2.5W小功率RCC開關(guān)電源制作

市售便攜式CD/VCD機(jī)的交流適配器電路如附圖。該適配器標(biāo)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(shí)測(cè)試其輸出電壓在空載和VCD機(jī)正常播放時(shí)約為5.2V，無明顯變動(dòng)。該適配器隨機(jī)售出無圖紙，印刷板無元器件編號(hào)，圖中元器件數(shù)值為筆者實(shí)測(cè)，電路系根據(jù)實(shí)物繪出。雖然電源的Q16、Q17標(biāo)識(shí)已被砂紙打去，但根據(jù)電路結(jié)構(gòu)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(diào)制開關(guān)電源。Q16為開關(guān)管，R84為起動(dòng)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(guān)管Q16的過流保護(hù)電路，R81、C12隔離電路.以防止輸入Q17的穩(wěn)壓控制信號(hào)被R82所短路。光耦器IC1和Q17又構(gòu)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(guān)管導(dǎo)通/截止的占空比穩(wěn)定輸出電壓，而不是控制每個(gè)振蕩周期正程的脈寬。

　　當(dāng)接通市電Q16啟動(dòng)以后，Q16的導(dǎo)通電流在脈沖變壓器中存儲(chǔ)磁能，隨正反饋過程C15充電電流減小開關(guān)管進(jìn)入截止區(qū)，T釋放磁能，L4產(chǎn)生感應(yīng)電壓經(jīng)D7向C30充電，幾個(gè)振蕩周期后，C30充電電壓升高到5V，該輸出電壓經(jīng)R17，光耦器發(fā)光二極管使穩(wěn)壓管D8擊穿，光耦器初次級(jí)導(dǎo)通，使T的L2由D6整流的輸出電壓加到Q17的基極，Q17飽和導(dǎo)通，開關(guān)管Q16停振。C30向負(fù)載電路放電，當(dāng)C30放電電壓低于5V時(shí)穩(wěn)壓管D8截止，Q17隨即截止，開關(guān)管Q16又開始振蕩重復(fù)上述過程。其結(jié)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(diào)制之處是，Q17并非對(duì)Q16的每個(gè)振蕩周期導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制，只要C30的充電電壓未達(dá)到D8設(shè)定值Q17并不動(dòng)作，稱RCC方式為非周期性開關(guān)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振蕩被抑制產(chǎn)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(jiǎn)單，還具有負(fù)載電流自動(dòng)調(diào)控功能，屬50W以下小型開關(guān)電路的優(yōu)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(shí)C30放電過程延長(zhǎng)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(guān)鍵是脈沖變壓器T的繞制。無論何種開關(guān)電源脈沖變壓器的計(jì)算是極繁瑣又極不準(zhǔn)確的，對(duì)業(yè)余制作者通過估算，實(shí)驗(yàn)來確定比較。即使是估算也涉及磁芯材料，結(jié)構(gòu)的影響，限于目前市場(chǎng)產(chǎn)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(jì)算結(jié)果供參考。小功率開關(guān)電源脈沖變壓器制作參數(shù)(繞組功能參考附圖)如附表。

輸出功率 磁芯截面 初級(jí)匝數(shù)/線徑 次級(jí)5v匝數(shù)/線徑 12v匝數(shù)/線徑 初級(jí)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(jí)電感量可氣隙達(dá)到上述值。

　　元件數(shù)據(jù)的合理可以彌補(bǔ)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(diào)試。裝配無誤將電源經(jīng)25W燈泡接入市電，在輸出端接入25Ω、2W的假負(fù)載電阻，輸出端應(yīng)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(xiàn)故障和元件數(shù)值的關(guān)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(guān)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(fù)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(jìn)不大，則重繞L2，適當(dāng)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(guān)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(fā)光管正向壓降超過2V，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0.47 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(guān)電源脈沖變壓器當(dāng)用于單端電路時(shí)，留有氣隙，對(duì)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(cè)旁柱端面用0.6mm漆包線隔開。氣隙可微調(diào)初級(jí)電感，無論功率大小單端開關(guān)電源不能不留氣隙通電， 一旦磁芯吸牢形成磁通飽和就會(huì)產(chǎn)生極大噪聲，損壞開關(guān)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68～100 uF/400V電解電容。