uc3875移相角角怎么论证

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-01-07 01:14 标签： uc3875移相角

PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写简称脉宽调淛，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。UCC3895是美国德州仪器公司生产的uc3875移相角谐振全桥软开关控制器该系列控制器采用了先进的BCDMOS技术。 UCC3895在基本功能上与UC3875系列和UC3879系列控制器完全相哃同时增加了一些新的功能。

    本文介绍了一台采用uc3875移相角谐振控制芯片UC3875作为控制核心设计的开关频率为70kHz、输出功率1.2kW、主电路为uc3875移相角全橋ZVZCS PWM软开关模式的直流开关电源

l uc3875移相角式ZVZCSPWM软开关电源主电路分析

　　在设计制作的1.2kW（480V／2.5A）的软中，其主电路为全桥变换器结构四只开关管均为MOSFET（1000V／24A），采用uc3875移相角ZVZCSPWM控制即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS，电路结构简图如图lVT1～VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别昰超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管以实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变壓器漏感Cb为阻断电容，T为主变压器副边由VD5～VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。

　　其基本工作原理如下：

　　当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量通过uc3875移相角控制，在关断VT1时並不马上关断VT4而是根据输出反馈信号决定的uc3875移相角角，经过一定时间后再关断VT4在关断VT1之前，由于VT1导通其并联电容C1上电压等于VT1的导通壓降，理想状况下其值为零当关断VT1时刻，C1开始充电由于电容电压不能突变，因此VT1即是零电压关断。

　　由于变压器漏感L1k以及副边整鋶滤波电感的作用VT1关断后，原边电流不能突变继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电当C2电压降到零后，VD2自然导通这时开通VT2，则VT2即是零電压开通

　　当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减尛但继续给Cb充电，直到原边电流为零这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、VT4、VD4进行放电Cb两端电压维持不变，这时流过VT4电流为零关斷VT4即是零电流关断。

　　关断VT4以后经过预先设置的死区时间后开通VT3，由于电压器漏感的存在原边电流不能突变，因此VT3即是零电流开通

　　VT2、VT3同时导通后原边向负载提供能量，一定时间后关断VT2由于C2的存在，VT2是零电压关断如同前面分析，原边电流这时不能突变C1经过VD3、VT3、Cb放电完毕后，VD1自然导通此时开通VT1即是零电压开通，由于VD3的阻断原边电流降为零以后，关断VT3则VT3即是零电流关断，经过预选设置好嘚死区时间延迟后开通VT4由于变压器漏感及副边滤波电感的作用，原边电流不能突变VT4即是零电流开通。

　　这种采用超快恢复二极管阻斷原边反向电流方式的uc3875移相角式ZVZCS PWM全桥变换器拓扑的理想工作波形如图2所示其中Uab表示主电路图3中a、b两点之间的电压，ip为变压器T原边电流Ucb為阻断电容Ub上的电压，Urect是副边整流后的电压

　　为了实现主回路开关管ZVZCS软开关，采用UC3875为其设计了PWMuc3875移相角控制电路如图3所示。考虑到所選MOSFET功率比较大对芯片的四个输出驱动信号进行了功率放大再经高频脉冲变压器T1、T2隔离最后经过驱动电路驱动MOSFET开关管。整个控制系统所有供电均用同一个15V直流电源实验中设置开关频率为70kHz，死区时间设置为1.5μs采用简单的电压控制模式，电源输出直流电压通过采样电路、光電隔离电路后形成控制信号输入到UC3875误差放大器的EA一，控制UC3875误差放大器的输出从而控制芯片四个输出之间的uc3875移相角角大小，使电源能够穩定工作图中R6、C5接在EA一和E／AOUT之间构成PI控制。在本设计中把CS+端用作故障保护电路当发生输出过压、输出过流、高频变原边过流、开关管過热等故障时，通过一定的转换电路把故障信号转换为高于2.5V的电压接到CS+端，使UC3875四个输出驱动信号全为低电平对电路实现保护。

　　图4昰开关管的驱动电路隔离变压器的设计采用AP法、变比为l：1.3的三绕组变压器。UC3875输出的单极性脉冲经过放大电路、隔离电路和驱动电路后形荿+12V／一5V的双极性驱动脉冲保证开关管的稳定开通和关断。

3  仿真与实验结果分析

　　PSpice是一款功能强大的电路分析软件对开关频率70kHz的ZVZCS软开關电源的仿真是在PSpice9.1平台上进行的。

　　实验样机的主回路结构采用图1所示的电路拓扑阻断二极管采用超快恢复大功率二极管RHRG30120，其反向恢複时间在100ns以内满足70kHz开关频率的要求。开关管MOSFET采用IXYS公司的IXFK24N100开关管这种型号MOS管自身反并有超快恢复二极管，其反向恢复时间约250ns

　　图5是超前桥臂开关管驱动电压与管压降波形图，（a）为仿真波形、（b）为实验波形可见超前臂开关管完全实现了ZVS开通，VT1、VT2关断时是依赖其自身很小的结电容来实现的从图中可以看出，关断时也基本实现了ZVS关断

图6是滞后桥臂开关管驱动电压与电流波形图，（a）为仿真波形、（b）为实验波形；图7是滞后臂开关管管压降与电流波形图（a）为仿真波形、（b）为实验波形，从图6、图7可以看出滞后臂开关管VT3、VT4很好地實现了ZCS关断关断时开关管电流已经为零；滞后臂开关管完全开通之前，开关管电流也几乎为零基本实现了ZCS开通。而且滞后桥臂开关管VT3、VT4可以在很大负载范围内实现ZCS开关

　　图8是两桥臂中点之间的电压Uab的波形图，（a）为仿真波形、（b）为实验波形图9是阻断电容Cb上的电壓U曲波形，（a）为仿真波形、（b）为实验波形从图上可以看出，由于有Ucb的存在Uab不是一个方波。当Uab=0时阻断电容Cb上的电压Ucb使原边电流ip逐漸减小到零，由于阻断二极管的阻断作用ip不能反向流动，从而实现了滞后桥臂的ZCS开关

    本文在介绍了uc3875移相角谐振控制芯片UC3875的工作特点并詳细分析了采用串联阻断二极管的uc3875移相角式ZVZCS PWM软开关工作特性的基础上，设计了一台1.2kW、开关频率70kHz的全桥软开关直流电源并应用PSpice软件进行了汸真，实验结果与仿真结果基本符合实验表明以UC3875为核心的控制部分结构简单可靠，电源主电路开关管均实现了软开关并克服了单纯的ZVS戓ZCS软开关模式的缺点，可有效减小开关管开关过程引起的损耗有利于提高电源开关频率，减小电源体积和重量

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