線性穩壓電源因具有電路簡單和成本低廉的優點，一直在低功率應用中倍受歡迎。這個線性穩壓電源隻需少量元件，且與開關電源SMPS(Switch Mode POWER Supply)相比，更易於設計和製造。然而
，由於以下兩個原因
，近年來線性電源開始逐漸被替代：其一，許多線性電源都是作為PDA
、無繩電話和手機等產品的外部電源(EPS)綁定銷售。如今EPS必須遵循嚴格的新節能標準，而此類標準幾乎將線性電源排除在外，因為線性電源通常無法達到工作效率和空載功耗方麵的標準
；其二
，大多數先進的低功率SMPS在成本和簡單性方麵與線性電源相當。這裏將探討低功率SMPS在初步應用階段的不足之處，並討論一種可行的方法，以幫助設計工程師設計出在成本效益方麵符合EPS新節能標準的產品
，並同時縮短設計時間

、簡化設計工作。

自振反激型變換器。RCC(Ring Choke Converter)youyuqidianlutuopujianjie，shuchuyushurudianyadianqigeliqiebuxuyaoshuchulvbodiangan
，nenggaoxiaotigongduozuzhiliushuchu
，dianyashengjiangfanweikuandengtedianerguangfanyingyongyuzhongxiaogonglvbianhuanchanghe
，yeshirongliangyibandiyu50 W的電源經常使用的變換器。被廣泛應用於手機充電器以及筆記本適配器等設備。RCC采用和PWM型xing變bian換huan器qi相xiang對dui的de一yi種zhong驅qu動dong方fang式shi，開kai關guan的de導dao通tong和he關guan斷duan不bu需xu要yao專zhuan門men的de觸chu發fa電dian路lu
，完wan全quan靠kao電dian路lu內nei部bu來lai完wan成cheng。這zhe種zhong變bian換huan器qi有you它ta獨du特te的de優you勢shi，即ji電dian路lu簡jian單dan，具ju有you較jiao高gao的de性xing價jia比bi。但dan是shiRCC電路如果用分立元件構成的話
，典型電路元件數居然達到50多個，所以設計一種集成的RCC電源器件已成為一種趨勢。

這裏首先對電路原理進行詳細的分析和設計，通過計算機仿真進行電路模擬。其次，將該RCC器件應用於充電器進行了實際測試，與理論值相互印證，然後分析了器件測試結果和需要進一步解決的問題。最後給出結論。

圖1：RCC典型應用電路

RCC器件的應用電路

典型的RCC電路需要約50個分立元件，設計和調試非常困難，可靠性也不夠高。為了解決這個問題
，設計了一款RCC集成器件，圖l是其典型的應用電路。從圖中可以看出

，分立器件輸入側隻有8個分立元件
，輸出側有2個分立元件，如果將三極管13001
、二極管VD2和電容C4封裝進器件的話，分立元件將減少到7個
，提高了集成度，將是最簡潔的RCC電路。該應用電路的整流濾波電路由二極管VD5和電容C5構成；轉換器采用雙繞組的反激變換器

，功率管選用的型號為13001，啟動電路由電阻R6、電容C6串聯構成
，反激式開關電源集成電路的引腳FB與轉換器中的次級線圈相接
，引腳SW與功率管13001的發射極相接
，功率管13001的集電極與主線圈相接，引腳VCC與電容C6的正極相接，引腳GND接地。

圖2：RCC內部結構原理圖

85～220 V交流輸入先經過VD5、C5，波形由交流轉化為紋波比較大的直流電壓，由於上電時電容C6的電壓為O V，所以引腳SW的輸出管為關斷狀態

，電源通過電阻R6對電容C6充電
，當電容C6充電到反激式開關電源集成電路的啟動電壓時
，反激式開關電源集成電路開始正常工作，其內部的振蕩器開始啟動，SW輸出大占空比開關信號去控製輸出功率管13001，使得功率管13001也跟著開啟和關斷，當功率管13001開啟時
，功率管13001集電極的電壓為低電壓

，這樣通過變壓器感應到輸出和引腳FB的電壓均為負電壓，當13001關斷時，由於電感的電流不能突變，所以功率管13001主線圈上會產生反衝電壓

，變壓器的輸出線圈和輔助線圈會耦合出正電壓，這時輸出的整流二極管VD7導通
，電容C6和C8充電

，功率管13001在一次開啟時
，輸出線圈和輔助線圈上的耦合電壓為負電壓
，電容C6和C8上的電壓可以維持反激式開關電源集成電路的工作電流和輸出負載的工作電流。如此循環，係統可以持續的工作下去；輸出端的電壓控製是由反激式開關電源集成電路內部的過壓保護電壓控製
，當輸出負載減小時
，VCC的電壓上升到過壓點，反激式開關電源集成電路內部會將SW關斷，這時功率管13001不會導通，直到VCC電壓放電到過壓點以下


，SW才會開啟，這樣反激式開關電源集成電路就會進入間斷工作模式(幾個周期工作
，幾個周期不工作)，工作頻率會降低。輸出電壓可以維持在一個恒定值。

RCC器件的內部結構

圖2是RCC內部結構原理圖。反激式開關電源集成電路包括振蕩器
、小占空比產生電路、zhankongbixuanzedianluhexiaoyindianlu。zhendangqiyuxiaozhankongbichanshengdianluxianglianjie，zhendangqiyuxiaozhankongbichanshengdianlufenbieyuzhankongbixuanzedianluxianglianjie
，zhankongbixuanzedianluyuxiaoyindianluxianglianjie
，qianyasuoding(UVLO)是整個反激式開關電源集成電路的啟動電路
，控製反激式開關電源集成電路的啟動與關斷，保護電路與輸出驅動管VMO連接，消隱電路也控製輸出驅動管VMO，二極管VD8直接連接引腳FB和引腳VCC
，與反激式開關電源集成電路外圍的電容(即圖l中的C6)構成整流濾波電路。

器件工作過程

當電源電壓VCC上升到欠壓鎖定(UVL0)電路的開啟電壓時，電路開始工作，振蕩器、小占空比產生電路、占空比選擇電路、消隱電路啟動，此時SW端口跳變
，後備電源啟動，對引腳FB充電
，隨著引腳FB電壓的上升，當超過VCC電壓時
，二極管VD8導通，後備電源對VCC提供工作電流。振蕩器提供一個占空比為12％振蕩頻率為40 kHz方波
，隨著VCC電壓繼續上升，當上升到鉗位電路的箝位電壓點時，反激式開關電源集成電路會切換到小占空比(4％)狀態下工作
，這時輸出電壓將會下降，但是不會馬上切換到大占空比狀態，直到VCC電壓低於過壓點時
，才會回到大占空比狀態
，這時工作頻率會上升
，可以避免反激式開關電源集成電路的工作頻率低於20 kHz；當反激式開關電源集成電路的輸出負載增加時，電感反激時的能量不足以提供係統輸出的能量，VCC電dian壓ya會hui下xia降jiang，當dang電dian壓ya下xia降jiang到dao反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan集ji成cheng電dian路lu的de欠qian壓ya點dian時shi
，反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan集ji成cheng電dian路lu將jiang會hui全quan部bu關guan斷duan，等deng待dai重zhong啟qi，這zhe時shi係xi統tong進jin入ru打da嗝ge模mo式shi。如ru果guo反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan集ji成cheng電dian路lu的de工gong作zuo溫wen度du過guo高gao時shi，反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan集ji成cheng電dian路lu的de過guo溫wen保bao護hu會hui將jiang輸shu出chuSW關斷
，這時VCC電壓會持續下降
，一直下降到欠壓點電壓
，反激式開關電源集成電路關斷，等待重啟，反激式開關電源集成電路也會進入打嗝模式。

實驗數據及處理

根據圖l構成的應用電路
，1個單節鋰電池充電器的測試數據如表l、表2所示。圖3為電流的瞬態特性圖。

通過表1和表2的數據可知，該器件基本達到了設計標準，但仍存在以下問題：1)啟動電流偏大

；2)過壓電壓與啟動電壓太接近；3)工作頻率偏小，需要通過後續設計進行改進。

圖3：負載動態特性

典型的RCC所包含的元件數是同等線性電源的5～10倍
，雖然大部分元件都非常便宜，但由於絕對數量大
，所以設計和製造成本較高。元件數目越多，PCB走線就越複雜
，優化布局所需的時間也越長
，元件貼裝時發生誤差的可能性也越高。貼裝SMD元件還需要額外的製造步驟
，這樣會增加生產時間和成本。RCC的de性xing能neng取qu決jue於yu難nan以yi控kong製zhi的de寄ji生sheng元yuan件jian值zhi與yu大da量liang分fen立li元yuan件jian的de組zu合he公gong差cha之zhi間jian的de交jiao互hu作zuo用yong
，在zai製zhi造zao過guo程cheng中zhong需xu要yao持chi續xu監jian控kong和he調tiao整zheng，以yi使shi收shou益yi率lv保bao持chi在zai可ke接jie受shou的de水shui平ping
，所suo以yi必bi須xu設she計ji一yi種zhongRCC集成器件，才能有效提高RCC電路的優點。

本方案設計了器件內部結構包括依次連接的整流濾波電路
、轉換器和輸出電路，整流濾波電路與啟動電路相連接。整流濾波電路、轉換器和啟動電路分別與反激式開關電源集成電路相連接。器件進行了仿真和實際測試。測試結果表明，雖然存在“啟動電流偏大”等3個問題，但是該方案基本克服了分離式RCC方案的缺點
，而且效率大於65％，是目前較為理想的RCC開關電源供電裝置之一。