開關電源軟開關模式 讓PWM無處不在

                  2014-11-07 10:07 來源:電子信息網(wǎng) 作者:云際

                  PWM又被稱為脈沖寬度調(diào)制,它其實是一種模擬控制方式。移相全橋變換器可以大大減少功率管的開關電壓、電流應力和尖刺干擾,降低損耗,提高開關頻率。那么如何設計PWM軟開關模式的開關電源呢?小編就將以UC3875為核心來分享這款設計。

                  這款軟開關電源采用了全橋變換器結構,使用MOSFET作為開關管來使用,參數(shù)為1000V/24A.采用移相ZVZCSPWM控制,即超前臂開關管實現(xiàn)ZVS、滯后臂開關管實現(xiàn)ZCS,電路結構簡圖如圖1,VT1~VT4是全橋變換器的四只MOSFET開關管,VD1、VD2分別是超前臂開關管 VT1、VT2的反并超快恢復二極管,C1、C2分別是為了實現(xiàn)VTl、VT2的ZVS設置的高頻電容,VD3、VD4是反向電流阻斷二極管,用來實現(xiàn)滯后臂VT3、VT4的ZCS,Llk為變壓器漏感,Cb為阻斷電容,T為主變壓器,副邊由VD5~VD8構成的高頻整流電路以及Lf、C3、C4等濾波器件組成。

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                  圖1 1.2kw軟開關直流電源電路結構簡圖

                  其基本工作原理如下:

                  當開關管VT1、VT4或VT2、VT3同時導通時,電路工作情況與全橋變換器的硬開關工作模式情況一樣,主變壓器原邊向負載提供能量。通過移相控制,在關斷VT1時并不馬上關斷VT4,而是根據(jù)輸出反饋信號決定移相角,經(jīng)過一定時間后再關斷VT4,在關斷VT1之前,由于VT1導通,其并聯(lián)電容 C1上電壓等于VT1的導通壓降,理想狀況下其值為零,當關斷VT1時刻,C1開始充電,由于電容電壓不能突變,因此,VT1即是零電壓關斷。

                  由于變壓器漏感L1k以及副邊整流濾波電感的作用,VT1關斷后,原邊電流不能突變,繼續(xù)給Cb充電,同時C2也通過原邊放電,當C2電壓降到零后,VD2自然導通,這時開通VT2,則VT2即是零電壓開通。

                  當C1充滿電、C2放電完畢后,由于VD2是導通的,此時加在變壓器原邊繞組和漏感上的電壓為阻斷電容Cb兩端電壓,原邊電流開始減小,但繼續(xù)給Cb充電,直到原邊電流為零,這時由于VD4的阻斷作用,電容Cb不能通過VT2、VT4、VD4進行放電,Cb兩端電壓維持不變,這時流過VT4電流為零,關斷VT4即是零電流關斷。

                  關斷VT4以后,經(jīng)過預先設置的死區(qū)時間后開通VT3,由于電壓器漏感的存在,原邊電流不能突變,因此VT3即是零電流開通。

                  VT2、VT3同時導通后原邊向負載提供能量,一定時間后關斷VT2.由于C2的存在,VT2是零電壓關斷,如同前面分析,原邊電流這時不能突變,C1經(jīng)過VD3、VT3.Cb放電完畢后,VD1自然導通,此時開通VT1即是零電壓開通,由于VD3的阻斷,原邊電流降為零以后,關斷VT3,則VT3即是零電流關斷,經(jīng)過預選設置好的死區(qū)時間延遲后開通VT4,由于變壓器漏感及副邊濾波電感的作用,原邊電流不能突變,VT4即是零電流開通。

                  ZVZCS PWM全橋變換器拓撲的理想工作波形如圖2所示,其中Uab表示主電路圖3中a、b兩點之間的電壓,ip為變壓器T原邊電流,Ucb為阻斷電容Ub上的電壓,Urect是副邊整流后的電壓。

                  VT2、VT3同時導通后原邊向負載提供能量,一定時間后關斷VT2,由于C2的存在,VT2是零電壓關斷,如同前面分析,原邊電流這時不能突變,C1經(jīng)過VD3、VT3.Cb放電完畢后,VD1自然導通,此時開通VT1即是零電壓開通,由于VD3的阻斷,原邊電流降為零以后,關斷VT3,則VT3即是零電流關斷,經(jīng)過預選設置好的死區(qū)時間延遲后開通VT4,由于變壓器漏感及副邊濾波電感的作用,原邊電流不能突變,VT4即是零電流開通。

                  ZVZCS PWM全橋變換器拓撲的理想工作波形如圖2所示,其中Uab表示主電路圖3中a、b兩點之間的電壓,ip為變壓器T原邊電流,Ucb為阻斷電容Ub上的電壓,Urect是副邊整流后的電壓。

                  2

                  圖2 理想工作波形

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                  開關電源 PWM

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