RCC电路间歇振荡的研究(4)

2019-03-22 09:14

毕业设计(论文)报告纸

图1.7 变压器中NP线圈的电流i1波形

求得初级绕组所必须电感LP为:

VIN(min)?DVIN LP??ton?i1P2PO1.5.2其他线圈的求法

次级电流的峰值i2p 与输出电流Io的关系为:

2(min) n ot (25)

i2p?2?Io (26) 1?D那么次级绕组的电感LS为:

LS?VSV(1?D)?toff?S?toff (27) i2p2Io求得次级绕组的匝数

NS?LS?N?PLP(V0?VF)(?1Dto)fPfOIo?DVIN(minton)2?N P (28)

式中:VF为次级整流二极管的正向压降。 然后来求基极绕组的匝数NB.由Tr1的VEB条件有:

NB?VEB(max)Vo+VF?NS (29)

由上述格式确定绕组匝数,但由于输出侧存在导线电压降,因此,实际上个绕组的匝数应该比计算结果稍多一些。

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第二章 简易RCC基极驱动缺点及改进设计

2.1 简易RCC基极驱动的缺点

在RCC方式中,提供开关晶体管基极电流的驱动电路的损耗是非常大的。即使在最低输入电压条件下,驱动电流IB的大小也必须足以驱动开关晶体管Tr1 ON。同时变压器绕组NB的电压VB的增加与输入电压VIN成正比,VIN上升,驱动电流IB也随之上升,而基极电阻RB损耗的增加与IB的平方成正比。另一方面,驱动电流IB增加,必然会使稳压电路之路的电流增加。有时会引起如图2.1所示的间歇振荡。

间歇振荡是指在某一段时间内有开关动作,而相邻的下一段时间无开关动作的现象。如此周而复始地循环下去,其周期变化可能,例如从数百赫兹到数千赫兹,因而将引起变压器等产生异常的噪音。

图2.1 间歇振荡动作

2.2开关晶体管的恒流驱动设计

如果能找到一种恒流驱动方式,即虽然输入电压VIN发生变化,但驱动电流不改变,那么上述问题就会迎刃而解,而且这里对具有恒流特性的精度要求并不高,采用图2.2 所示的电路就足够了。

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图2.2 基极恒流驱动

该电路即便在输入电压VIN发生变化,流过RB的电流IB也是恒定的。这样不仅尅大幅度减小RB的损耗,而且可以防止间歇振荡。

采用该方法后,即使输入电压在AC100~200V间连续变化,电路也能正常工作。但实际上,即使采用上述方法,当输入近似为空载状态时,仍会引起间歇振荡。此时,如图9所示,应该在直流输出端连接一个泄放电阻,不过此时的功率全部为无用功率,因此应该把电流值调整到刚刚不引起间歇振荡的大小。

图2.3 泄放电阻的效果

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第三章 RCC电路的建模与仿真

3.1 RCC建模及参数设计

3.1.1 主要技术参数:

(1)输入电源电压AC:150—250V;(2)输入频率:50Hz;(3)输出:电压5V;电流0.3A;(4)稳压精度:10%,(5)工作效率>75%;(6)电磁兼容:符合GB17743-1999要求;(7)功率器件过流保护功能(8)模块化、低成本。

基本电路参数的计算

图3.1 RCC电路图

输入电压越低、输出电流越大,振荡频率越低。由此,本设计中取振荡频率为50kHz,且此时晶体管的占空比D=0.4。 3.1.2变压器绕组设计

1、变压器电感及匝数的计算

变压器的初级绕组NP的电流为三角锯齿状如图1.7,因此电流i1v的峰值i1P是输入电流平均值的

i1p?2倍。设功率装换效率为?=0.75%,则有 D2?i1(ave)D?2?P2?5?0.3O??0.0667A (30)

D??VIN(min)0.4?0.75?150

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NP线圈的电感LP为

LP?VIN(min)i1P?ton?150?8?10?6?18.0m (31)

0.0667由输出电压VO=5v,则次级线圈电压

VS=VO+Vf=5+0.7=5.7V (32)

由变压器的伏秒平衡可以得到

VIN(min)?DT?NPVS(1?D)T (33) NS从而得到匝数比为

N12=

NPVIN(min)D150?0.4?17.54 (34) ==

NSVS(1?D)5.7?0.6由于磁通变化只处在B-H曲线的一侧,由以下公式可确定所选择的RCC方式变压器的匝数

NS?i1p?LpN12?B?A (35)

由于动作频率较低且输出功率很低,故采用的磁芯为TDK生产的材质为H3S的EI22。

所选定二次线圈的匝数NS为

NS?

i1p?LpN12?B?A?0.0667?18?106?4.2 取4匝 (36)

17.54?400?41所选定的一次线圈匝数NP为

NP=N12*NS=4*17.54=70.16 取71匝 (37) 设最低输入电压VB=6V,则求得基极绕组匝数NB为 NB? 2、变压器间隙的计算

下面计算变压器的间隙。本例中磁芯是材质为H3S的EI22,则磁路的总间隙lg为:

6?71?2.8 4 取3匝 (38) 150

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