怎么规划一款开关电源？哪款改换器合适规划中小功率的开关电源？本文就介绍一种运用频率核算法规划RCC式开关电源的办法。
RCC电路原理简略，由开关变压器和主开关管谐振发生振动，副开关管能够调理占空比，以此调理输出电压。可是RCC电源的占空比、作业频率随运用环境和内部参数的改动而改动，使得开关管操控极的电流驱动波形难以确认，给器材参数选定，尤其是变压器的规划带来困难。传统规划主要有诺模图法和磁芯面积乘积AP核算校验法。这两种办法在定频率计算中较有用，但若不知道频率，将不能用以上两种办法规划。传统的办法是给RCC电源预设一频率，然后规划变压器。但因变压器参数直接影响到电源的作业频率，所规划的变压器作业频率常常与预设频率相差太大而不能正常作业；电源参数需屡次重复规划，导致初期规划核算量大，并且该“凑集法”在后期调试中，实践频率很难与理论值符合，导致电源不能作业在规划的最佳状况。
本文推导出频率核算公式，并得出频率与输入电压成正比，与负载电流、初、次级电感量成反比。在确认的输入电压和已知的最大输出功率下，根据电源给定的输入电压、输出电压、额外作业频率和占空比直接求取变压器的初、次级匝数，一次规划就能确认变压器一切参数，处理了高频变压器规划中需求重复规划与验证的问题。根据该办法规划了一台5V／10A的开关电源，并对电源的作业频率、占空比等参数进行了验证。
1 RCC原理
1．1 RCC原理
电路如图1，上电后，C3两头电压使电流经起振电阻R1，R2，唆使主开关管Q1导通，跟着Q1导通，经由反应电感T1的反应信号加强对Q1操控极正向驱动，使Q1敏捷导通。因感应电动势与电流改动率成正比，当变压器初级电流最大(饱满导通)时，T1’两头电压为0，Q1退出饱满状况开端关断。此刻，T1’感生反向电动势，加快Q1关断，一起饱满状况R4两头电压唆使Q2注册，并将Q1操控极短路，使Q1关断，经起振电阻R1，R2从头使Q1导通，依此循环。RCC电路一直作业在临界导通形式，不会呈现反激改换中的接连能量传递形式，其初级电流一直都是一个锯齿形三角波形，而不会呈现梯形波。RCC电路调理电压的输入办法是经过操控初级峰值电流来完成的。
1．2自振动频率核算
若变压器T1的初级、次级电流为i1，i2，电压为u1，u2，匝数为N1，N2，电感量为L1，L2，剖析变压器初级电感，由电磁感应规律知，在导通时刻△t下有以下联系：
由式(8)可知，占空比与变压器初级电感量L1成正比，与输入电压u1、次级电感量L2成反比，占空比不受初、次级电流改动的影响。
抱负状况下变压器的输入输出能量持平：
由式(10)可知，振动频率f随u1的升高而升高，随输出电流i2、初次级电感量L1，L2的增大而减小。根据式(8)，式(10)，可确认变压器的初、次级电感L1，L2，它们是查验电源能否到达规划要求的重要参阅。
2 规划实例
根据频率核算法规划了一个50 W的RCC开关电源，其原理图如图2所示。为了图面明晰，图中未画出工频滤波和整流电路。该电源选用典型RCC拓扑结构，其整流、滤波、缓冲吸收电路、电压负反应电路、过流操控的规划可参照文献。
2．1挑选磁芯
所规划的电源最大输出功率为Pout=50W，所需的输入功率Pin=Pout／η，估计功率为0．8，以时变压器能承载的最大功率应不小于62．5 W。若规划的电源最低作业频率不低于50 kHz，查磁芯参数表知，EE30磁芯在50 kHz时最大输出功率为64 W，能满意所需功率的要求，其磁芯有用截面积Ae=109mm2。
2．2求初、次级匝数
自激反激式变压器匝数N的核算公式为：
式中：输出电压u2=5．7V(含整流管压降0．7V)，若答应磁芯作业磁通密度Bw≤120mT，将Bw代入式(11)得N2≥4．35，则取整为5匝。
因为变压器的输入／输出能量持平：
因为次级最大均匀电流为10 A，规划占空比D为0．3，则输出瞬时极限电流I2max=28．57 A，由式(6)解出次级电感量L2=2．45μH。同理能够得出初级极限电流Imax=1．34A，初级电感量L1=1．39mH。由式(4)知N1=106。
2．3选定线径
漆包线电流密度J=4 A／mm2，则线径为：
相应可得初次级绕组线径分别为：φ1=0．253 mm，φ2=1．784 mm。对照GB(国标)线径表，取挨近且不小于核算值的初级线径为0．28 mm，次级线径为1．25mm，两股并绕。
2．4磁芯窗口空间校验
线圈所占窗口面积为：
查相应磁芯参数表知，EE30磁芯的窗口面积Aw=73．35 mm2，若窗口运用系数取引荐经验值0．4，则0．4Aw=29．34 mm2>Aw1，磁芯空间能够容下绕组。
2．5气隙核算
为了有用避免磁芯磁饱满，RCC式开关电源高频变压器应在磁芯中刺进气隙，使磁芯的导磁率下降。气隙Lg的核算公式为：
式中：μ0为真空中磁导率，一切量均为已知。核算得Lg=1．26 mm。因为磁芯为EE型对称装置，磁芯气隙均分到磁芯所留空地中，EE30磁芯装置时，需求保存Lg／2=0．63mm的空隙。变压器的主要参数如表1所示。
3 试验成果及剖析
输出电流为10 A时初级电流i1和次级电压u2如图3所示。从数字示波器的波形能够看出，此刻的占空比D为0．31，与设定的占空比相差3．33％，频率f为47．6 kHz，与设定频率相差3．93％。这是因为高频变压器次级线圈取整引起的，经过调理磁芯气隙能够简捷调理变压器初、次级线圈的电感值，使各项目标与理论值相符合。因差错不大，该规划中没有做此调整。
选用自耦变压器调压，测得在母线电压下降为250 V，次级电流坚持10 A时次级电压如图4所示。
此刻的占空比D为0．36，频率f为40 kHz，阐明RCC变压器作业占空比随输入电压的减小而增大，作业频率随输入电压的减小而减小。将u1=250 V代入占空比核算式(8)和频率核算式(10)，求解得出D=0．343，f=40．7 kHz，实践作业占空比与理论值相差5．56％，作业频率与理论值相差1．72％。输入直流电压为300 V，输出电流为5 A时，变压器次级线圈电压如图5所示。
此刻的占空比D为0．3，频率f为100 kHz，阐明当改动输出电流值时，电源的作业占空比并没有发生改动，占空比与输出电流巨细没有联系。而作业频率随输出电流的减小而线性增大。将io=5 A代入占空比核算式(8)及频率核算式(10)，求解得出D=0．3，f=92 kHz，作业频率与理论值相差8．69％。4 结语
RCC电路经过变压器初级线圈与开关管谐振发生自振动，在输入电压和负载一守时，振动频率受初、次级电感量的影响较大。因RCC作业频率可变，而过低频率将导致磁芯磁饱满，因而规划RCC变压器时有必要留有气隙，以增大磁阻，避免磁芯饱满。与一般变压器作业办法不必，RCC变压器初、次级线圈相当于储能电感，加之变压器磁芯安装预留气隙发生的漏感以及缓冲网络引发的损耗，不能简略用初级的压匝比求次级匝数。为此，本文提出了一种用于RCC开关电源规划的频率核算验证办法，能够根据变压器的输入电压、输出电压、作业频率和占空比等参数直接核算变压器的相关参数。按照该办法规划的电源不需重复规划和校验即可作业在预设的状况，处理了RCC变压器需重复规划的问题。根据该办法规划了一台试验样机，试验标明，其作业状况与设定状况根本共同，阐明用变压器匝数直接核算法规划RCC电源是可行和有用的。本文推导出了Rcc电源的作业频率、占空比与变压器初、次级电感量、输入电压、输出电流的联系，为RCC式开关电源的规划和调试供给了根据。
