振蕩線圈變換器結(jié)構(gòu)和原理

RCC由一個主開關(guān)晶體管、一個變壓器和一些電阻、電容、二極管組成，并不包含集成芯片。不包含集成芯片，使得RCC的成本較采用集成芯片的電源電路為低。但隨著集成電路芯片的降價（如今一個芯片的價格僅為人民幣0.5元左右），RCC的成本優(yōu)勢已經(jīng)非常弱。

振蕩線圈變換器主開關(guān)晶體管

傳統(tǒng)的RCC一般采用功率三極管(BJT)作為開關(guān)管。較新的設(shè)計采用了金屬-氧化物-半導體場效應(yīng)管（MOSFET），以實現(xiàn)更低功耗以及準諧振等功能。

振蕩線圈變換器變壓器

RCC的變壓器由三個或以上的繞組組成，包含輸入側(cè)的一個主輸入繞組，一個反饋繞組以及輸出側(cè)的一個或多個輸出繞組。和所有的反激變換器一樣，這個變壓器需要承受大的直流偏磁。

振蕩線圈變換器輔助電路

輔助電路需要二極管、電阻、電容等，實現(xiàn)電流限制、電壓限制等功能。

振蕩線圈變換器基本原理

RCC的功率部分如同普通的反激變換器一樣操作。信號和控制部分原理如下：

1.當加入輸入電壓Vin（電阻RG連接Tr1的基極），電流Ib流過Rb，Tr1導通，此Ib為啟動電流。Tr1的collector電流Ic波形一般從0開始。

2. Tr1一旦進入ON狀態(tài)，transformer的P1線圈已加入輸入電壓Vin，因此P2線圈形成的電壓為Tr1提供了基極電流，使得Tr1可以保持導通。

3. Tr1的集電極電流成斜坡狀上升，直到電流為βIb，此時基極電流無法維持Tr1晶體管飽和導通，晶體管集電極--發(fā)射極之間的電壓上升。而這里的電壓上升使得變壓器Np上的輸入電壓下降，更導致Ib下降。于是形成了正反饋，使得Tr1最終關(guān)閉。

4. Tr1關(guān)閉后如同其他反激變換器一樣，儲存在變壓器內(nèi)部的能量流到次級電容里，為負載供電。在變壓器內(nèi)部能量未釋放完時，基極一直被次級反射來的負電壓下拉，晶體管保持關(guān)閉。變壓器內(nèi)部能量釋放完畢后，電路工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入第1步,形成周期性循環(huán)。

5.如果在集電極有較大電流時使用其他方法導致基極電流不足，也可以觸發(fā)正反饋機制關(guān)斷晶體管Tr1。這一特點常用于實現(xiàn)電流限制和穩(wěn)壓。（即在電流或電壓過大時減小占空比或禁止晶體管開通）

振蕩線圈變換器限流、穩(wěn)壓原理

基本的RCC電路天然有著限制峰值電流的特征。由于基極電阻的限流作用，基極電流無法超過Vin/Np*Nb/Rb，從而讓集電極電流在超過βIb時觸發(fā)正反饋關(guān)斷機制。 實際應(yīng)用中，這種限流是不準確的，因為晶體管的β離散性很大（同種型號晶體管β可以相差4倍），并且輸入電壓Vin不固定。實際采取的大多是電流檢測電阻 NPN晶體管對基極分流的方法。圖1中的R3是電流檢測電阻，當它上面的電壓加上1N4148的導通壓降（約0.8V)超過8050的導通電壓時，8050導通，拉出基極電流，使得基極欠流，觸發(fā)正反饋機制從而關(guān)斷。

RCC的穩(wěn)壓是通過基極繞組的反激電壓實現(xiàn)的。當晶體管關(guān)斷，基極繞組異名端反接的的電容C2充電。C2的電壓和C3的電壓成比例Nb/Ns。當C2的電壓超過了穩(wěn)壓管D8的齊納電壓，C2就流出電流，把基極電壓拉低，阻止或減緩晶體管導通，從而間接控制了C3上的輸出電壓。

目前被普遍認識的是RCC電路對元件、布線、生產(chǎn)工藝要求很高。使用劣質(zhì)元件、水準不高的布板、變壓器繞制不恰當都可能導致RCC電路無法工作，或在正常工作一段時間后失效。常見失效模式包括但不限于：

振蕩線圈變換器感導致的二次擊穿

RCC最常見也最典型的失效現(xiàn)象是主開關(guān)管燒毀。大部分此類故障是由變壓器基極線圈漏感導致的。 變壓器基極線圈的漏感和基極串聯(lián)的電阻形成LR低通濾波電路，對電流信號有延遲作用，導致在集電極電壓上升時，基極電流減小的正反饋出現(xiàn)延遲。而這樣的延遲對于絕大部分雙極型開關(guān)管是致命的，它導致晶體管越出安全工作區(qū)，以及發(fā)熱量過大，最終導致不可逆的二次擊穿。

此類故障較少出現(xiàn)在使用功率MOSFET制作的RCC上，因為功率MOSFET的安全工作區(qū)遠大于雙極型晶體管。并且功率MOSFET為電壓控制型，開通/關(guān)斷閾值范圍窄，MOSFET較為不易出現(xiàn)同時承受大電流和高電壓的情況，即使偶爾出現(xiàn)也不會發(fā)生不可逆的失效。 曾經(jīng)有一批基于MOSFET的RCC電源常常因開關(guān)管損壞而失效，經(jīng)查證，是因為廠家技術(shù)考慮不周，機械模仿110V地區(qū)產(chǎn)品，在220V交流線路(整流后電壓高達311V)上，使用了耐壓500V的MOSFET(型號是IRF840)。

振蕩線圈變換器輸出電壓不穩(wěn)，損壞用電器

另一常見的問題是輸出電壓明顯超過設(shè)計輸出電壓，導致負載過熱、燒毀。特別是當負載為鋰離子電池時，輸出過高電壓極端危險，可能導致電池內(nèi)部氣體液體泄漏甚至爆炸。 原因一是變壓器繞組間不完全耦合，存在漏感，導致互調(diào)整率差。在變換器處于輕載狀態(tài)，占空比小的時候，此問題更加嚴重。二是和集成芯片中包含的運算放大器（放大倍數(shù)高達數(shù)百倍、數(shù)千倍）相比，電壓環(huán)路開環(huán)增益太小，精確穩(wěn)壓困難。

并且這兩個缺點幾乎是不可能同時妥善解決的。解決二次擊穿問題要求基極線圈和主線圈近繞以保持耦合良好，而解決輸出電壓不穩(wěn)的問題要求次級線圈和基極線圈近繞,又要求初次級之間數(shù)千伏的電氣隔離。在有限繞線位置的變壓器骨架下，要達到這兩個矛盾的目的，是十分困難的。 2100433B