RCC 电路讨论
RCC变换器原理与技术应用
一、开关电源的自激振荡状态
北京理工大学李建峰
RCC(RINGING CHOKE CONVERTER)是一种非定频电源，在国内有很多场合应用。
220V市电压整流滤波电路产生的300V直流电压分两路输出：一路通过开关压器T1初级绕组加到开关管Q2的漏极（D极）；另一路通过启动电阻R1加到开关管Q2栅极（G极），使Q2导通。开关管Q2导通后，其集成电极流在开关变压器T1初级组上产生○1正、○2负的感应电动势。由于互感，T1正反馈绕组相应产生○3正、○4负的感应电动势。于是T1○3脚上的正脉冲电压通过C5、R8加到Q2的G极与源极（S极）之间，使Q2漏极电流进一步增大，于是开关管Q2在正反馈雪崩过程的作用下，迅速进入饱和状态。
开关管Q2在饱和期间，开关变压器T1次级绕组所接的整流滤波电路因感应电动势反相而截止，于是电能便以磁能的方式存储在T1初级绕组内部。由于正反馈雪崩过程时间极短，定时电容C5来不及充电（等效于短路）。在Q2进入饱和状态后，正反馈绕组上的感应电压对C5充电，随着C5充电的不断进行，其两端电位差升高。于是Q2以导通回路被切断，使Q2退出饱和状态。
开关管Q2退出饱和状态后，其内阻增大，导致漏极电流进一步下降。由于电感中的电流不能突变，于是开关变压器T1各个绕组的感应电动势反相，正反馈绕组○3端负的脉冲电压与定时电容C5所充的电压叠加后，使Q2迅速截止。
开关管Q2在截止期间，定时电容C5放电，以便为下一个正反馈电压（驱动电压）提供电路，保证开关管Q2能够再次进入饱和状态。同时，开关变压器T1初级绕组存储的能量耦合到次级绕组并通过整流管整流后，向滤波电容提供能量。
当初级绕组的能量下降到一定值时，根据电感中的电流不能突变的原理，初级绕组便产生一个反铅电动势，以抵抗电流的下降，该电流在T1初级绕组产生○1正、○2负的感应电动势。T1○3脚感生和正脉冲电压通过正反馈回路，使开关管Q2又重新导通。因此，开关电源电路便工作在自激振荡状态。
通过以上介绍可知，在自激振荡状态，开关管的导通时间由定时电容C5充电时间决定；
开关管截止时间，由C5放电时间决定。
在开关管Q2截止期间，开关变压器T1初级绕组存储的能量经次级绕组的耦合，二极管整流供负载。
二、LCD板用超薄型DC-DC变换器
中山航天电源有限公司俞鸿懿
1.间歇振荡器式变换器电路技术
(1)用间歇振荡器构成多输出
以往广泛使用的DC-DC变换器,采用内置包括驱动电路、振荡器、基准电压和比较器等功能的控制IC,通常是利用开关器件实现接通/断开，控制采用PWM技术。但是，对于要求小型化应用的DC-DC变换器，这种控制IC成为电路小型化和低价位化的障碍，必须另谋出路。
不使用控制IC的实现方法有自激式振铃扼流变换器RCC，这种方式不需要控制IC，然而，在变压器里需要原边、副边和反馈用3个线圈，即需要6个端点的高耦合度变压器。这种6端头的变压器很难实现低高度且小型化产品，而且在成本、外形结构和经济性等方面存在诸多问题，难以克服。
日本村田公司开发的DC-DC变换器,不用控制IC(而是利用自激方式)；它为LCD板开发的DC-DC变换器采用优化电路，仅用4端结构变压器，可以实现多个输出电压。这种4端结构的变压器与RCC方式里使用的变压器相比，在外形结构上可实现小型化。具有经济性,是适用于薄型LCD板的一种优化的小型且低封装高度的DC-DC变换器。因为该变换器使用间歇振荡的电路结构，故称为间歇振荡器变换器。详见图1所示的电路结构。
(2)电路特点
a）经济/高效率
作为DC-DC变换器的开关器件，通常即可用双极晶体管也可用 MOSFET晶体管。现主要是试图用于由1节干电池也可驱动的低电压电源，这种DC-DC变换器里的器件，适合于选用比MOSFET更低的电压可驱动的双极晶体管。而且，驱动电路采用双极晶体管驱动时，电路结构可大幅度简化，显得十分经济。
当采用双极晶体管时，与MOSFET不同之处在于使开关器件工作需要足够的驱动电流,这种驱动电流控制不好将导致大幅度降低变换器的效率。例如:恒定电流驱动方式，当负载很轻时，大量电流浪费无用，结果轻负载时变换器的效率很低。为此，专门开发出一种新的驱动电路，当负载电流大时，相应地调整开关器件的驱动电路，可实现高效率。这种新型驱动电路，随负载模式可自适应地调整到最佳状态。从轻负载到满负载,它都具有高效率。b）快速响应性
使用控制IC的DC-DC变换器，根据输出电流的大小，电抗线圈里流过的电流变动很大。例如，可以是不连续的电流跳变到连续的电流，因此，要求控制电路闭环增益大幅度变化。然而，间歇振荡器结构的DC-DC变换器，即使是输出电流由很小变到很大，经常流经电抗线圈里的电流变化较小，因此控制电路的闭环增益变化很小。结果对于输出电流的变动,可以快速响应。有对比试验证实间歇振荡器结构的DC-DC变换器能够快速响应。例如，同是输出0.2A的脉冲电流时，对于使用PWN-IC的DC-DC变换器，其输出端电压波动的峰值高达900mV。对于间歇振荡器结构的DC-DC变换器，其输出电压的波动范围竟然小到200mV。
2．提高效率的技术
(1)升压同步整流
当把输出电压变换成比输入电压低的电压时，称该变换器电路为降压型变换器电路。利用改进效率的MOSFET等构成的同步整流方法是比较普遍的。但是在把输出电压变换成比输
入电压高的升压型变换器里，一般仍然采用肖特基势垒二极管Sbd作为整流器件。采用二极管整流固然简单，只是管压降就能造成相当可观的损耗。例如一般肖特基二极管都有0.5V 电压降，为了提高效率，还是利用晶体管实现同步整流。由于是升压同步整流电路，其整流部分仅消耗0.1V电压降，损耗显著降低。
(2)备用时的高效率技术
当便携式设备处于备用时，DC-DC变换器的负载电流非常小，力求实现低功耗化。为了改进这时的DC-DC变换器效率，设法降低开关损耗，当处于备用状态时，仅要求DC-DC变换器输出很小的电流，可将工作模式切换成功耗节省模式(Power Save Mode)，以改善功耗,达到提高效率的目的。在间歇振荡器结构的变换器里，设计有Power Save Mode，明显地改善了备用时的效率。例如当输出电流仅为1mA时，无Power Save Mode的DC-DC变换器，其效率约为10%左右；有Power Save Mode的，备用时的效率不低于45%。
3．力求节省空间
(1)降低封装高度
近年来出现的笔记本PC机及便携式产品终端都是采用紧凑的装备结构，要求所用的DC-DC变换器必须具备很低的封装高度。为此，把又高又大的变压器嵌入DC-DC变换器基板，以便利用基板厚度吸收掉变压器一部分高度。当把DC-DC变换器装配到母板上时，采取倒扣式装配，DC-DC变换器的变压器部分嵌入母板，从而获得低高度的装配，其母板的装配高度仅为DC-DC变换器中的最高元件的高度(即变压器的封装高度)。
(2)小型化技术
由于从以往使用控制IC 的DC-DC变换器方案发展到如今的间歇振荡器结构的DC-DC变换器，电路规模可以大幅度缩小，从而使变换器的结构实现小型化。
三、满足高能效标准的低功率充电器与适配器设计
杭州动之源科技开发有限公司刘云
美国和欧盟都出台了多个低能耗标准，这些标准对无负载功耗以及最小活动模式效率作出了严格规定，对功率充电器与适配器的设计带来一定挑战。
在美国，各个州都实施了不同的能效规定，并通过增加其效率来减少这些设备的能耗。这些规定大多数均为非强制性的，且允许厂商用相应的标志(如美国的能源之星)来标记其产品满足这些要求。
美国加州能源委员会(CEC)最近推出了覆盖各种产品(包括电冰箱、照明及音视频产品等)的强制性能效标准。还包括一项用于单电压、外部AC-AC及AC-DC电源的标准。从2006年7月起，所有在加州销售的由单输出外部适配器供电的新产品均必须满足该强制性CEC标准。美国其他几个州也正在考虑采用此项标准。
该CEC标准规定了无负载功耗以及最小活动模式效率。所有这三项规定都根据电源的标称输出功率指标制定。必须满足的效率值并不是简单的全负载效率，而是分别在25%、50%、75%及100%额定输出功率上所测得的平均效率。这意味着，符合要求的电源必须在整个活动模式工作范围内高效率地工作。对于通用输入设计，必须在115VAC及230VAC两种输入上满足该标准。所有这些要求使得该项标准显得特别严格。
尽管开关电源比线性电源效率更高，但设计一种在其大部分活动模式范围内具有高效率及低无负载功耗的电源适配器仍极具挑战。
在功率低于50W时，回扫电路仍是一种最具成本效益的电路拓扑。回扫转换器的实现方法有多种，并比较材料成本、元件数、设计复杂性、整体效率及无负载功耗。
振铃扼流变换器(RCC)的材料成本似乎很有吸引力，但还必须考虑其整体系统成本。RCC 设计不仅最复杂而且很难进行可靠的大批量生产，且常常还伴有严重的良品率问题。高器件数要求采用通孔及表面贴装元件，从而增加了装配的时间及成本。最重要的是，RCC转换器
拥有较差的轻负载效率及较高的无负载功耗。随着RCC的负载减小，其开关频率升高，这会增加开关损耗并降低效率。要满足这些新要求，必须设计一种更加复杂的RCC，或其满负载效率必须很高以补偿在其他测试点上的低效率。在无负载情况下，启动电路(通常是一串与直流电压相连的高阻值电阻)中的损耗会减少电源中其他损耗的余量，这些因素都会极大地增加RCC解决方案的成本。
分立PWM控制器件及MOSFET方法可提供较佳的性能。很多控制器都拥有内置“猝发模式”(burst mode)，这种模式可通过降低平均开关频率来减少空载功耗。猝发模式一般仅在空载或极轻负载条件下才发生，因此围绕这些控制器而设计的解决方案在猝发模式开始前仍会出现较低的轻负载效率。此外，可能需要用极高满负载效率设计来弥补不佳的轻负载效率，但不可避免地会增加电源的器件成本。