一种自激式反激变换器的分析和设计.pdf

自激式反激变换器，也称为RCC电路（ringing choke converter），是一种在开关稳压电源中广泛使用的电路结构。它因结构简单、成本低廉而被广泛应用于小功率（100W以下）开关稳压电源的设计中。RCC电路的特点在于它不需要外部时钟，可以通过变压器和开关晶体管自行振荡，利用少数几个分立元件就能实现高效的输出性能。这类变换器的工作原理和设计方法是我们接下来要探讨的重点。 RCC电路作为一种反激变换器，其工作原理基于变压器磁通的持续性。当开关晶体管导通时，变压器初级绕组中储存能量；当开关管关闭时，变压器次级绕组中的电感会感应出电压，用于给负载提供能量。这个过程中，能量的转移是在开关晶体管导通与截止之间进行的，因而RCC变换器工作在边界连续状态（DCM/CCM），采用峰值电流控制模式。由于其原边电流上升斜率受输入电压影响，工作频率和占空比都会因输入电压和输出电流的变化而变化。 RCC电路的工作过程可以具体描述如下： 1. 当接通输入电源后，起动电流gi通过电阻gR流向开关晶体管1Q的基极，使之导通。此时，输入电压加在变压器初级绕组上，变压器的次级绕组感应出反向电压，使整流二极管2D截止，不产生电流。随着晶体管1Q集电极电流CI的增长，一旦超过基极电流BI的特定值，开关晶体管将退出饱和状态，驱动电流减小，导致晶体管迅速截止。 2. 当晶体管截止时，由于磁通连续性原理，变压器初级绕组产生的反向电压使次级绕组中的整流二极管导通，电感存储的能量通过二极管供给输出端。随着电流下降，直到最终整流二极管关闭，完成一次开关周期。 3. 为了实现稳压，RCC电路利用了反馈机制。如果输出电压高于设定值，开关晶体管会提前关闭，导致峰值电流减小，反激变压器储能减少，输出电压降低；反之，如果输出电压低于设定值，开关晶体管会延迟关闭，峰值电流增大，储能增加，输出电压升高，这样就实现了输出电压的稳压调整。 4. 通过稳压管ZD实现的反馈回路非常关键。在晶体管关闭期间，稳压管ZD与电容器3C相连。输出电压的升高会导致电容器3C上的电压也随之升高，从而使得稳压管ZD导通，分流基极驱动电流，使得晶体管关闭。通过这种方式，可以通过改变变压器线圈的匝比来调整输出电压。 在设计RCC电路时，需要考虑的因素包括变压器的设计、开关晶体管的选择、稳压管ZD的配置以及输入和输出滤波器的设计等。此外，对于电路的优化也十分重要，比如减少开关管导通和截止时的损耗、提高整流二极管的效率、以及降低静态功耗等。 总结来说，RCC电路在小功率开关稳压电源领域中因其简单性和成本效益占据了一席之地。尽管其为非固定周期的振荡形式，但在控制输出电压的稳定性方面表现良好。设计者需要深入理解其工作原理和参数对性能的影响，才能设计出既高效又可靠的电源转换器。