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手把手教你RCC电源变压器设计方法

  来说非常常见,也极其重要。说到RCC电路,可以根据功率管的不同分为两种:一是用制作;另一种是用MOS 管。两者的差别在于电路会稍有不同,但原理相同。三极管是一个电流控制的电流源,如果基极电流为Ib,则其极电即为此IB 值乘以一个放大倍数;而MOS 属电压控制型电流源,也就是允许流过的最大集电极电流是由GS 极的电压值决定的,相应的,三极管做成的 RCC电路是通过控制其基极电流来控制最大集电极电流(原边峰值电流)来调节输出能量大小(调节输出电压),而MOS管是通过调节GS 极之间的电压来控制其原边峰值电流。

  请看上图,是一个典型的用MOS管做的RCC电路。下面根据自己的理解来分析一下此电路的工作过程:

  1、启动:当开启电源后,高压通过RST,经过MOS的GS极,再经过RS,注入基极电流,因为MOS的GS 极之间有结电容,因此GS极电压升高,GS导通,RS 的上侧会对地产生一个电压,此电压通过RF,给Q1基极注入电流。因MOS正在导通中,所以NS2的同名端感兴出一个正电压来,这个电压通过RL2,D2,RZCD,CZCD,再到Q1极电极,因RS给Q1已经注入基极电流,Q1导通。

  2、 将VG电压拉下,MOS 关闭。MOS关闭电压反激, NS2同名端电压被拉到0,即为地电压,因RCD上端为地电压,所以此时Q1的极电极电压为负,便快速的给MOS的GS极的结电容放电。加速了MOS的关 闭。同时反激能量通过NS1传给负载,于是次级建立起输出电压,次级控制电路亦开始起作用。当变压器储存能量放完后,NS2 两端电压消失,CO2 已经储能,其上端会有一个电压,此电压通过 NS2 绕组,RZCD,CZCD,Q1集电极,使得 Q1上电压上升,即又给GS加上一个电压,于是又开始起振。

  3、以上便是RCC电路的启动过程,再说一 下其稳压过程,在一定的输入电压下,一定的输出负载下,其光耦电流应该是一个恒定值,光敏三极管的上端是由电容CO2维持的一个恒定电压,此电压通过光敏 三极管,RA给Q1 基极注入电流。Q1的基极电流,决定了流过其极电极的电流。假如输入电压不变,MOS 在导通时候,RCD上端(即NS2 同名端-),此时此点电压值为 VIN.NS2/NP+C02,只要输入电压值不变,导通时此点电压值即是这么多,不会变;而Q1 上端的电压是由流过Q1的电流决定,其电压等于RCD上端电压减去 RL2、RCD、D2、RZCD、CZCD的压降,当副边的负载变轻时候,流过光耦电流变大,即注入基极电流变大,极电极电流变大,以上四个元件的压降也 变大,所以Q1是的电压变小,于是原边峰值电流变上,西门子 变压器减小能量输入达到电压稳定;当原边输入电压升高的时候,NS2同名端电压升高,此时若光耦电流不变, 则Q1的电压会上升,能量会增加,输出电压升高,此时光耦电流就会变大,进而形成一系列自动调节,从而调节原边峰值电流,使输出电压保持稳定。通过以上分析,我们不难看出,RCC电路与反激电路的区别归结如下:

  1、RCC电路的频率是变化的,而反激电路的频率是固定的,当负载变重时,RCC 电路的频率变小,周期变长;

  2、RCC 电路,始终工作在临界导通模式,其不会出现反激式电流的连续模式,即其原边电流始终都是一个三角波形,西门子 变压器而不会出现梯形波;

  3、RCC 电路调节电压输入的方式就是通过控制原边的峰值电流来实现的,而不是占空比,其占空比是由原边输入电压和输出电压而定。

  设计一款RCC变压器,首先要知道输入电压,比方说,宽电压 90V 至 264V 交流;输出规格,12V1A;以及所选的磁芯横截面积,本文选用了EF20磁芯,面积为30平方毫。有了以上条件,根据以上电路就可以来设计RCC电路变压器。

  1、根据输入条件,确定输入最低直流电压,因为输入最低的交流电压是 90V,经过整流滤波,再考虑其电压波动,可取输入最低直流电压VIN 为90V;

  2、根据开关管的类型及其它条件,选取一个低压满载时的最低频率(即最大周期),不妨可取一个最长导通时间,并且自己设定占空比,这一步非常重要,在此选定此款电路最大周期为17US,而导通时间为8US,关断时间为 9US;

  3、 计算原边峰值电流,首先估算一个效率,然后由输出功率和此估算效率得出输入功率,近而得出输入平均电流,此款输出12W,估计效率为0.8,则输入功率为 15W,输入平均电流为15/90为 0.16A,然后根据占空比算出峰值电流,公式为 IP=IAVG/D(1-0.5),而IP、IAVG分别是峰值电流和平均值电流,此处平均电流为0.16A,D为0.47,所以峰值电流为0.69A, 根据此值可设定 RS 值,一般的三极管VBE 约为0.6V,所以RS=0.6/IP,此例约为0.86R,实际可选一个比此电阻略小的值,此电阻阻值便限制了最大的输出功率。综合以上两点,详细图如 下图:

  其实,一个RCC变压器的设定,其关键就是这个原边电流波形的设定;而此电流波形可用示波器观察到,将示波器高压端夹在RS上端即可,再根据原边平均值电流计算原边峰值电流的公式。

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