開關(guān)電源軟開關(guān)模式 讓PWM無處不在

PWM又被稱為脈沖寬度調(diào)制，它其實(shí)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(guān)電壓、電流應(yīng)力和尖刺干擾，降低損耗，提高開關(guān)頻率。那么如何設(shè)計(jì)PWM軟開關(guān)模式的開關(guān)電源呢？小編就將以UC3875為核心來分享這款設(shè)計(jì)。

這款軟開關(guān)電源采用了全橋變換器結(jié)構(gòu)，使用MOSFET作為開關(guān)管來使用，參數(shù)為1000V/24A.采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS、滯后臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZCS，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1，VT1~VT4是全橋變換器的四只MOSFET開關(guān)管，VD1、VD2分別是超前臂開關(guān)管 VT1、VT2的反并超快恢復(fù)二極管，C1、C2分別是為了實(shí)現(xiàn)VTl、VT2的ZVS設(shè)置的高頻電容，VD3、VD4是反向電流阻斷二極管，用來實(shí)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(gòu)成的高頻整流電路以及Lf、C3、C4等濾波器件組成。

圖1 1.2kw軟開關(guān)直流電源電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

其基本工作原理如下：

當(dāng)開關(guān)管VT1、VT4或VT2、VT3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電路工作情況與全橋變換器的硬開關(guān)工作模式情況一樣，主變壓器原邊向負(fù)載提供能量。通過移相控制，在關(guān)斷VT1時(shí)并不馬上關(guān)斷VT4,而是根據(jù)輸出反饋信號(hào)決定移相角，經(jīng)過一定時(shí)間后再關(guān)斷VT4,在關(guān)斷VT1之前，由于VT1導(dǎo)通，其并聯(lián)電容 C1上電壓等于VT1的導(dǎo)通壓降，理想狀況下其值為零，當(dāng)關(guān)斷VT1時(shí)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(guān)斷。

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

當(dāng)C1充滿電、C2放電完畢后，由于VD2是導(dǎo)通的，此時(shí)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(shí)由于VD4的阻斷作用，電容Cb不能通過VT2、VT4、VD4進(jìn)行放電，Cb兩端電壓維持不變，這時(shí)流過VT4電流為零，關(guān)斷VT4即是零電流關(guān)斷。

關(guān)斷VT4以后，經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的死區(qū)時(shí)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(shí)導(dǎo)通后原邊向負(fù)載提供能量，一定時(shí)間后關(guān)斷VT2.由于C2的存在，VT2是零電壓關(guān)斷，如同前面分析，原邊電流這時(shí)不能突變，C1經(jīng)過VD3、VT3.Cb放電完畢后，VD1自然導(dǎo)通，此時(shí)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(guān)斷VT3，則VT3即是零電流關(guān)斷，經(jīng)過預(yù)選設(shè)置好的死區(qū)時(shí)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?fù)涞睦硐牍ぷ鞑ㄐ稳鐖D2所示，其中Uab表示主電路圖3中a、b兩點(diǎn)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(shí)導(dǎo)通后原邊向負(fù)載提供能量，一定時(shí)間后關(guān)斷VT2，由于C2的存在，VT2是零電壓關(guān)斷，如同前面分析，原邊電流這時(shí)不能突變，C1經(jīng)過VD3、VT3.Cb放電完畢后，VD1自然導(dǎo)通，此時(shí)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(guān)斷VT3，則VT3即是零電流關(guān)斷，經(jīng)過預(yù)選設(shè)置好的死區(qū)時(shí)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?fù)涞睦硐牍ぷ鞑ㄐ稳鐖D2所示，其中Uab表示主電路圖3中a、b兩點(diǎn)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。

圖2 理想工作波形