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          基于UC3875的全橋軟開關(guān)直流電源設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2012-11-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          PWM是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫,簡稱脈寬調(diào)制,是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù),廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。UCC3895是美國德州儀器公司生產(chǎn)的移相諧振控制器,該系列控制器采用了先進(jìn)的BCDMOS技術(shù)。 UCC3895在基本功能上與系列和UC3879系列控制器完全相同,同時(shí)增加了一些新的功能。

          本文介紹了一臺(tái)采用移相諧振控制芯片作為控制核心設(shè)計(jì)的開關(guān)頻率為70kHz、輸出功率1.2kW、主電路為移相全橋ZVZCS PWM軟開關(guān)模式的直流開關(guān)電源。

          l 移相式ZVZCSPWM軟開關(guān)電源主電路分析

            在設(shè)計(jì)制作的1.2kW(480V/2.5A)的軟開關(guān)電源中,其主電路為全橋變換器結(jié)構(gòu),四只開關(guān)管均為MOSFET(1000V/24A),采用移相ZVZCSPWM控制,即超前臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS、滯后臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZCS,電路結(jié)構(gòu)簡圖如圖l,VT1~VT4是全橋變換器的四只MOSFET開關(guān)管,VD1、VD2分別是超前臂開關(guān)管VT1、VT2的反并超快恢復(fù)二極管,C1、C2分別是為了實(shí)現(xiàn)VTl、VT2的ZVS設(shè)置的高頻電容,VD3、VD4是反向電流阻斷二極管,以實(shí)現(xiàn)滯后臂VT3、VT4的ZCS,Llk為變壓器漏感,Cb為阻斷電容,T為主變壓器,副邊由VD5~VD8構(gòu)成的高頻整流電路以及Lf、C3、C4等濾波器件組成。

            其基本工作原理如下:

            當(dāng)開關(guān)管VT1、VT4或VT2、VT3同時(shí)導(dǎo)通時(shí),電路工作情況與全橋變換器的硬開關(guān)工作模式情況一樣,主變壓器原邊向負(fù)載提供能量。通過移相控制,在關(guān)斷VT1時(shí)并不馬上關(guān)斷VT4,而是根據(jù)輸出反饋信號(hào)決定的移相角,經(jīng)過一定時(shí)間后再關(guān)斷VT4,在關(guān)斷VT1之前,由于VT1導(dǎo)通,其并聯(lián)電容C1上電壓等于VT1的導(dǎo)通壓降,理想狀況下其值為零,當(dāng)關(guān)斷VT1時(shí)刻,C1開始充電,由于電容電壓不能突變,因此,VT1即是零電壓關(guān)斷。

          基于UC3875的全橋軟開關(guān)直流電源設(shè)計(jì)

            由于變壓器漏感L1k以及副邊整流濾波電感的作用,VT1關(guān)斷后,原邊電流不能突變,繼續(xù)給Cb充電,同時(shí)C2也通過原邊放電,當(dāng)C2電壓降到零后,VD2自然導(dǎo)通,這時(shí)開通VT2,則VT2即是零電壓開通。

            當(dāng)C1充滿電、C2放電完畢后,由于VD2是導(dǎo)通的,此時(shí)加在變壓器原邊繞組和漏感上的電壓為阻斷電容Cb兩端電壓,原邊電流開始減小,但繼續(xù)給Cb充電,直到原邊電流為零,這時(shí)由于VD4的阻斷作用,電容Cb不能通過VT2、VT4、VD4進(jìn)行放電,Cb兩端電壓維持不變,這時(shí)流過VT4電流為零,關(guān)斷VT4即是零電流關(guān)斷。

            關(guān)斷VT4以后,經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的死區(qū)時(shí)間后開通VT3,由于電壓器漏感的存在,原邊電流不能突變,因此VT3即是零電流開通。

            VT2、VT3同時(shí)導(dǎo)通后原邊向負(fù)載提供能量,一定時(shí)間后關(guān)斷VT2,由于C2的存在,VT2是零電壓關(guān)斷,如同前面分析,原邊電流這時(shí)不能突變,C1經(jīng)過VD3、VT3、Cb放電完畢后,VD1自然導(dǎo)通,此時(shí)開通VT1即是零電壓開通,由于VD3的阻斷,原邊電流降為零以后,關(guān)斷VT3,則VT3即是零電流關(guān)斷,經(jīng)過預(yù)選設(shè)置好的死區(qū)時(shí)間延遲后開通VT4,由于變壓器漏感及副邊濾波電感的作用,原邊電流不能突變,VT4即是零電流開通。

            這種采用超快恢復(fù)二極管阻斷原邊反向電流方式的移相式ZVZCS PWM全橋變換器拓?fù)涞睦硐牍ぷ鞑ㄐ稳鐖D2所示,其中Uab表示主電路圖3中a、b兩點(diǎn)之間的電壓,ip為變壓器T原邊電流,Ucb為阻斷電容Ub上的電壓,Urect是副邊整流后的電壓。


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