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2.5W小功率RCC開關電源制作

時間:2010-05-06 22:16:06來源:原創 作者:admin 點擊:

市售便攜式CD/VCD機的交流適配器電路如附圖。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,圖中元器件數值為筆者實測,電路系根據實物繪出。雖然電源的Q16、Q17標識已被砂紙打去,但根據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隔離電路.以防止輸入Q17的穩壓控制信號被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充電電流減小開關管進入截止區,T釋放磁能,L4產生感應電壓經D7向C30充電,幾個振蕩周期后,C30充電電壓升高到5V,該輸出電壓經R17,光耦器發光二極管使穩壓管D8擊穿,光耦器初次級導通,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。C30向負載電路放電,當C30放電電壓低于5V時穩壓管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定。

  此穩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,稱RCC方式為非周期性開關電源。此種穩壓方式除Q16的振蕩形成輸出紋波以外,還有Q16振蕩被抑制產生的頻率較低的紋波,在輸出端需接入L10(82 uH)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選電路。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,對業余制作者通過估算,實驗來確定比較。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的離散性,業余者也難以確定,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(繞組功能參考附圖)如附表

輸出功率 磁芯截面 初級匝數/線徑 次級5v匝數/線徑 12v匝數/線徑 初級電感量mH 2~5W 5×5—7×7mm 330匝/0.14mm 14匝/0.21~0.31mm  32匝/0.16~0.21mm 9.5(氣隙0.2) 5~10W  圓柱芯Φ6mm 280匝/0.18mm 9匝/0.31 mm 22/0.25mm 8.6(氣隙0.2) 20w  圓柱芯Φ8mm 280匝/0.18mm 9匝/0.31 mm 22匝/0.25mm 8(氣隙0.3) 40W以下  圓柱芯Φ10mm  240匝/0.25mm 8匝/0.41mm   18匝/0.35mm 7(氣隙0.4)

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

  元件數據的合理可以彌補脈沖變壓器參數的誤差,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,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更換D8,可使輸出電壓為5V±0.2V。中出現故障和元件數值的關系如下。

  無輸出電壓,說明電源未起振,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,適當匝數。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電壓,原因是Q17飽和壓降過大,要選擇飽和壓降小的8050。若光耦器發光管正向壓降超過2V,PLC817試之。

  電源發出“吱”叫聲,首先將C15改用4700pF、6800pF滌綸電容,C12改用0.47 uF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,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。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產生極大噪聲,損壞開關管。

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

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