基于uc3875全桥移相开关电源的设计.doc

引言全桥移相PWM开关电源具有拓扑结构简单、输出功率大、功率变压器利用率高、易于实现软开关、功率开关器件电压电流应力小等一系列优点,在中大功率应用场合受到普遍重视。而以往的全桥PWM开关电源,功率器件处于硬开关状态,在较大的电压、电流应力下实现开关,因此产生很大的开关损耗,降低了电源运行的可靠性。在DC/DC变换器中,则多采用以全桥移相控制软开关PWM变换器,它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一,尤其是在中、大功率变换器应用场合。用软开关技术实现的DC/DC变换器其效率可达90%以上,本文就由UC3875芯片组成3kWDC/DC变换器作了分析和研究。(ZVS-PWM)变换器工作原理图1移相全桥ZVS-PWM变换器主电路图2主要工作波形全桥移相ZVS-PWM变换器的主电路如图1所示。其主要工作波形如图2所示。仅需在全桥电路上增加一个谐振电感L1或利用变压器漏感,便可通过L1与功率开关管输出电容Ci(i=1,2,3,4)的谐振,在电感储能释放过程中,使Ci上的电压uCi逐步下降到零,而使功率开关管体内的寄生二极管VDi(i=1,2,3,4)开通,从而使电路中4个开关器件实现零电压开通或零电流关断。通过改变对角线上开关管驱动信号之间的相位差来改变占空比,以达到控制输出电压的目的。变压器副边所接整流二极管VD5、VD6实现全波整流。功率开关器件S1驱动信号uge1与S4驱动信号uge4相同,S2驱动信号uge2与S3驱动信号uge3相同,而且uge1、uge4与uge2、uge3互为反相。当uge1与uge4为低电平,uge2与uge3为高电平时,开关管S2和S3导通,S1和S4关断,电源电压通过S2和S3施加在高频变压器的原边,此时变压器的原边电压为uAB=Ui。当uge1与uge4为高电平,uge2与uge3为低电平时,开关管S1和S4导通,S2和S3关断,电源电压通过S1和S4施加在高频变压器的原边,此时变压器的原边电压为uAB=-Ui。(ZVZCS-PWM)变换器工作原理由于功率开关器件实现了零电压开关,从而减小了开关损耗,提高了电源系统的稳定性,但是ZVS-PWM变换器仍存在占空比丢失严重、环路导通损耗大等缺点。因而新型的变换器———零电压零电流(ZVZCS)PWM由此产生。ZVZCS-PWM改善了器件的运行状态,实现了变换器的零电压零电流开关特性,在通信等开关电源上已推广使用。图3零电压零电流变换器电路原理图【作者简介】石宏伟(1978-),女,江苏江阴人,江南大学在读硕士研究生,江阴职业技术学院讲师,从事电力电子技术和高频开关电源研究工作。基于UC3875全桥移相开关电源的设计石宏伟1,2(,,江苏江阴214433)【摘要】文章阐述了零电压开关技术在移相全桥变换器中的应用,提出了一种改进型的零电压零电流全桥移相开关电源,对电路的工作原理、工作模式作了具体分析,主要器件的参数选择作了设计,并给出了由控制芯片UC3875构成的3KW实用高频开关电源。【关键词]】移相;零电压开关技术;UC3875【中图分类号】TN86【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(2008)01-0061-03广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY机械与电气2008年1月第1期(总第110期)61图4零电压零电流变换器主要波形图全桥移相ZVZCS-PWM变换器如图3所示。它在全桥移相ZVS的基础上增加了两只阻断二极管VD7、VD8,省去了滞后臂上的吸收电容,并在主回路上增加了一个阻断电容C5。主回路四个开关管(IGBT)的控制信号与移相全桥ZVS是完全一致,通过移相方式控制主回路的有效占空比。阻断电容C5和阻断二极管VD7、VD8配合,能够使全桥滞后臂上的主开关管(S3、S4)达到零电流开关(ZCS)的效果,而超前臂上的主开关管(S1、S2)仍然处于零电压开关(ZVS)的状态。下面分析其工作过程。ZVZCS的主要波形图如图4所示。零电压零电流变换器电路中,根据开关管控制电压作用不同可分以下几种工作模式。①模式一(T0-T1)S1、S4导通,UAB=Ui,变压器初级向次级传递能量,阻断电容C5上电压线性上升。②模式二(T1-T2)S1关断,S4仍导通,S1两端并联电容C1充电至Ui,S2两端并联电容放电至零时,S2的反并二级管D2导通。若S2随后导通,即为零电压导通。③模式三(T2-T3)S2、S4导通,UAB=0,阻断电容C5电压全部加在变压器T漏感上,初级电流线性下降至零,并由于阻断二极管VD8阻止初级电流反向流动,变压器初级无电流流过,