毕业设计（论文）报告纸
1.2输出电压稳定的问题
RCC方式的稳压器是通过反向电动势使次级的二极管导通向负载提供功率的。因此，单位时间内变压器存储的能量与输出功率相等，设 变压器初级电感为LP,有
VIN1?LP?(?ton)2?f?VO?IO (4) 2L1因此，欲使输出电压VO稳定，频率f最好随晶体管的ON时间变化而变化。 图1.5所示，要使晶体管OFF，对于集电极电流而言，只要基极电流不足即可，既然如此，那么只要阻止来自变压器VB的驱动电流流过Tr1的基极，让它从旁路流过即可。这就是连接稳压二极管的目的。
图1.5 RCC方式稳压原理图
DZ的阳极与电容器C2的阴极相连。在Tr1 OFF期间，NB线圈通过导通的D3为C2充电，C2的电压变为负电压，C2的电压VC为：
VC?VZ?VBE (5)
于是齐纳二极管DZ导通，驱动电流从它所形成的旁路流过，进而使Tr1 OFF。 经过一段时间后，由于输出电压上升，那么图1.1中C2的端电压VC也随输出电压
VO成正比上升。即在Tr1的OFF期间内，变压器存储的能量向负载释放，即使存在负电源，D3?C2的充电电流和次级电流IS也会同时流动。此间NB线圈和NS线圈的电
共 37 页 第 7页
毕业设计（论文）报告纸
压值分别与匝数比成正比,即
VC?NB(VO?VF4)?VF3 (6) NS式中：VF3、VF4分别为D3、D4的正向电压降。反之也可改变VC使VO随之改变。 假设VC的端电压上升，那么与阴极相连的齐纳二极管DZ导通，于是Tr1的IB流过旁路DZ，基极中没有电流。因此，此时Tr1 OFF。从电压之间的关系来分析，DZ的齐纳电压VZ为：
VZ?VC?VBE (7)
因此由VZ与NS/NB即可确定输出电压VO。 即输出电压为
NS?(VZ?VB?VF3)?VF4 (8) VO?NB若忽略VBE、VF4和VF3，则VO与VZ成正比，且输出电压的精度由电压VZ的精度确定。
1.3振荡占空比的计算
为了能更好地掌握RCC方式的工作原理，下面推导占空比D的计算公式。 在图1.6中，设流过初级绕组NP的电流为i1，变压器的电感LP，则有
i1?V1?t (9) Lp
共 37 页 第 8页
毕业设计（论文）报告纸
图1.6 等价电路
当t?ton时，电流取得最大值i1p：
i1pV1?ton (10)
Lp再由变压器的基本原理，求得次级电路的最大电流值i2p为：
i2p?NPNV?i1p?P?1ton (11) NSNSLp 次级电流从i2p开始以
V2的比率减小，因而，求得其瞬间值为: LS
i2?NPV1V?ton?2?t (12) NSLpLS 这里RCC方式的初始条件为
t?toff,i2?0，则有
NPV1V?ton?2?toff?0 (13) NSLpLS 将i1p式中的ton带入上式，求得toff为：
NPV1LSLPNPLS????i1p???i1p (14) toff?NSLpV2V1NSV2 于是求得占空比D为:
共 37 页 第 9页
毕业设计（论文）报告纸
D?tonton?toff?LP?i?V?1pV2LP?1??? (15)
???LS?i?LP?i??NPV2LP?V1LS?V?1p???1pNS??1????V2?将
V1?VIN?VCE(sat) (16)
V2?VO?VF (17)
带入上式得到更为使用的公式，即
D?(VO?VF)LP(VO?VF)LP?(VIN?VCE(sat))LS (18)
1.4振荡频率的计算
下面求振荡频率。由变压器初级、次级功率相等的条件得到
1LP?i1p2?f?Io?V2 (19) 2 由上式，求得i1p为：
i1p?2Io?Vo (20)
LP?f 将上式变形，求得振荡频率f为：
f?111??ton?toff?LP?i?(LS)?i?LP?i??NP???LS?i (21)
?V?1p?1p?N??V?1pV22p??1??V1?S??2?? 将i1p带入上式整理，得
f?2IoLPV2?2V2V1LPLS?LSV1?V1V22222??VV1?12????2Io?V2LP?V1LS??2 (22)
由上述占空比及振荡频率的公式，可以进一步了解RCC方式的基本工作原理： （1）、占空比D与输入电压成反比，即随输入电压的增加，ton缩短，而toff不变；
共 37 页 第 10页
毕业设计（论文）报告纸
（2）、负载电流对占空比没有影响；
（3）、占空比D随变压器初级线圈电感Lp 的增加而增加，而随次级电感Ls的增加而减小；
（4）、振荡频率f随输入电压的升高而上升，与负载电流Io成反比；
（5）、振荡频率f随Lp、Ls的增加而降低。
上面的计算结果与实际电路的测试结果几乎一致。
1.5变压器的设计方法
开关稳压器中，变压器的设计是要点之一，它的所有动作与特性几乎都取决于变压器的设计。特别是 对于RCC电路，甚至连振荡频率都是由变压器决定的。 1.5.1初级绕组的求法
首先，求初级绕组的匝数。在R CC方式中，因为磁通在磁芯B-H曲线的上下半区都有变化，因此匝数的计算公式如下：
VIN?108 (23) NP?2?B?Ae?f式中：VIN为NP线圈的外加电压；?B为磁芯的磁通密度；Ae为磁芯的有效截面积。
磁芯通常采用铁氧体材料，但是其最大磁通密度Bm受温度影响而发生变化。因此，必须根据实际工作条件，从特征表中求得Bm。
下面计算电感值，并按最低输入电压的占空比D来计算。如图1.7所示，i1为三角波，设功率装换效率为?、输出功率为P输入电压最小值为VIN(min)初级电流的平均值o、为i1(ave)，则初级电流的最大值为
i1P?2?i1(ave)D?2?PO (24)
D??VIN(min)
共 37 页 第 11页