一种新型DC／DC全桥ZCT软开关电源的仿真研究.docx

一种新型DCDC全桥ZCT软开关电源的仿真研究 align=left近年来，电力电子技术开展迅速，直流开关电源广泛应用于计算机、航空航天等领域。过去，粗笨型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代，但是实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性和减小体积和重量，必须实现开关电源的高频化。开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积，增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地进步了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的音频噪声，进而已成为新的开展趋势。然而功率变换器开关频率的进一步进步传统PWM变换器中开关器件工作在硬开关状态，受以下因素的限制：1开通和关断损耗大；2感性关断问题；3容性开通问题；4二极管反向恢复问题；5剧烈的did和dd冲击及其产生的电磁干扰EMI。而软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一，它应用谐振的原理，使开关器件中的电流或者电压按正弦或者准正弦规律变化。当电流自然过零时，使器件关断或者电压为零时，使器件开通进而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题，而且还能解决由硬开关引起的EM等问题。综上所述，基于传统的硬开关PWM的开关电源有不公道的地方，要研究新的更有效的电源控制策略，就是用软开关PWM技术设计开关电源。本文以一种新型零电流转换ZCT全桥DCDC变换器为主电路拓扑，由UC3875芯片组成的DCDC变换器作分析研究。b1UC3875芯片/bUC3875单片集成电路是美国UNTRODE公司消费的高性能的专用软开关电源移相PWM控制器。它有4个独立的输出驱动端可以直接驱动4只功率开关管，都能单独进展导通延时即死区时间的调节，对于辅助开关管可以用相应的主开关管信号处理调节后进展控制。UC3875移相控制器的特点是：在相控范围两端的控制性能优异，且具有完成有效控制、保护和驱动的功能。芯片的保护功能包括：欠电压锁定，即芯片的偏置电压在到达阈值1075V之前，其4个输出端均保持低的有源输出状态，内置的15V滞后使工作可靠；具有过电流保护，一旦出现故障，该保护电路可在70ns之内关断所有输出端；故障处理可在全周期范围内再启动。此外该芯片还自带带宽超过7MHz的误差放大器，1个5V基准电压，软启动，1个斜坡电压发生器和斜率补偿电路。该器件具有欠电压封闭功能。发生欠电压封闭时，所有输出端均为低电平，一直到电源电压到达1075V门限值。为了进步欠电压封闭的可靠性，通常欠电压封闭门限制滞后15V，即当电源电压下降到925V时，欠电压封闭电路仍工作。该器件还具有过电流保护功能，过电流故障发生后70ns内，全部输出级都能转入判定状态。过电流故障消除后，器件能重新开场工作。表l为该芯片的引脚对照表：/alignalign=center图1总体框架图/align引脚2端输出信号高到一定值时，由内部RS触发器及门电路作用使C输出与A输出反相，即A、C输出信号移相180度；同样，当引脚2输出信号低于1V时，通过内部RS触发器及门电路作用使C输出与A输出同相，即A、c输出信号移相0度。可见通过控制引脚2端的输出可以控制A、C间相位在O180度之间变化。B、D的工作原理与A、C相似。2DcDc全桥变换器设计1开关电源构造框图如图1所示，分析开关电源电路主要包括输入整流滤波电路；检测保护电路；单相桥式逆变电路；高频变压器；辅助电路；输出整流滤波电路等。总体构造框图如图1所示。其主电路主要功能是将22OV50Hz的沟通电源经过变压器后，通过三相整流桥将其变换成直流电，然后再通过电感和电容形成的滤波器，对直流电进展滤波，它一方面可以使直流电的电压变得平滑，另一方面也可以进步输入功率因数。通过整流后可获得310V的直流电压，然后再把这310V电压作为DCDC变换器的直流输入，经过DCDC变换器后可得到输出为120V的直流电压。2一种全桥DCDC变换器的主电路图2所示为一种新型零电流转换ZCT全桥DCDC变换器的主电路。它在副边采用了一个简单的辅助电路，不仅使主开关管和辅助开关管在整个负载范围内均实现了ZCS，而且还实现了输出整流二极管的软转换。同时辅助电路中的谐振电感也能帮助主开关管和辅助开关管实现软开通。其简单的辅助电路由一个谐振电感厶，谐振电容G，辅助箝位二极管D。和辅助开关S。组成，加在主变压器的次级，以实现主开关的零电流开关。拓扑中Lk是变压器的漏感，是变压器的磁感应电感，D和D。为输出整流二极管。-n、。和，。分别是直流输入、输出电压和输出电流，变压器原边与副边变比为。图35为稳态工作时的工作波形。3外电路的设计系统控制电路采用UC3875来实现，其外围电路如图3所示。芯片由+15V2A电源供电。图3中尺。、C。决定开关频率；由尺、c完成OUTA和OUTB的死区时间设置；尺和C完成OUTC和OUTD的死区时间设置；R。和C。设置锯齿波的斜率和幅值；TEST内接电流比拟器，外接电源主电路直流输入检测端，作为一个故障保护电路；由C。完成软启动时间设置；芯片工作于电压控制形式。电压调节器利用UC3875内的误差放大器，输出电压经过可调电阻RV，分压后再经尺t送到误差放大器的反相端，调节RV。可以调节输出电压的反应系数，进而调节输出电压。5V基准电压经尺。分压后送到误差放大器的同相端作为电压给定信号。R、R。、C。接在误差放大器的反相端和输出端作为补偿网络，构成PI调节器。3机仿真分析图4给出了额定负载下主电路仿真图图5为开关管S1、S2驱动波形，开关时间即为变换器的一个开关周期10us，从图5中可看出波形互补，为了防止S1、S2管直通，设有死区时间05us。本文介绍了UC3875芯片及由它控制组成的一种新型DCDC全桥ZCT软开关电源，并进展了实验，得出以下结论。1软开关DCDC变换器控制电路采用UC3875移相控制芯片，控制方便，性能优越。2移相控制零电压PWM变换器工作于零电压开关条件下，大大减小了开关损耗，有利于进步开关频率，减小变换器的体积与重量。点击下载：