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RCC詳細(xì)原理分析，與及其變壓器設(shè)計(jì)。

最好可以有波形圖附加說(shuō)明。: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-05-01

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RCC電路工作原理圖1.1.1 RCC工作基本原理圖下面說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用中RCC電路的工作過(guò)程。圖1.1.1給出實(shí)際應(yīng)用最多的RCC方式的基本電路圖。為簡(jiǎn)化穩(wěn)態(tài)分析，可做如下近似: (1)、忽略變壓器漏感對(duì)主管的集射極電壓的影響，實(shí)際使用時(shí)需要RCD箝位; (2)、主電路輸出電容足夠大，輸出繞組電壓箝位于輸出電壓; (3)、穩(wěn)態(tài)時(shí)電容上的電壓保持不變; (4)、穩(wěn)態(tài)時(shí)電阻的作用可以忽略。1.1.1電路的起動(dòng) 接通輸入電源后，電流通過(guò)電阻流向開(kāi)關(guān)晶體管的基極，導(dǎo)通，稱(chēng)為起動(dòng)電流。在RCC方式中，晶體管的集電極必然由零開(kāi)始逐漸增加，如圖1.1.2所示。因此應(yīng)盡量小一點(diǎn)。圖1.1.2 晶體管的電流波形此時(shí)變壓器的次級(jí)繞組處于短路狀態(tài)，從輸入一側(cè)看來(lái)，電流全部流進(jìn)線圈，電阻稱(chēng)為起動(dòng)電阻。1.1.2開(kāi)關(guān)晶體管處于ON狀態(tài)時(shí) 一旦進(jìn)入ON狀態(tài)，輸入電壓將加在變壓器的初級(jí)繞組上。由在數(shù)比可知，基極線圈上產(chǎn)生的電壓為該電壓與導(dǎo)通極性相同，因此將維持的導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)基極電流是連續(xù)的穩(wěn)定電流。設(shè)晶體管的基極-發(fā)射極間的電壓,二極管的正向電壓為,則可表示為但是，從圖1.1.3可知，的集電極電流為一次單調(diào)增函數(shù)，經(jīng)過(guò)某一斷時(shí)間后達(dá)到，集電極電流與直流電流放大倍數(shù)之間將呈現(xiàn)如下關(guān)系: 即在上述公式成立的條件下才能維持ON狀態(tài)。在基極電流不足的區(qū)域，集電極電壓由飽和區(qū)域向不飽和區(qū)域的轉(zhuǎn)移。于是，線圈的電壓下降，導(dǎo)致線圈的感應(yīng)電壓也隨之降低，基極電流進(jìn)一步減小。圖1.1.3 RCC方式的開(kāi)關(guān)動(dòng)作因此的基極電流不足狀態(tài)不斷加深，迅速轉(zhuǎn)至OFF狀態(tài)。1.1.3晶體管處于OFF狀態(tài)時(shí) 如果晶體管處于OFF狀態(tài)，變壓器各個(gè)繞組將產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，次級(jí)繞組使導(dǎo)通，電流流過(guò)負(fù)載，經(jīng)過(guò)某一時(shí)間后，變壓器能量釋放完畢，電流變?yōu)?.但是，此時(shí)繞組上還有極少量殘留的能量，這部分能量再一次返回，使基極繞組產(chǎn)生電壓，再次ON，晶體管繼續(xù)重復(fù)前面的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。圖1.1.4給出各個(gè)部分的動(dòng)作波形。圖1.1.4 RCC方式的動(dòng)作波形1.2輸出電壓穩(wěn)定的問(wèn)題 RCC方式的穩(wěn)壓器是通過(guò)反向電動(dòng)勢(shì)使次級(jí)的二極管導(dǎo)通向負(fù)載提供功率的。因此，單位時(shí)間內(nèi)變壓器存儲(chǔ)的能量與輸出功率相等，設(shè) 變壓器初級(jí)電感為,有因此，欲使輸出電壓穩(wěn)定，頻率f最好隨晶體管的ON時(shí)間變化而變化。圖1.2.1所示，要使晶體管OFF，對(duì)于集電極電流而言，只要基極電流不足即可，既然如此，那么只要阻止來(lái)自變壓器的驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)的基極，讓它從旁路流過(guò)即可。這就是連接穩(wěn)壓二極管的目的。圖1.2.1 RCC方式穩(wěn)壓原理圖的陽(yáng)極與電容器的陰極相連。在 OFF期間，線圈通過(guò)導(dǎo)通的為充電，的電壓變?yōu)樨?fù)電壓，的電壓為: 于是齊納二極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電流從它所形成的旁路流過(guò)，進(jìn)而使 OFF。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，由于輸出電壓上升，那么圖1中的端電壓也隨輸出電壓成正比上升。即在的OFF期間內(nèi)，變壓器存儲(chǔ)的能量向負(fù)載釋放，即使存在負(fù)電源，的充電電流和次級(jí)電流也會(huì)同時(shí)流動(dòng)。此間線圈和線圈的電壓值分別與匝數(shù)比成正比,即式中:、分別為、的正向電壓降。反之也可改變使隨之改變。假設(shè)的端電壓上升，那么與陰極相連的齊納二極管導(dǎo)通，于是的流過(guò)旁路，基極中沒(méi)有電流。因此，此時(shí) OFF。從電壓之間的關(guān)系來(lái)分析，的齊納電壓為: 因此由與即可確定輸出電壓。即輸出電壓為若忽略、和，則與成正比，且輸出電壓的精度有電壓的精度確定 1.3振蕩占空比的計(jì)算為了能更好地掌握RCC方式的工作原理，下面推導(dǎo)占空比D的計(jì)算公式。在圖6中，設(shè)流過(guò)初級(jí)繞組的電流為，變壓器的電感，則有圖1.3.1 等價(jià)電路當(dāng)時(shí)，電流取得最大值: 再由變壓器的基本原理，求得次級(jí)電路的最大電流值為: 次級(jí)電流從開(kāi)始以的比率減小，因而，求得其瞬間值為: 這里RCC方式的初始條件為，則有將式中的帶入上式，求得為: 于是求得占空比D為: 將帶入上式得到更為使用的公式，即1.4振蕩頻率的計(jì)算下面求振蕩頻率。由變壓器初級(jí)、次級(jí)功率相等的條件得到由上式，求得為: 將上式變形，求得振蕩頻率f為: 將帶入上式整理，得由上述占空比及振蕩頻率的公式，可以進(jìn)一步了解RCC方式的基本工作原理:(1)、占空比D與輸入電壓成反比，即隨輸入電壓的增加，縮短，而不變;(2)、負(fù)載電流對(duì)占空比沒(méi)有影響;(3)、占空比D隨變壓器初級(jí)線圈電感的增加而增加，而隨次級(jí)電感的增加而減小;(4)、振蕩頻率f隨輸入電壓的升高而上升，與負(fù)載電流成反比;(5)、振蕩頻率f隨、的增加而降低。上面的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際電路的測(cè)試結(jié)果幾乎一致。1.5變壓器的設(shè)計(jì)方法開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中，變壓器的設(shè)計(jì)是要點(diǎn)之一，它的所有動(dòng)作與特性幾乎都取決于變壓器的設(shè)計(jì)。特別是對(duì)于RCC電路，甚至連振蕩頻率都是由變壓器決定的。1.5.1初級(jí)繞組的求法首先，求初級(jí)繞組的匝數(shù)。在R CC方式中，因?yàn)榇磐ㄔ诖判綛-H曲線的上下半?yún)^(qū)都有變化，因此匝數(shù)的計(jì)算公式如下: 式中:為線圈的外加電壓;為磁芯的磁通密度;為磁芯的有效截面積。磁芯通常采用鐵氧體材料，但是其最大磁通密度受溫度影響而發(fā)生變化。因此，必須根據(jù)實(shí)際工作條件，從特征表中求得。下面計(jì)算電感值，并按最低輸入電壓的占空比D來(lái)計(jì)算。如圖1.5.1所示，為三角波，設(shè)功率裝換效率為、輸出功率為、輸入電壓最小值為初級(jí)電流的平均值為，則初級(jí)電流的最大值為圖1.5.1 變壓器中線圈的電流波形求得初級(jí)繞組所必須電感為: 1.5.2其他線圈的求法次級(jí)電流的峰值與輸出電流的關(guān)系為: 那么次級(jí)繞組的電感為: 求得次級(jí)繞組的匝數(shù) 式中:為次級(jí)整流二極管的正向壓降。然后來(lái)求基極繞組的匝數(shù).由的條件有:: 回答者：網(wǎng)友

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