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          移相全橋ZVS變換器的原理與設(shè)計

          作者: 時間:2011-02-28 來源:網(wǎng)絡 收藏

          摘要:介紹移相全橋ZVS變換器的原理,并用UC3875控制器研制成功3kW移相全橋零電壓高頻通信開關(guān)電源。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/179599.htm

          關(guān)鍵詞:移相全橋零電流開關(guān)零電壓開關(guān)準諧振

          The Principle and Design of Phase shifted Full bridge Zero voltage Convertor

          Abstract: The paper introduces the principle of phase shifted full bridge zero voltage switching convertor.A 3kw full bridge ZVS convertor was developed using UC3875 controller.

          Keywords: Phase shifted full bridge, ZCS, ZVS, Quasi resonance

          中圖法分類號:TN86文獻標識碼:A文章編號:02192713(2000)1157203

          1引言

            傳統(tǒng)的全橋PWM變換器適用于輸出低電壓(例如5V)、大功率(例如1kW)的情況,以及電源電壓和負載電流變化大的場合。其特點是開關(guān)頻率固定,便于控制。為了提高變換器的功率密度,減少單位輸出功率的體積和重量,需要將開關(guān)頻率提高到1MHz級水平。為避免開關(guān)過程中的損耗隨頻率增加而急劇上升,在移相控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用功率MOS管的輸出電容和輸出變壓器的漏電感作為諧振元件,使全橋PWM變換器四個開關(guān)管依次在零電壓下導通,實現(xiàn)恒頻軟開關(guān),這種技術(shù)稱為ZVS零電壓準諧振技術(shù)。由于減少了開關(guān)過程損耗,可保證整個變換器總體效率達90%以上,我們以Unitrode公司UC3875為控制芯片研制了零電壓準諧振高頻開關(guān)電源樣機。本文就研制過程,研制中出現(xiàn)的問題及其改進進行論述。

          2準諧振開關(guān)電源的組成

            ZVS準諧振高頻開關(guān)電源是一個完整的閉環(huán)系統(tǒng),它包括主電路、控制電路及CPU通訊和保護電路,如圖1所示。

            從圖1可以看出準諧振開關(guān)電源的組成與傳統(tǒng)PWM開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)極其相似,不同的是它在DC/DC變換電路中采用了軟開關(guān)技術(shù),即準諧振變換器(QRC)。它是在PWM型開關(guān)變換器基礎(chǔ)上適當?shù)丶由现C振電感和諧振電容而形成的,由于運行中,工作在諧振狀態(tài)的時間只占開關(guān)周期的一部分,其余時間都是運行在非諧振狀態(tài),所以稱為“準諧振”變換器。準揩振變換器又分為兩種,一種是零電流開關(guān)(ZCS),一種是零電壓開關(guān)(ZVS),零電流開關(guān)準諧振變換器的特點是保證運行中的開關(guān)管在斷開信號到來之前,管中電流下降到零。零電壓開關(guān)準諧振的特點是保證運行中的開關(guān)管在開通信號到來之前,管子兩端的電壓已經(jīng)下降到零。

          3零電壓準諧振變換器的工作原理

            全橋零電壓準諧振變換器的主電路如圖2所示。Uin為PFC電路輸出的直流電壓(400V),S1~S4為功率開關(guān)管,其體二極管為D1~D4,圖中未畫出其體電容C1~C4,Lr為變壓器T1初級串聯(lián)諧振電感,(包括變壓器的漏感),C為防止變壓器因偏磁而飽和的隔直電容,T2為電流互感器,用于檢測。當變換器過流時,保護電路切斷驅(qū)動信號,保護功率器件。變壓器次級電壓經(jīng)過D5、D6整流和輸出LC濾波器給負載供電。圖3給出了變壓器初級電壓UP、次級電壓US和初級電流ip的波形圖。ZVS變換器一周期內(nèi)可分為六個運行模式,如表1所示。圖3中設(shè)t表1ZVS變換器一周期內(nèi)運行模式

          Gmf1.gif (6770 字節(jié))

          圖13kW通信開關(guān)電源方框圖

          Gmf2.gif (5813 字節(jié))

          圖2移相全橋ZVS變換器控制和輸出電路原理圖

          Gmf3.gif (4676 字節(jié))

          圖3全橋ZVSPWM變換器的主要波形

          Gmf4.gif (12616 字節(jié))

          圖4移相PWM轉(zhuǎn)換器控制和驅(qū)動原理圖


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