手把手教你RCC電源變壓器設(shè)計(jì)方法

RCC電路對于電源設(shè)計(jì)來說非常常見，也極其重要。說到RCC電路，可以根據(jù)功率管的不同分為兩種：一是用三極管制作；另一種是用MOS 管。兩者的差別在于電路會稍有不同，但原理相同。三極管是一個電流控制的電流源，如果基極電流為Ib，則其極電即為此IB 值乘以一個放大倍數(shù)；而MOS 屬電壓控制型電流源，也就是允許流過的最大集電極電流是由GS 極的電壓值決定的，相應(yīng)的，三極管做成的 RCC電路是通過控制其基極電流來控制最大集電極電流(原邊峰值電流)來調(diào)節(jié)輸出能量大小(調(diào)節(jié)輸出電壓)，而MOS管是通過調(diào)節(jié)GS 極之間的電壓來控制其原邊峰值電流。

請看上圖，是一個典型的用MOS管做的RCC電路。下面根據(jù)自己的理解來分析一下此電路的工作過程：

1、啟動：當(dāng)開啟電源后，高壓通過RST，經(jīng)過MOS的GS極，再經(jīng)過RS，注入基極電流，因?yàn)镸OS的GS 極之間有結(jié)電容，因此GS極電壓升高，GS導(dǎo)通，RS 的上側(cè)會對地產(chǎn)生一個電壓，此電壓通過RF，給Q1基極注入電流。因MOS正在導(dǎo)通中，所以NS2的同名端感興出一個正電壓來，這個電壓通過RL2，D2，RZCD，CZCD，再到Q1極電極，因RS給Q1已經(jīng)注入基極電流，Q1導(dǎo)通。

2、 將VG電壓拉下，MOS 關(guān)閉。MOS關(guān)閉電壓反激， NS2同名端電壓被拉到0，即為地電壓，因RCD上端為地電壓，所以此時(shí)Q1的極電極電壓為負(fù)，便快速的給MOS的GS極的結(jié)電容放電。加速了MOS的關(guān) 閉。同時(shí)反激能量通過NS1傳給負(fù)載，于是次級建立起輸出電壓，次級控制電路亦開始起作用。當(dāng)變壓器儲存能量放完后，NS2 兩端電壓消失，CO2 已經(jīng)儲能，其上端會有一個電壓，此電壓通過 NS2 繞組，RZCD，CZCD，Q1集電極，使得 Q1上電壓上升，即又給GS加上一個電壓，于是又開始起振。

3、以上便是RCC電路的啟動過程，再說一 下其穩(wěn)壓過程，在一定的輸入電壓下，一定的輸出負(fù)載下，其光耦電流應(yīng)該是一個恒定值，光敏三極管的上端是由電容CO2維持的一個恒定電壓，此電壓通過光敏 三極管，RA給Q1 基極注入電流。Q1的基極電流，決定了流過其極電極的電流。假如輸入電壓不變，MOS 在導(dǎo)通時(shí)候，RCD上端(即NS2 同名端-)，此時(shí)此點(diǎn)電壓值為 VIN.NS2/NP+C02，只要輸入電壓值不變，導(dǎo)通時(shí)此點(diǎn)電壓值即是這么多，不會變；而Q1 上端的電壓是由流過Q1的電流決定，其電壓等于RCD上端電壓減去 RL2、RCD、D2、RZCD、CZCD的壓降，當(dāng)副邊的負(fù)載變輕時(shí)候，流過光耦電流變大,即注入基極電流變大，極電極電流變大，以上四個元件的壓降也 變大，所以Q1是的電壓變小，于是原邊峰值電流變上，減小能量輸入達(dá)到電壓穩(wěn)定；當(dāng)原邊輸入電壓升高的時(shí)候，NS2同名端電壓升高，此時(shí)若光耦電流不變， 則Q1的電壓會上升，能量會增加，輸出電壓升高，此時(shí)光耦電流就會變大，進(jìn)而形成一系列自動調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)原邊峰值電流，使輸出電壓保持穩(wěn)定。通過以上分析，我們不難看出，RCC電路與反激電路的區(qū)別歸結(jié)如下：

1、RCC電路的頻率是變化的，而反激電路的頻率是固定的，當(dāng)負(fù)載變重時(shí)，RCC 電路的頻率變小，周期變長；

2、RCC 電路，始終工作在臨界導(dǎo)通模式，其不會出現(xiàn)反激式電流的連續(xù)模式，即其原邊電流始終都是一個三角波形，而不會出現(xiàn)梯形波；

3、RCC 電路調(diào)節(jié)電壓輸入的方式就是通過控制原邊的峰值電流來實(shí)現(xiàn)的，而不是占空比，其占空比是由原邊輸入電壓和輸出電壓而定。

設(shè)計(jì)一款RCC變壓器，首先要知道輸入電壓，比方說，寬電壓 90V 至 264V 交流；輸出規(guī)格，12V1A；以及所選的磁芯橫截面積，本文選用了EF20磁芯，面積為30平方毫。有了以上條件，根據(jù)以上電路就可以來設(shè)計(jì)RCC電路變壓器。

1、根據(jù)輸入條件，確定輸入最低直流電壓，因?yàn)檩斎胱畹偷慕涣麟妷菏?90V，經(jīng)過整流濾波，再考慮其電壓波動，可取輸入最低直流電壓VIN 為90V；

2、根據(jù)開關(guān)管的類型及其它條件，選取一個低壓滿載時(shí)的最低頻率(即最大周期)，不妨可取一個最長導(dǎo)通時(shí)間，并且自己設(shè)定占空比，這一步非常重要，在此選定此款電路最大周期為17US，而導(dǎo)通時(shí)間為8US，關(guān)斷時(shí)間為 9US；

3、 計(jì)算原邊峰值電流，首先估算一個效率，然后由輸出功率和此估算效率得出輸入功率，近而得出輸入平均電流，此款輸出12W，估計(jì)效率為0.8，則輸入功率為 15W，輸入平均電流為15/90為 0.16A，然后根據(jù)占空比算出峰值電流，公式為 IP=IAVG/D(1-0.5)，而IP、IAVG分別是峰值電流和平均值電流，此處平均電流為0.16A，D為0.47，所以峰值電流為0.69A， 根據(jù)此值可設(shè)定 RS 值，一般的三極管VBE 約為0.6V，所以RS=0.6/IP，此例約為0.86R，實(shí)際可選一個比此電阻略小的值，此電阻阻值便限制了最大的輸出功率。綜合以上兩點(diǎn)，詳細(xì)圖如 下圖：

其實(shí)，一個RCC變壓器的設(shè)定，其關(guān)鍵就是這個原邊電流波形的設(shè)定；而此電流波形可用示波器觀察到，將示波器高壓端夾在RS上端即可，再根據(jù)原邊平均值電流計(jì)算原邊峰值電流的公式。