手把手教你RCC电源变压器设计方法

RCC电路对于电源设计来说非常常见，也极其重要。说到RCC电路，可以根据功率管的不同分为两种：一是用三极管制作；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，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，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。