RCC小功率开关电源设计步骤详解
RCC电源
RCC(自振反激型变换器)式开关电源器件设计及应用编辑本段电子技术振荡－阻塞变换器RCC（即RINGING CHOKE CONVERTER）的英文缩写。
其中文意思是振荡－阻塞变换器。
它是一种非定频电源，在国内很多场合都有应用，我来说一下其工作原理，（原理图如下图示）说得不对之处还请大家指正。
开关电源的自激振荡状态开机后，交流电通过整流滤波后一路通过变压器初级加到开关管Q2漏极（D 极），另一路通过启动电阻R2、R3加到Q2栅极（G极），从而使开关管Q2导通。
导通后，变压器T1原边产生上正下负（1正2负）的感应电动势。
由于互感，T1辅助绕组也产生相应的下正上负（3正4负）的感应电动势。
于是T1的3脚上的正脉冲电压通过C5、R5加到Q2的G极与S极之间，从而使Q2的漏极电流进一步增大，于是开关管Q2在正反馈雪崩过程的作用下迅速进入饱和状态。
开关管在饱和期间，开关变压器T1次级绕组所接的整流滤波电路因感应电动势反向而截止，电能便以磁能的形式储存在T1初级绕组内部。
由于正反馈雪崩过程时间极短，定时电容C5来不及充电（也就相当于短路）。
在Q2进入饱和状态之后，辅助绕组上的感应电压对C5充电，随着C5充电的不断进行，其两端电位差升高，于是Q2栅极电位就会降低，从而使Q2退出饱和状态，当Q2退出饱和状态之后，其内阻增大，导致漏极电流进一步下降。
由于电感中的电流不能突变于是开关变压器T1各个绕组的感应电动势反相，辅助绕组3端负的脉冲电压与定时电容C5所充的电压叠加后，使Q2迅速截止。
开关管Q2在截止期间，定时电容放电，以便为下下正反馈电压（驱动电压）提供电路，保证开关管Q2能够再次进入饱和状态，同时，开关变压器T1初级绕组存储的能量耦合到次级绕组并通过原理当初级绕组能量下降到一定值时，根据电感中的电流不能突变的原理，初级绕组便会产生一个反铅电动势，以抵抗电流的下降，该电流在T1初级绕组产生1正2负的感应电动势。
RCC(自反馈式反激)电源设计步骤及要点
RCC（自反馈式反激）电源设计步骤及要点
引言：RCC电源结构简单，元器件数量少，但对大多数元器件质量要求很高，所以在设计电源时请结合自身的条件选择拓补。
但不代表某些人所说的“RCC电源容易坏”这个观点，因此结合实际来设计电源是最合适的。
设计步骤
1，计算输入功率P=Po/(0.7~0.89)
2，按照P大小决定使用开关管BJT/MOS，当P大于18W时，推荐使用MOS
3，设计驱动部分
3.1．驱动BJT，电流型驱动，计算驱动电流Ins=2*P/Vmin*β，驱动电压（即反馈绕组电压）推荐6~9V
3.2．驱动MOS，电压驱动，计算驱动电压Vns=Ns（反馈绕组）*Vmin*Dmax/Np大于10V
4，计算主电流回路及元件参数
4.1．计算连续时峰值电流Ip=2*P/Vmin*Dmax
4.2．计算限流保护电阻R≈0.75/Ip*Ip
4.3．开关管选用Io>2Ip，耐压选450~600V
5，设计变压器，在这里要说明一下，变压器的设计最好在满足1.5倍功率下进行设计
5.1．按上面步骤设计变压器，几个关键参数临界电流Iob选（0.5~0.8）*Io
5.2．变压器的漏感尽量做小以减下振铃对开关管的影响，从而也减小了吸收的损耗
5.3．变压器的原边电感在保证磁芯不饱和的情况下做到最大，可以帮助调试空载跳频
5.4．变压器结构说明，反馈绕组最好在第一层疏绕，初级-次级，当然有条件的可以选择三明治绕法6，输出整流滤波/反馈环路与普通反激设计相同，在此就不列举了。
手把手教你RCC电源变压器设计方法
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，。
RCC变换器的电路结构
一、RCC 变换器的电路结构RCC 变换器材是Ringing Choke Converter 的简称，广泛应用50W 以下的开关电源中。
它不需要自励式振荡器，结构简单，由输入电压与输出电流改变频率。
RCC 的基本电路如图6—13所示，电压和电流波形如图6—14所示。
在1VT 导通ON t 期间变压器1T 从输入侧蓄积能量，在下一次截止期间O FF t 变压器1T 蓄积的能量释放供给输出负载。
OFF t 结束时，变压器电压1T U 波形自由振荡返回到0V ，见图6—14（c ）。
这电压通过基绕组加到开关晶体管1VT 的基极，因此，晶体管1VT 触发导通，1VT 一导通就进入开始下一个工作周期。
输入电压in U 是输入交流电压经整流的直流电压。
6—13 RCC 基本电路图6—14 电压和电流波形ON t 时的等效电路如图6—15（a ）所示。
晶体管1VT 导通，因此变压器1T 的初级线圈两端加上电压in U 。
图6—15 RCC 的等效电路（a ：ON t 时；b ：OFF t 时）另一方面，在变压器次侧2C 放电，供给输出电流O I 。
这期间，输出二极管1VD 中无电流，因此，变压器初次级侧不产生相互作用。
1L 中蓄积的能力为2211I L ⨯。
OFF t 时等效电路如图6—15（b ）所示，因初级侧无电流，所以，图中未画出。
ON t 时1L 中蓄积的能力通过变压器1T 的次级侧线圈2L 释放给次级侧。
从ON t 转换到OFF t 瞬间，初次级侧线圈的安匝相等原理仍成立，因此，若变压器初级侧能力全部传递给次级侧，则P P I N I N 2211⨯=⨯ （6—32）匝比n 为12N N n =（6—33） 电感与之比是与绕组匝数平方成正比例，即122122L L NN n =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= （6—34） 传递给次级侧能量就变为输出功率。
图6—16示出次级侧电压与电流之间关系。
设变压器输出功率为2P ，则f I L I U P P O o ⨯⨯⨯⨯=⨯=η222221 （6—35） L F o U U U U ⨯⨯=2 （6—36）图6—16 次级侧电压与电流之间的关系式中，η为变压器的效率。
开关电源设计流程
率较大的开关电源一般使用半桥或者全桥变换器拓扑。
2.2.设计原理图，制作PCB印制板原理图设计时应考虑整体的元件布局，使阅读者一目了然。
在PCB印制板设计的过程中要严格按照国家的安全标准进行设计，同时需要重点考虑的噪声干扰包括：EM I 干扰、功率开关管产生的高频噪声。
PCB板的设计过程中应考虑到地线、高压线的电流密度，功率开关管的高频线与其它走线之间的距离，一般不小于3mm，元件的PCB封装与实际生产元件封装一致，以便于生产。
元件的放置符合美观、实用的标准；元件与元件之间应紧凑，以提高开关电源的功率密度，降低生产成本（特殊元件除外）。
2.3.变压器的设计变压器是整个开关电源的核心器件，所以变压器的设计及验证是非常重要的环节。
2.3.1.磁芯和骨架的选择当我们的电路拓扑选定后，就要确定电路的工作频率和变压器磁芯的尺寸大小，确保在变压器体积最小的情况先获得最大的输出功率。
首先我们确定需要的引脚数，变压器的输出、输入，辅助绕组的引脚来确定骨架的引脚数，输出有单路和多路，变压器一般采用夹绕的方法以增加线圈的耦合度。
其次选择磁芯材料是主要参考材料铁损（单位一般为毫瓦/立方厘米）随频率和峰值磁通密度变化的曲线。
大多数变压器的磁芯的材料为铁氧体，因为它有很高的电阻率，所以铁氧体的涡流损耗很低。
2.3.2.根据变压器计算公式计算变压器的初级线圈匝数变压器初级匝数计算公式：N P =Vin（min）×Ton（max）/（ΔB×Ae）NP：变压器初级线圈的匝数。
Vin（min）：输入直流电压的最小值（V）。
Ton（max）：功率开关管导通时间的最大值（S）。
Ae：磁芯面积（m22）。
ΔB：由磁芯本身材料决定。
一般取1600G，因为当震荡频率大于50KHz的时候，高损耗材料会产生过量的磁芯损耗，这就使可选择的Bmax值变小，因此经过对比选择增量ΔB的值为1600G(1G=10-4-4T)。
其中T on （max ）=（1/振荡频率）×D （D 为最大占空比，最大时一般取0.45）。
小功率开关电源RCC电路图分析与变压器设计
说明： W1，W3 是做屏蔽用的，对 EMI 有作用； Np 是初级线圈(主线圈)； Nb 是辅助线圈； Ns 次级线圈（二次侧圈数） 。 2.2 变压器计算: 2.2.1 变压器的参数说明: 依据变压器计算公式
B (max) Lp x Ip x100 Gauss Np x Ae
2.2.2
B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm2) B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以浙江东磁公司 的 DMR40 为例，100℃时的 B(max)为 4000 Gauss，设计时应 考虑零件误差，所以一般取 3000~3600 Gauss 之间，若所设计 的 power 为 Adapter(有外壳)则应取 3000 Gauss 左右，以避免 铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所 以可以做较大瓦数的 Power。 决定占空比: 由以下公式可决定占空比 ，占空比的设计一般以 50%为基 准，占空比若超过 50%易导致振荡的发生。
由以上假设可知材质 MBR40，尺寸=EE-19， Ae=0.52cm2，可绕面积(槽宽)=12mm，因 Margin Tape 使用 2.8mm，所以剩余可绕面积 9.2mm. 决定变压器的线径及线数:
I1 p 2 Pout =0.69A Vin (min) x D x
I1 prms
RCC 变换器的核心设计就是开关变压器的设计，许多书上都有介绍，但是不太实际， 讲得比较繁琐和抽象，此章我也会先讲理论，再讲如何简化开关变压器的设计，使设计 更贴近现实。 第一节 开关变压器的设计理论 下面我们以输出功率为 5 瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关变压器的设计。 1 电气要求： 1． 输入电压：AC 90-264V/50-60HZ 2． 输出电压：5±0.2 V 3． 输出电流：1A 2 设计流程介绍： 2.1 线路图如下：
RCC设计
单端自激式(RCC)反激开关电源虽然效率低、调试麻烦，但是，它电路简单，更可贵的是具有“自我保护能力”---当输出过重或短路时，可自动进入间歇振荡保护模式并且啸叫“提醒”用户，而保护自己不被破坏。
因此，单端自激式(RCC)开关电源一直也受到重视并广泛使用。
关于单端自激式(RCC)反激开关电源的原理非常简单，就不赘述；但是该电路调试比较困难，这里以下图为例，简要说明其调试步骤及项目.调试用设备：1、调压器；2、示波器；3、万用表；4、其他（功率电阻，电位器，电容，电阻等等）调式步骤及项目：1、PCB及焊接情况检查检测输入输出有无短路，元件极性是否正确，有无触碰等；2、振荡调试输出接一半负载，将输入电压慢慢调高，将示波器探头靠近变压器，看是否振荡。
通常几十伏（因负载而异）就可听到振荡的吱吱声；若已到满电压仍然无振荡，说明振荡电路有问题。
重点查：A、起振电阻：R8B、震荡管：Q2C、正反馈回路：C8,D6,R6D、振荡变压器：极性是否正确3、稳压调试将输入电压慢慢调高，监视输出电压变化，输出电压VCC+15V A逐渐增大，当到15V时，应不随输入电压再继续增大；若继续增大，就要检查稳压电路：A、次级稳压部分：R1,R2,U1,R4;B、光耦：PS1C、初级稳压部分：D1,C3; R5,Q1;4、重载启动调试在输出接1.2倍的最大负载，输入电压调至允许最低值，上电，观察波形和输出电压；若启动迅速，波形、电压正常说明该项正常；若进入间歇振荡，或输出电压偏低就要检查或调节以下元件：A、起振电阻：R8B、正反馈：R6,C8C、过流检测电阻：R12D、过压保护：DW15、恒流驱动调试在输出接1.2倍的最大负载，输入电压调至允许最高值，减小驱动，刚好使输出电压降低，在适当加大一点即可；调节：A、驱动：R6,C8B、恒流驱动：DW2,R106、过流保护调试在输出接1.2倍的最大负载，输入电压调至允许最低值，将驱动加大一些，继续加重负载，观察R12两端电压波形，调节R12使输出电压降低。
小功率开关电源的设计及仿真剖析
小功率开关电源的设计及仿真剖析
首先，我们来看设计方面。
小功率开关电源的设计需要考虑输出电流
和电压的要求，以及对线路噪声和稳定性的要求。
设计的第一步是选择合
适的开关管和变压器。
开关管需要能够承受电流和电压的要求，并且具有
低导通压降和开关速度快的特点。
变压器的选择需要根据输入电压和输出
电压的比例来确定，并需要结合输出电流的要求来确定主、从绕组的匝数
比例。
设计完成后，还需要添加滤波电容和电感来降低输出噪声。
其次，我们来看仿真方面。
仿真是开关电源设计中非常重要的一步，
可以帮助验证设计的正确性并进行性能优化。
常用的仿真软件有PSPICE
和SIMULINK等。
仿真的第一步是建立电路图，在仿真软件中将开关管、
变压器、滤波电容和电感等元件进行连接。
然后，根据设计要求设置输入
电压、输出电流和电压等参数。
接下来进行仿真运行，观察输出波形和电
流波形，分析电源调整时间、稳压性能和线路噪声等指标。
如果存在问题，可以通过改变电路参数或者添加补偿电路来进行优化。
综上所述，小功率开关电源的设计和仿真是一个相互关联且相对复杂
的过程。
设计需要考虑输出要求，并选择合适的元件，仿真则是验证设计
和优化性能的关键步骤。
通过科学合理的设计和精确的仿真，可以得到性
能稳定、噪声低且符合要求的小功率开关电源。