RCC器件的内部结构 - RCC式开关电源及应用技术方案

2 RCC器件的内部结构

图2是RCC内部结构原理图。反激式开关电源集成电路包括振荡器、小占空比产生电路、占空比选择电路和消隐电路。振荡器与小占空比产生电路相连接，振荡器与小占空比产生电路分别与占空比选择电路相连接，占空比选择电路与消隐电路相连接，欠压锁定(UVLO)是整个反激式开关电源集成电路的启动电路，控制反激式开关电源集成电路的启动与关断，保护电路与输出驱动管VMO连接，消隐电路也控制输出驱动管VMO，二极管VD8直接连接引脚FB和引脚VCC，与反激式开关电源集成电路外围的电容(即图l中的C6)构成整流滤波电路。
2．1 器件工作过程

当电源电压VCC上升到欠压锁定(UVL0)电路的开启电压时，电路开始工作，振荡器、小占空比产生电路、占空比选择电路、消隐电路启动，此时SW端口跳变，后备电源启动，对引脚FB充电，随着引脚FB电压的上升，当超过VCC电压时，二极管VD8导通，后备电源对VCC提供工作电流。振荡器提供一个占空比为12％振荡频率为40 kHz方波，随着VCC电压继续上升，当上升到钳位电路的箝位电压点时，反激式开关电源集成电路会切换到小占空比(4％)状态下工作，这时输出电压将会下降，但是不会马上切换到大占空比状态，直到VCC电压低于过压点时，才会回到大占空比状态，这时工作频率会上升，可以避免反激式开关电源集成电路的工作频率低于20 kHz；当反激式开关电源集成电路的输出负载增加时，电感反激时的能量不足以提供系统输出的能量，VCC电压会下降，当电压下降到反激式开关电源集成电路的欠压点时，反激式开关电源集成电路将会全部关断，等待重启，这时系统进入打嗝模式。如果反激式开关电源集成电路的工作温度过高时，反激式开关电源集成电路的过温保护会将输出SW关断，这时VCC电压会持续下降，一直下降到欠压点电压，反激式开关电源集成电路关断，等待重启，反激式开关电源集成电路也会进入打嗝模式。

3 实验数据及处理

根据图l构成的应用电路，1个单节锂电池充电器的测试数据如表l、表2所示。图3为电流的瞬态特性图。

通过表1和表2的数据可知，该器件基本达到了设计标准，但仍存在以下问题：1)启动电流偏大；2)过压电压与启动电压太接近；3)工作频率偏小，需要通过后续设计进行改进。

4 结论

典型的RCC所包含的元件数是同等线性电源的5～10倍，虽然大部分元件都非常便宜，但由于绝对数量大，所以设计和制造成本较高。元件数目越多，PCB走线就越复杂，优化布局所需的时间也越长，元件贴装时发生误差的可能性也越高。贴装SMD元件还需要额外的制造步骤，这样会增加生产时间和成本。RCC的性能取决于难以控制的寄生元件值与大量分立元件的组合公差之间的交互作用，在制造过程中需要持续监控和调整，以使收益率保持在可接受的水平，所以必须设计一种RCC集成器件，才能有效提高RCC电路的优点。

本方案设计了器件内部结构包括依次连接的整流滤波电路、转换器和输出电路，整流滤波电路与启动电路相连接。整流滤波电路、转换器和启动电路分别与反激式开关电源集成电路相连接。器件进行了仿真和实际测试。测试结果表明，虽然存在“启动电流偏大”等3个问题，但是该方案基本克服了分离式RCC方案的缺点，而且效率大于65％，是目前较为理想的RCC开关电源供电装置之一。