限于目前市場產品參數(shù)的離散性,業(yè)余者也難以確定,此處只列出部分計算結果供參考。小功率開關電源脈沖變壓器制作參數(shù)(繞組功能參考附圖)如附表所示。


注:用于220V市電輸入整流濾波供電。自激振蕩頻率約為22~24kHz。初級電感量可調整氣隙達到上述值。


元件數(shù)據(jù)的調整合理可以彌補脈沖變壓器參數(shù)的誤差,本文將裝配過程中失誤(T相位接反,元件不合格,裝配中開路,短路等)造成無輸出的故障檢查省略,談元件的選配調試。裝配無誤將電源經25W燈泡接入市電,同時在輸出端接入25Ω、2W的假負載電阻,輸出端應有電壓,隨即在3.3~4.5V之間更換D8,可使輸出電壓為5V±0.2V。調整中出現(xiàn)故障和元件數(shù)值的關系如下。


無輸出電壓,說明電源未起振,假如脈沖變壓器相位無誤,試將R84換成270kΩ/0.5W的電阻,若仍無輸出,則Q16的β值過低,換成β大于40的開關管。


輸出電壓始終偏低,更換D8無效,為正反饋量過低。焊去外加25Ω假負載電壓升高可證明。原因是T的L2匝數(shù)偏少,漏感過大,可試將R83減小為160Ω、120Ω…68Ω、32Ω。如改進不大,則重繞L2,適當新增匝數(shù)。R83減小限度以電壓開始升高為限,若阻值過小將增大開關管損耗。


輸出電壓偏高,若D8改用3.1V仍輸出5.5v以上電壓,可能原因是Q17飽和壓降過大,要選擇飽和壓降小的8050。若光耦器發(fā)光管正向壓降超過2V,可用pLC817試之。


電源發(fā)出“吱”叫聲,首先將C15改用4700pF、6800pF滌綸電容,C12改用0.47uF無極性電容,如仍有叫聲為T的L1電感量偏大,試將磁芯空氣隙增大為0.2~0.3mm,方法是在芯柱接口墊入相同直徑的漆包線壓緊、粘牢。


開關電源脈沖變壓器當用于單端電路時,必須留有氣隙,對新型圓柱形芯柱的磁芯,制作中已予留1mm左右氣隙。E1型磁芯可在兩側旁柱端面用0.6mm漆包線隔開。調整氣隙可微調初級電感,無論功率大小單端開關電源不能不留氣隙通電,


一旦磁芯吸牢形成磁通飽和就會出現(xiàn)極大噪聲,同時損壞開關管。


附圖電路最大輸出功率為20W,按附表數(shù)據(jù)繞制脈沖變壓器。將原圖Q16改用BUT11A,R82改為0.5Ω電阻,C11改用68~100uF/400V電解電容。


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