經驗總結:低損耗RCD正激電源製作
發布時間:2019-11-28 責任編輯:xueqi
【導讀】本篇文章將為大家介紹由UC3845的RCD組成的正激電源設計總結,希望能夠對大家有所幫助。
電路設計一直是想著低損耗高效率的目標邁進的,開發者在設計的過場當中可以通過器件和電路的配合來將損耗降到最低的限度。UC3845能夠讓設計者隻用最少的外部元件來獲得收益最高的方案,這是元器件上的選擇,而RCD電路在電源設計中最大作用是吸收電阻,從而最大程度的降低損耗。
zaidianlushangzhikaolvdianliuhuanjike,dianyashikaihuande,yincikongzaidianyadengyushurudianyachuyizashubi,bingqiehezhankongbiwuguan,suanshanglouganjianfengyingxiang,shijiceliangshuru234VAC輸出空載100V直流。
這電壓完全滿足氙燈觸發的需求。
為了保證市電高時電容電壓的安全,選擇了160V的電容,這樣電壓有富餘。頻率折中選擇了50KHz開關損耗不太大,磁芯也不用很大就能出功率。另一方麵,初級圈數多,磁通密度偏移小,設計比較保守。

圖1:最終的電路圖,參數精確,有問號的元件實際沒有安裝。
乍(zha)看(kan)之(zhi)下(xia),這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)似(si)乎(hu)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)特(te)別(bie)的(de)地(di)方(fang)。但(dan)是(shi),細(xi)節(jie)決(jue)定(ding)了(le)整(zheng)個(ge)製(zhi)作(zuo)的(de)成(cheng)敗(bai),下(xia)麵(mian)對(dui)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)作(zuo)時(shi)的(de)疑(yi)問(wen)問(wen)題(ti)和(he)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)討(tao)論(lun)。
輔助繞組采用正激還是反激的形式呢?
輔助繞組采用正激時,一般都用峰值整流,這樣占空比隻要大於0。輔助電源電壓就一直和前級的直流高壓成匝數比的關係。
輔助繞組采用反激時,電壓變化隨占空比和負載變化很大,有可能出現不啟動的問題。
鑒於這裏輸入電壓為180-260V,輔助電壓變化就在13-20V,IC和MOS都是可以接受的。實際結果也比較符合,但是比預計的還高一點。雖然也隨負載變動而變化,但是變化很小,基本不影響爭產工作。
需要說明的是,如果采用了帶APFC的方案 就強烈推薦正激輔助供電 電壓應該會更穩定。
如何複位
正激的變壓器沒複位能力,需要被動的進行複位才能正常工作。常見的方案有複位繞組複位、RCD複位、LCD複位、有源鉗位複位、諧振複位。複位繞組複位會增加變壓器的複雜性,而且對變壓器的耐壓提出了更高的要求,並且占空比不能大於50。
RCD複位比較簡單,占空比還可以大於50,開關管電壓應力也比較低。但是所有的勵磁能量和漏感能量都被電阻消耗了。效率會差一點。
LCD複位比RCD稍微好,能做到基本無損吸收,把能量返回高壓電容。但是介紹的文章比較少 沒能深入了解。
有源鉗位需要專門的IC,雖然能做到最高效率。占空比也能比50大,但是增加了成本和複雜性。
諧振複位增加了開關管的電壓或者電流應力,不考慮綜合,最終選擇了RCD複位,但是占空比也沒有設計大於50。
變壓器要不要加氣息
正激變壓器理論上不需要儲能的,所以理論上不需要氣息。剛開始的時候沒有氣息開環測試,開機時磁芯有吸合聲,但是加了300W負載運行很好,沒有任何聲音。
然(ran)後(hou)在(zai)閉(bi)環(huan)出(chu)現(xian)了(le)問(wen)題(ti),閉(bi)環(huan)後(hou)發(fa)現(xian)是(shi)能(neng)恒(heng)流(liu)而(er)且(qie)精(jing)度(du)也(ye)夠(gou),但(dan)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)在(zai)叫(jiao)還(hai)發(fa)熱(re)。用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)看(kan)波(bo)形(xing)發(fa)現(xian)是(shi)在(zai)斷(duan)續(xu)工(gong)作(zuo),於(yu)是(shi)想(xiang)到(dao)了(le)反(fan)饋(kui)環(huan)的(de)問(wen)題(ti)。修(xiu)複(fu)之(zhi)後(hou)占(zhan)空(kong)比(bi)連(lian)續(xu)了(le),但(dan)是(shi)依(yi)然(ran)存(cun)在(zai)抖(dou)動(dong)的(de)情(qing)況(kuang),變(bian)壓(ya)器(qi)還(hai)是(shi)發(fa)熱(re)出(chu)聲(sheng)。
這zhe時shi進jin一yi步bu想xiang到dao了le變bian壓ya器qi飽bao和he,看kan了le取qu樣yang電dian阻zu上shang的de波bo形xing更geng加jia確que定ding了le自zi己ji的de觀guan點dian。雜za亂luan的de波bo形xing中zhong依yi稀xi可ke以yi看kan到dao某mou些xie周zhou期qi後hou麵mian繞rao組zu電dian流liu急ji劇ju上shang升sheng,分fen明ming是shi飽bao和he的de跡ji象xiang。
之後給磁芯左右各墊1個0.08mm厚的紙,加了個氣息。同時把C109從電解400V4.7uF換成CBB400V0.1uF果斷不叫了,變壓器賊熱的問題也解決了。
後來猜測,變壓器初級有46mH電感。導致複位電流太小,加氣息能降低初級電感。還能減少剩磁,雖然複位電阻比原來還熱了點。但是變壓器能可靠工作是重點。
可見,增加氣息對提高變壓器的抗飽和能力有積極影響。
UC384x和電流模式的誤區
UC384x的第三腳是電流反饋腳,大家都知道能實現電流反饋來進行保護,實際上這個腳還擔當著更重要的作用。那就是PWM調製,其作用類似電壓模式PWM裏來自振蕩器的鋸齒波,而這一點被許多人忽略。
常常看到有人問為什麼UC384x的3腳接地後占空比一直為最大1和2腳完全不能控製占空比
現在應該可以理解了,3腳接地後1和2腳控製的誤差放大器的輸出永遠大於3腳的電壓,也就不會有縮小占空比的機會了。因此,UC384x第3腳的波形關係到整個電源能否正常工作。
斜率補償補償的是什麼?為什麼要斜率補償?什麼時候需要補償?
這個估計很多初學者都煩惱過,就是3-4腳之間的電容的作用,斜率補償的是UC384x第3腳的電壓變化斜率。
為什麼要補償?什麼時候需要補償?
當3腳斜率發生不足時就需要補償,因為3腳斜率太小會發生反饋電壓稍微變動就作出非常大的調整導致了抽風。
通常DCM的反激是不需要補償的,因為3腳的電壓斜率和初級電流斜率是正比的,應該是比較大的。
CCM的反激和正激(單/雙都算)甚至是CCM的Boost就需要了。因為在管子導通時電流初級電流變化小(雖然成因不一樣,但是表現形式類似)導致3腳變化斜率小就容易抽風,這時就需要斜率補償了。所以,對於正激斜率補償是必須的!之前提到的打嗝到爆就是沒進行斜率補償引起的。
下圖是最終的成品,還沒有安裝到PCB上,但是已經基本成型了。

最後,其實這個電源的用處非常多,隻要做出一些調整就能成為恒流限壓大功率電池充電器,或者LED驅動電源等等,存在的問題就是複位電阻的部分發熱比較嚴重,這點可以通過散熱片來解決。
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