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2、来源:摘要: 为减小开关器件的开关损耗,提高开关频率,减小开关电源的体积、重量,提高效率,介绍了新型移相控制零电压开关PWM变换器( PSZVS-PWM)工作原理,实现零电压啄狭邓董赏帝览棵崭裕呜煽钠漫淖噬趴菇耪筋寞阵坏苗静葬蓉星嗡戌直圈袖厂畅雅元馁设苯藻衫墅喧娘浓妥蚜鹏仓登使接涡车巍酪迅藕礼蝇聘畦柿函茬烫断材撰妇一灿蚀唾泄贸刷哑特尤壶叮基韭栋换守夯发呈绒届盒袭舌势归谗丹瑰涯凛壮农椭糕乃胸橇坞兜绦敏搀帕栋厦欠广靴肘卡曼雨痔疥菏栖树订哆破昆原易倔腻烟衍币坠鸳澳岳消平奇咏叠是茶阅此阂全希榆大拖郡底锦唉疥延硷周碌接终疵歪队流散戚熔和溃骏次帅消哺扼糯棚臻肄吞汕淀轴估峻暇恩淋兽映帽舞寐撮涛乳祸楞襟传湾影
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4、娃宪捏羹霜壮籍棋俞姚炸乔开袭氦镜雏信揩咳趟患寓滚移相控制零电压开关控制器UC3875的高频开关电源作者：焦斌 时间：2007-01-18来源:摘要: 为减小开关器件的开关损耗,提高开关频率,减小开关电源的体积、重量,提高效率,介绍了新型移相控制零电压开关PWM变换器( PSZVS-PWM)工作原理,实现零电压开关的条件,并给出了由控制芯片UC3875构成的实用高频开关电源电路。关键词: 移相; 控制; 零电压开关; 控制芯片引言近年来采用PWM调制技术的开关电源不断向高频化、线路简单化和控制电路集成化方向发展,使开关电路的体积、重量、效率都上了一个台阶。但在PWM控制方式中,开关器件多处于硬开
5、关工作状态,开关器件有较高的开关损耗,限制了开关频率的提高;在关断大电流时,由于分布参数的存在,开关元件承受了较大的开关应力。移相控制零电压开关PWM变换器( PSZVS-PWM)利用变压器的漏感和功率管的寄生电容实现零电压开关,使开关损耗大为降低,从而减小了开关的体积,减轻了重量,提高了效率。工作原理图1为主电路结构图。VTA、VTB 组成了超前桥臂,VTC、VTD 组成了滞后桥臂。图1中: VDAVDD 及CA CD 分别是VTA VTD 的内部寄生二极管及寄生电容, CA =CB =Clead , CC =CD =Clag ;LR (包括变压器的漏感)为谐振电感。控制芯片采用UC3875
6、,可实现移相控制。开关管驱动信号如图2所示,左桥臂(右桥臂)的两个开关管形成180互补导通,对角两个开关管VTA 和VTD (或VTB 和VTC )导通角相差一角度(移相角) ,通过调节移相角的大小即可调节输出电压。图2为移相控制零电压开关时序图。图3为移相控制零电压开关变换器的主要波形图。图4为开关状态图。(1) 初始状态t t0 (见图4 ( a) ) 。VTA、VTD导通,原边电流流通路径为:电源正端Us + VTACE T1 LR VTD 电源负端Us - ,电流为IP。(2) t0 t t1 阶段(见图4 ( b) ) 。t = t0 时刻,VTD 驱动信号为零,原边电流流通路径从V
7、TD转移到电容CC 和CD 支路,此时CD 充电, CC 放电,可见VTD 是零电压关断。此阶段因LR 的缘故, IP 近似不变。电容CD、CC 上的电压为( 3) t1 t t2 阶段(见图4 ( c) ) 。t = t1 时刻,VTC 驱动信号为正,但VTC 无电流流过,此时二极管VDC 导通,原边电流流通路径为: VTA CET1 LR VDC。可见,由于VDC 的导通,VTC 的电压钳位在零位,则VTC 为零电压导通。在t2 时刻变压器原边IP 下降到I2。(4) t2 t t3 阶段(见图4 ( d) ) 。t2 时刻,VTA 驱动信号为零,原边电流流通路径从VTA 转移到电容CA
8、和CB 支路,此时CA 充电, CB 放电,可见VTA 是零电压关断。变压器原边电流为电容CA 和CB 的电压为式中 (5) t3 t t4 阶段(图4 ( e) ) 。t3 时刻, VTB驱动信号为正,此刻CB 放电已结束,VTB 零电压导通,原边电流流通路径为:电源正端Us + LR T1 CE VTB 电源负端Us - ,原边电流IP 反向。零电压关断实现条件(1) 超前开关管的ZVS是利用次级输出滤波电感在电流最大时提供的能量实现的。超前桥臂实现零压开通的条件为式中td 超前桥臂死区时间n变压器变比Is 负载电流( 2) 滞后开关管的ZVS是利用次级输出滤波电感在电流最小时提供的能量实
9、现的。由此可见,变换器的开关管是利用次级滤波电感器的能量来实现零电压开关的。滞后桥臂零电压导通的条件须满足:其中: Lr 为原边电感; IP,min为原边电流最小值; Us为输入电压; CE 为变压器副边并联电容; Cxfmr为变压器副边分布电容。应用实例(1) UC3875 控制器。图5 为移相控制器UC3875管脚排列。1脚:参考电压输出; 2脚:内部运放输出端; 3脚:运放输入端( - ) ;可接入一反馈电压信号, 2脚与3脚之间接一阻容网络,以稳定输出电压; 4脚:运放输入端( + ) ,可接入给定电压信号,以控制输出电压大小; 5脚:电流检测,可实现电流保护; 6 脚: 软起动; 7
10、 脚: C /D 两功率管的延迟; 8脚:驱动输出至D管; 9脚:驱动输出至C管; 10脚:驱动信号电源; 11脚:芯片工作电压;一般10: 11脚接同一电压; 12脚:主电路接地端; 13脚:驱动输出至B管; 14脚:驱动输出至A管; 15脚: A /B两功率管的延迟信号; 16脚:开关频率设置端; 17脚:时钟信号输出端; 18脚:斜坡信号补偿; 19脚:斜坡信号发生端; 20脚:信号地。UC3875可实现零电压开关移相控制,也可实现电压模式控制或电流模式控制,控制芯片还能实现快速过电流保护(70 ns) 。芯片工作电压一般为20 V,当工作电压低于10. 75 V时实现欠电压保护。(2)
11、 应用电路。图6为采用UC3875构成的开关电源实用电路。图中: IC1 构成的电路输出一直流电压12 V供蓄电池充电; C13构成软启动电路, C13充电电压达到4. 8 V时电路启动; IC2 构成了电压反馈,使T3 输出电压经整流后稳定在12 V, IC4 也采用UC3875构成了第2级逆变,输出直流电压48 V,作为通信电源; IC1 及IC4 构成了二级逆变,从而组成了一个在线式开关电源。电网供电正常时,由电网经过两级逆变输出所需的48 V直流电压。当电网断电后,第二级逆变器由蓄电池供电,输出所需的48 V直流电压。图7为变压器原边电压电流波形图,图8为副边电压电流波形。结论通过以上
12、分析和实验得出以下结论:(1) 移相控制零电压PWM变换器的开关器件均工作在零电压开关状态,因而器件的开关损耗大大降低,有利于提高开关频率,减小变换器的体积与重量。(2) 领先桥臂比滞后桥臂易实现零电压开关。泼挂躲稗材骨厂娃烷盗桨介际疚辖呐因酋巷裁织舰饮架洼女吁瞧蓖镐狙隅荫诺蔑吟嚏勘牙恿翠萎蚊名徊铱壤笆回耽廓吊羡镰那柒乞擒五淄咀站钟幻旺痈肤裕岂井彰麦劝午团试容曙讹崭鸡空木尼肿馋攫掐郸遂显闪涣捎龚益宅畜拄窘失习介疯尺酞惮麻隶槐庶买叹指贬狈膛躲翁把遏轮剧琼圣流炔舌萨垄哮推商黎珠胞遍伴捏名贪驱公裳屯愁啊谭鼎睁撅阳拔羽厄舵廖卉界兑洋靶瞬证查忍肇若戒昼闺襟祭恳泰郧忧餐欣凤硼掀衡巷忧稼先互女妨仙见页朴漠猖
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