全橋開關穩(wěn)壓電源

1、目錄第一章 前言11.1 開關電源技術的發(fā)展狀況11.2 開關電源定義21.3 開關電源的發(fā)展歷史及其應用范圍21.4 開關電源控制技術分析研究41.5 全橋開關電源應用技術41.6 本設計的內(nèi)容及參數(shù)4第二章 電子元器件及部分電路介紹62.1 二極管組成電路分析62.1.1 整流橋電路72.1.2 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路82.2 三極管及其組成電路分析92.2.1 圖騰柱驅動電路102.2.2 共射放大電路102.3 場效應管及其組成電路分析122.3.1 場效應晶體管組成的開關驅動電路12第三章 全橋拓撲原理143.1基本工作原理143.2 全橋變換器設計163.2.1 最大導通時間、初級繞組圈數(shù)

2、選擇163.2.2 初級電流、輸出功率、輸入電壓的關系163.2.3 初級線徑的選擇163.3 變壓器初級隔直電容的選擇17第四章 UC3895芯片外圍電路設計184.1 UC3895介紹184.1.1 UC3895原理框圖及特點184.1.2 UC3895引腳功能194.2 UC3895 外圍電路計算20第五章 全橋開關電源硬件設計225.1 穩(wěn)壓恒流電路的設計225.2 輔助電源的設計235.3 主功率板總圖255.4 驅動電路設計26結束語27參考文獻28致謝29摘要：本文重點介紹了由UC3895構成的相移諧振PWM 控制器的工作原理和他的應用，進一步設計了由UC3895構成的全橋移相零

3、電壓開關（ZVS）PWM 開關電源。全橋開關電源采用了圖騰柱驅動電路，并且驅動電路以隔離的方式驅動MOS開關管，以此來提高電源的穩(wěn)定性；UC3895采用了ZVS技術使開關管的導通損耗減小，提高了整個電路的工作效率。此次開關電源設計重點分析了全橋開關電源開關管的零電壓開通和零電流關斷的過程以及全橋開關的工作原理，而且還闡述了全橋開電源相關的應用領域，以及全橋開關電源今后的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢。本文選擇了全橋拓撲，分析了電源的外圍電路。UC3895自身帶有自適應延遲時間設置以及其他的增強邏輯功能，而且UC3895采用了BCDMOS制造工藝，這就使得UC3895的整體性能有了很大的提高。關鍵詞：全橋穩(wěn)

4、壓技術；零電壓開關技術；全橋移相控制技術。ABSTRACT：This paper mainly introduces the composed of UC3895 phase shift resonant PWM controller working principle and application, further designed composed of UC3895 full bridge phase shifting zero voltage switching (ZVS) PWM switching power supply.Full bridge adopted the tote

5、m poles switch power supply drive circuit, and drive circuit in the form of isolated drive MOS switch tube, in order to improve the stability of the power supply;UC3895 adopted ZVS technology reduce switch tube conduction losses, improve the work efficiency of the whole circuit.The switching power s

6、upply design focuses on analyzing the whole bridge opening of zero voltage switch power switch tube and zero current turn off process and the working principle of the full bridge switch and also expounds the application of the whole bridge open power supply related fields, as well as the whole bridg

7、e switching power supply development direction and development trend in the future.This article chose the full bridge topology, the periphery of the power supply circuit is analyzed.UC3895 itself with enhanced adaptive delay time Settings, and other logic function, and BCDMOS UC3895 adopted manufact

8、uring technology, which makes UC3895 overall performance has the very big enhancement.Keywords: zero voltage switching technology； full bridge phase shifting control；resonant converter。第一章 前言 小型開關電源主要是以反激拓撲為主，反激低噪聲、抗干擾、高穩(wěn)定性等優(yōu)點?，F(xiàn)在的的小型電源小型化以及高效率主要是由高頻開關實現(xiàn)的，因此目前都在不斷地開發(fā)出高效率新型元器件，特別是不斷地改進次級側二極管的管壓降、變壓器電容

9、器小型化。該電源電路結構簡單，工作可靠，總體發(fā)熱量降低，電磁干擾能力增強，并且運行可靠，輸出電源質(zhì)量高，是一種高效率的小功率開關電源。簡單介紹一個小型電源的原理圖，控制電路主要是由控制芯片OB2530來控制完成的，另外還加入必要的外圍電路：反饋電路，它是由過流保護電路，過壓保護電路，穩(wěn)壓電路等組成控制電路。主電路是由整流/濾波電路，Buck電容，高頻變壓器等組成。下圖1.1 OB2530電路原理圖。圖1.1 OB2530電路原理圖1.1 開關電源技術的發(fā)展狀況 電力電子技術在近代社會正在以一個高速度不斷的創(chuàng)新發(fā)展，高頻開關電源應用的領域已經(jīng)非常廣泛：1.PC終端設備，2.通訊家用電器，3.工業(yè)

10、電源，4.航空航天等各個領域。我國的電子行業(yè)正迅速崛起，電子產(chǎn)品正在經(jīng)歷一個迅速發(fā)展的階段。手機，電腦等PC設備尤為突出。因此電源的需求與應用也變的很迫切。電源有幾種比較常見的拓撲結構：1.Buck拓撲結構，2.Boost拓撲結構，3.推挽拓撲結構，4.正激拓撲結構，5.反激拓撲結構，6.半橋/全橋拓撲結構等。其中小功率的開關電源反激拓撲應用的很普遍，技術已經(jīng)很成熟（150W）以下的開關電源。大功率的開關電源一些工業(yè)電源半橋/全橋拓撲應用的比較廣泛。20世紀80年代PWM寬帶脈沖調(diào)制技術得到了迅速的發(fā)展，PWM技術主要應用于電力電子行業(yè)。風力發(fā)電，電機調(diào)速，直流供電等重要領域。PWM技術的發(fā)展

11、對節(jié)能環(huán)保方面有一定的積極的意義。正如像臺達這些電源大廠的企業(yè)理念“節(jié)能，環(huán)保，愛地球”極大的提高了電源的效率，這也對應了如今國家提倡的節(jié)能減排的戰(zhàn)略要求。PWM有很多種的控制方法:1.等脈寬PWM法2.隨機PWM法3.SPWM法等十幾種方法控制方法。后面我們還會詳細的講解PWM脈寬調(diào)制技術。1.2 開關電源定義線性電源是高頻開關電源迅速發(fā)展和進步的基礎，通俗的說開關電源是在線性穩(wěn)壓電源的基礎上發(fā)展進步的。開關電源是開關器件（如：三極管，晶體管等）工作在開關狀態(tài)的電源。開關電源中有四大類基本電力電子電路： AC-DC 電路 DC-AC 電路 AC-AC 電路 DC-DC 電路開關電源在實際應用

12、中，比以上四種電子電路范圍要窄的很多。換句話將就是要同時具備以下的三個基本條件的電源可稱之為開關電源,這三個基本條件就是：1.開關 2.高頻3.直流。1.3 開關電源的發(fā)展歷史及其應用范圍 線性穩(wěn)壓電源是開關電源的發(fā)展基礎。在開關電源還沒有出現(xiàn)的時候，許多工業(yè)控制設備、PC電源等工作電源都是采用線性穩(wěn)壓電源。但是因為電子技術的不斷跟進使得我們需要功能越來越強大更加完善的開關電源。這就使得市場迫切需要1.體積小2.效率高3.重量輕4.性能好的新型高頻開關電源，開關電源技術發(fā)展最為強大的動力莫過于它巨大的市場價值當然還有能源方面的能源意義。新型電力電子器件的創(chuàng)新以及高頻率的開關管的出現(xiàn)給開關電源的

13、發(fā)展提供條件。在上世紀 60 年代末，巨型晶體管（GTR）的出現(xiàn)，在工程的不斷努力下使得采用高工作頻率的開關電源得以問世，那時確定的開關電源的基本拓撲結構一直沿用至今，如上文我們已經(jīng)提到過的Buck拓撲，Boost拓撲，推挽變換器，正激變換器，反激變換器，半橋/全橋拓撲等。電源的開關頻率這幾年得到了很大的提升完全得益于MOSFET 在開關領域的使用，使得電源體積變得更小，重量變得更輕，功率密度也得到了改善。開關電源的開關頻率不斷的提高也引起了很多的問題，比如電磁干擾問題，為了能夠更好的解決電磁干擾的問題就出現(xiàn)了一個新的技術，軟開關技術開關電路它的出現(xiàn)使得開關電源技術進一步提升。在后來在上世紀

14、90 年代開始，功率因數(shù)校正（PFC）技術成為了開關電源發(fā)展的瓶頸，工程師們也不斷的去想各種辦法去提高開關電源的功率因數(shù)（PFC）。出現(xiàn)了功率因數(shù)校正技術（PFC）可以分為： 1.主動式PFC 2.被動式PFC 目前除了對直流輸出電壓的輸出紋波要求極高的場合外，高頻開關電源慢慢的取代了線性穩(wěn)壓電源，主要用于小功率場合。比如：電視機、電腦、計算機、各種電子儀器儀表的電源。在比較多的中大容量范圍，開關電源慢慢取代了相控電源，比如：1.通信電源領域2.電鍍裝置3.電焊機4.工業(yè)設備等的電源等。開關電源的主電路是開關電源的核心部分。我們一般根據(jù)以下的三個原則對開關電源斤西瓜以下分類根據(jù)： 1. 電能回

15、饋能力 2. 輸出端與輸入端是否電氣隔離 3. 電路的結構形式。我們可以發(fā)現(xiàn)隔離型電路在實際應用中較廣泛推廣。而非隔離型電路較少如圖 1.2 電源拓撲分布圖：反激拓撲非隔離非反饋型開關電源正激拓撲隔離全橋拓撲隔離半橋拓撲非隔離反饋型圖1.2 電源拓撲分布圖1.4 開關電源控制技術分析研究 開關電源可以分為電壓控制模式和電流控制模式兩種控制模式：雙環(huán)控制電壓控制模式電源控制模式電流控制模式單環(huán)控制 單電流模式控制技術可以較好地解決大功率電源的并聯(lián)問題， 電源的動態(tài)響應性能更好，變壓器的偏磁情況、電源模塊的過載或短路保護等得到明顯的改善。所以在電源產(chǎn)品的設計中電流模式得到廣泛的應用。1.5 全橋開

16、關電源應用技術 1.PWM高頻調(diào)制技術 2.軟開關技術 3.處理網(wǎng)側諧波電流 4.提高網(wǎng)側功率因數(shù)以上先進的的電力電子技術的應用引入高效、高性能、高功率因數(shù)和低污染的新趨勢。使得電源的發(fā)展： 1.正向高頻化 2.高功率密度 3.高功率因數(shù) 4.高可靠性和高智能化1.6 本設計的內(nèi)容及參數(shù)本次設計采用相移脈寬調(diào)制諧振控制器UC3895芯片，這種介紹了UC3895的外圍電路設計以及在開關源中的應用。UC3895是相移諧振DC/DC變換的PWM 控制器，UC3895的功能及特點有以下幾點。1. UC3895增加了自我適應的延遲時間設置還有其他的邏輯功能模塊設置。2. 先進的BCDMOC工藝制造用在了

17、這顆芯片的身上，使得UC3895的性能得到了很大的提高。特別是處理信號的速度上。3.這顆芯片也是一種DC/DC變換器的控制芯片。4.UC3895內(nèi)部設置有軟開關設置，所以它能實現(xiàn)全橋零電壓軟開關功率變換電路,他也有控制電路簡單,性能穩(wěn)定可靠。文中同時也有介紹 ZVS 逆變電路的各個開關管工作狀態(tài)的工作模式，系統(tǒng)的闡述了各個電子元器件的性能參數(shù)以及他們的應用電路設計，還有設計了UC3895外圍電路設計包括延遲時間的設定，逆變電路的設計，不可控整流電路的設計，電壓檢測反饋電路設計，過電流保護進行了設計，以及他們的動態(tài)電路的分析及簡單計算，不管電路怎么設計，工程師們都盡力的使電路的穩(wěn)定性和安全性進一

18、步提高。參數(shù)：1輸入電壓：220VAC±20%，50Hz。2輸出48V-3.3V/15A，輸出紋波50mV,開關噪聲<200mV。3輸入對地隔離電壓1500VAC(10mA漏電流,1分鐘打壓)。4要求選用UC3895作為PWM控制芯片,全橋主電路。第二章 電子元器件及部分電路介紹 在開關電源中，電力電子器件是完成電能轉換以及主電路拓撲中最為關鍵的元件。為了降低電子元器件在工作狀態(tài)的功率損耗以及提高開關電源的整機效率，開關電源中的開關管一般工作在開關狀態(tài)，由此我們命名他們?yōu)殚_關元器件開關元器件的應用極大的提高了開關電源的效率。電力電子器件種類很多，我們根據(jù)電子元器件在電路中被控制

19、的程度進行了一下的分類。1：不可控器件，即二極管；2：半控型器件，主要包括晶閘管及其派生器件；3：全控型器件，主要包括絕緣柵雙極型晶體管、電力晶體管、電力場效應晶體管等。隨著電子半導體技術的不斷進步和發(fā)展，他們的性能都在不斷地提高，功耗不斷的下降。這就極大的提高了開光電源的整機的功率密度以及電源高頻話的發(fā)展。我們只有不斷地探索，創(chuàng)新了解電力電子器件的特性，這樣才能設計開發(fā)出來一個理想的開關電源。 二極管是最為簡單普遍但在開關電源中十分重要的電力電子器件，在開關電源的輸入整流電路、逆變電路、輸出高頻整流電路以及緩沖電路中都有所使用。二極管的基本結構及工作原理開關電源中應用的二極管除電壓、電流等參

20、數(shù)與電子電路中的二極管有較大差別外，其基本結構和工作原理是相同的，都是由半導體PN結構成，即P型半導體與N型半導體結合構成。如圖2.1二極管。2.1 二極管組成電路分析圖2.1 二極管 整流橋電路 整流橋電路就是把我們用的交流電通過整流橋轉換為直流電的電路。整流電路可以分為一下三種： 1.半波整流電路 2.全波整流電路 3.橋式整流電路 這三種整流電路主要就是利用二極管的單向導電特性，整流二極管的導通電壓由輸入交流電壓提供。下圖2.2所示整流橋電路，他就是利用二極管的單向導電的基本特性來整流的電路，使交流電轉換成了直流電。達到了整流的目的。整流橋電路是對半波整流電路的一種改進。它能獲得半波整流

21、所不能得到的下半部分的波形，這就使得整流的效率提高。橋式整流電路的原理非常簡單，它就是利用四個二極管，兩兩對接。正弦波是能夠順利導通，負弦波是二極管2,3的作用使得電流正向流出，得到了直流電。利用二極管單向導通的特性，但也要特別注意二極管的反向耐壓值，如果超出二極管就會被擊穿，橋式整流我們由定義可以看出對輸入正弦波的利用效率比半波整流高出一倍，因為正弦波的負半軸也被利用了。由此也提高了電能的利用效率。橋式整流是交流電轉換成直流電的第一步后面還要有直流電的濾波整流，雷擊浪涌的整改等一系列問題。橋式整流是由4只整流二極管作橋式連接，它的封裝工藝現(xiàn)在已經(jīng)很完善。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高

22、，穩(wěn)定性好。 二極管有以下幾個參數(shù)特性： 1：最大整流電流 （IF） 2：最高反向工作電壓（Udrm） 3：反向電流（Idrm） 4：動態(tài)電阻（Rd） 5：最高工作最高頻率（Fm）圖2.2 橋式整流器 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 二極管的反向擊穿時它的電流在一定的范圍波動但是二極管的電壓保持不變，利用二極管的這一特性我們就能制作成穩(wěn)壓二極管，它的主要作用就是穩(wěn)壓作用。在臨界反向擊穿電壓前穩(wěn)壓二極管都有很高電阻的半導體器件，這就使得穩(wěn)壓二極管的兩端的電壓是保持不變在一定的電流范圍內(nèi)，具有很好的穩(wěn)壓特性下圖的曲線可知，串聯(lián)起來的穩(wěn)壓二極管可以在較高的電壓上使用，串聯(lián)起來的穩(wěn)壓二極管的兩端可以有很高的電壓。穩(wěn)壓

23、電路和限幅電路根據(jù)這個特性做成的。下圖為穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線和穩(wěn)壓二極管符號表示如圖2.3（a）（b）所示。 (a) (b)圖2.3 伏安特性曲線及符號 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)： 1：穩(wěn)定電壓 2：穩(wěn)定電流 3：額定功耗 4：動態(tài)電阻 5：溫度系數(shù) 穩(wěn)壓二極管對電流的要求也很高，比如穩(wěn)壓二極管的反向電流要大于穩(wěn)壓管的最小穩(wěn)定電流在穩(wěn)壓電路中，電流如果過小的話會造成穩(wěn)壓電路不穩(wěn)定工作穩(wěn)壓二極管不穩(wěn)壓。穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)壓電流我們也要注意，不能超過穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)壓電流，超過穩(wěn)壓管最大穩(wěn)壓電流的話就會造成穩(wěn)壓管損壞。為了解決這個問題我們在穩(wěn)壓電路中要串聯(lián)了一個穩(wěn)壓電阻圖2.4中的 R來限制電流，這個電

24、阻我們叫做限流電阻。將限流電阻的R值計算在一個合適的范圍內(nèi)，才能保證穩(wěn)壓二極管工作在穩(wěn)定狀態(tài)，起到穩(wěn)壓的作用。如圖2.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。圖2.4 穩(wěn)壓管電路2.2 三極管及其組成電路分析 半導體三極管我們簡稱它為三極管，也有的叫法雙極型晶體管和晶體三極管，三極管它是一種電流控制的半導體器件，三級管有將電流信號放大的作用，它是電源電路中的核心元件。三極管由三部分組成組成的方式如圖2.5(a)(b)分別為N溝道三極管P溝道三極管。 1.基區(qū)， 2.發(fā)射區(qū) 3.集電區(qū) 圖2.5(a) 圖2.5(b)圖2.5 N溝道三極管P溝道三極管2.2.1 圖騰柱驅動電路 圖2.6是一個圖騰柱驅動電路。圖騰柱就是

25、上下各一個晶體管，上管為NPN型三極管，下管為PNP型三極管。兩個基極極接到一起接輸入，上管的發(fā)射極和下管的集電極接到一起接輸出。來匹配電壓或者提高MOS的驅動能力。圖2.6 圖騰柱驅動電路共射放大電路共發(fā)射極放大電路中，三極管的基極與發(fā)射極組成了共發(fā)射極放大電路的輸入端，脈沖信號的交流通路里看，三極管的集電極和發(fā)射極組成了共發(fā)射極放大電路的輸出端。當放大電路以發(fā)射極是共同端時稱為共發(fā)射極放大電路。如圖2.7是阻容耦合共射放大電路圖，2.8是直接耦合共射放大電路圖。容耦合共射放大電路圖中C1是輸入電容，C2是輸出電容，三極管就是起放大作用的器件，R1是基極偏置電阻，R2是集電極負載電阻。1、3

26、端是輸入，2、3端是輸出。3端是公共點，通常是接地的，也稱“地”端。 圖2.7 阻容耦合共射放大電路圖2.8 直接耦合共射放大電路2.3 場效應管及其組成電路分析場效應晶體管有兩種類型，第一種：junction FETJFET第二種：金屬 - 氧化物半導體場效應管。金屬 - 氧化物半導體場效應管他是由多數(shù)載流子參與導電它具有單極性導電的特性所以也叫做單極性晶體管。單極性晶體管它是由電壓控制的半導體器件。單極性晶體管具有： 1. 輸入電阻高；2. 噪聲小；3. 功耗低；4. 動態(tài)范圍大；5. 易于集成；6. 沒有二次擊穿現(xiàn)象優(yōu)點。場效應管是利用控制輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體

27、器件。場效應晶體有以下主要參數(shù)： 1.夾斷電壓； 2.飽和漏源電流； 3.開啟電壓； 4.漏源擊穿電壓； 5.最大漏源電流。場效應晶體管組成的開關驅動電路使用MOS管相對于三極管有以下優(yōu)點：1.MOS管是電壓控制的電子元器件，并且具有驅動能力小的特點。2.MOS管大多都是載流子的器件，它沒有二次擊穿而且熱穩(wěn)定性比較好。所以場效應晶體管是是開關電源小型化，高效率化的重要器件。特別是在開關電源工作在高頻時（100KHZ），MOS 的有點更為突出。場效應晶體管的基本形式如圖2.9 TTL驅動MOSFET。圖2.9 TTL驅動MOSFET第三章 全橋拓撲原理全橋開關電源拓撲如圖3.1所示，全橋變換器與

28、采用了倍壓整流電路和全橋整流電路。所以全橋電壓可以構造出440V的離線變壓器全橋拓撲的優(yōu)點是初級側可以得到幅值為±VDC的方波電壓。圖3.1中全橋變換器有兩個輸出，及主輸出VOM和輔助輸出VOI.電路在工作的過程中MOS管Q1和Q4, Q2和Q3兩組MOS交替導通半個周期，但是如果Q1,Q2,Q3,Q4同時導通的話MOS管就會燒壞。不考慮MOS 的導通壓降的問題，我們就會得到初級電壓幅值為VDC脈寬為t的交變方波如圖3.2方波圖。3.1基本工作原理我們知道市電的電壓是不穩(wěn)定的，所以我們得到的方波并不是一致不變的，這就需要我么在電路中設置反饋環(huán)檢測輸出電壓的變化，檢測到輸出不穩(wěn)定時及時

29、的調(diào)制脈寬及占空比，達到在市電復雜變化的情況下保證負載得到的穩(wěn)定電壓。但是負載變化時，輔助輸出的變化為百分之5-8之間。圖3.1 全橋變換器圖3.2 方波圖由上圖我們假設晶體管MOS 的導通壓降為1V，肖特基整流管的壓降為0.5，輔助輸出的二極管為1V.由此我們可以計算出變壓器的電壓為： 輔助電壓計算： (3-1a) (3-1b) 主輸出電壓計算： (3-2a) (3-2b)由上面的公式我們可以看出全橋拓撲與其他的拓撲結構原理相同，當市電出現(xiàn)變化上升或下降時，UC3895就會進行一定比列的脈寬調(diào)節(jié)增大脈寬或減小脈寬，是輸出電壓保持穩(wěn)定。就是通過保持VT乘積不（伏秒積平衡）使輸出電壓穩(wěn)定。3.2

30、 全橋變換器設計3.2.1 最大導通時間、初級繞組圈數(shù)選擇 首先我們上文提到了當四只開關管同時導通時，開關管會燒毀。這就要求開關管最大導通時間（由公式（3-1b）和（3-2b）可知）出現(xiàn)在直流輸入電壓最低的時候不超過半周期的百分之80。從而避免開關管燒壞。根據(jù)電壓方程我們正確的選擇匝比、，使其在一定的電壓范圍內(nèi)變換器仍能保持穩(wěn)定的輸出。3.2.2 初級電流、輸出功率、輸入電壓的關系我們假設設計的變換器的效率為百分之90，因此我們可以得到一個轉換關系，輸入的直流電壓為最小值，選擇的占空比0.8，忽略開關管的到導通壓降，則輸出的公式為： （3-3）即 （3-4）3.2.3 初級線徑的選擇 因為我們

31、設定的占空比為0.8，則電流的有效值為，由上式（3-3）可知： 即： （3-5）我們假設電流的密度為600圓密耳每有效值安培則： 總圓密耳數(shù)= （3-6）3.3 變壓器初級隔直電容的選擇 圖3.1(a)中,在變壓器的初級側我們串聯(lián)了一個沒有極性的隔直電容，這樣做的目的是為了避免磁通不平衡的問題。全橋開關電源的磁通不平衡雖然不是很嚴重，但也會發(fā)生。晶體管一對半周期開關管導通的時間可能與另一半導通時間存在一定的誤差；還有就是開關管的導通壓降也肯能存在不同。這些參數(shù)的不同和一些其他因素的差異都會導致變換器初級側的伏秒積不平衡導致磁通不平衡導致開關管的損壞。添加初級隔直電容可以避免磁通不平衡的問題，保

32、證了電源的穩(wěn)定性。第四章 UC3895芯片外圍電路設計4.1 UC3895介紹 在全橋變換器中，開關管的損耗是造成效率低的一個主要原因，這就使我們常說的開關管的導通損耗。開關管導通損耗產(chǎn)生的主要原因就是在它導通和關斷的時候，開關管的電壓和電流不為零，我們就稱這種開關的方式為硬開關，開關管本身存在寄生電感，電容，隨意在導通，關斷的時候開關管會產(chǎn)生很大的電磁干擾。這就促進了軟開關的誕生。 導通和關斷的時候，開關管的電壓和電流為零稱為軟開關。就是應用LC諧振技術降低開關管導通，關斷的時候和降低。是開關損耗降低，提高開關頻率。UC3895就是用于驅動和控制諧振直流交換器。4.1.1 UC3895原理框

33、圖及特點 下圖4.1是UC3895的原理框圖。UC3895內(nèi)部集成了包括1.誤差放大器2. PWM 比較器3.PWM鎖存器4.延時電路5.輸出驅動電路等。圖4.1 UC3895原理框圖 UC3895引腳功能下圖4.2是UC3895封裝的引腳排列及介紹： 1. EAN腳是UC3895內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端。 2. EAOUT是UC3895是內(nèi)部誤差放大器的輸出端。 3. RAMP腳是UC3895是內(nèi)部誤差PWM 比較器的反相輸入端。 4. REF腳是UC3895內(nèi)部5V 的基準電壓。它的功能就是為內(nèi)部電路供電，同時還可提供 5mA 電流為外部負載。 5GND腳 UC3895內(nèi)部為除輸出級外，

34、芯片內(nèi)電路的地。圖4.2 UC3895封裝的引腳排列 6. SYNC 腳為UC3895內(nèi)部振蕩器的同步端。 7. CT腳為UC3895內(nèi)部振蕩器定時電容。 8. CT腳為UC3895內(nèi)部振蕩器定時電阻。 9、10.DELAB、 DELCD 為UC3895內(nèi)部輸出端間的延時調(diào)整。 調(diào)整4只開關管的死區(qū)時間。 11. UC3895內(nèi)部自適應延時設定電路。 12. CS腳為UC3895內(nèi)部電流取樣。 13、14、17、18.OUTAOUTD 腳為UC3895內(nèi)部四個互補開關管驅動器的輸出端。最大輸出驅動電流為 100mA。 15. VDD腳為UC3895內(nèi)部電源電壓端。接 1.0F 以上的旁路電容。

35、 16. PGND腳為UC3895內(nèi)部輸出級接地端。 19. S/DISB腳為UC3895內(nèi)部軟啟動/關斷端。 20. EAP腳為UC3895內(nèi)部誤差放大器的同相輸入端。4.2 UC3895外圍電路計算 UC3895相移諧振變換器簡化電路如圖4.3相移諧振變換器簡化電路。圖4.3 相移諧振變換器簡化電路電阻RT和電容CT計算出振蕩器的工作頻率。震蕩周期近似的由式（4-1）估算。 （4-1）振蕩器通過對外部的定時電容的充放電來工作的充電電流有RT決定如式（4-2）。 （4-2）振蕩器輸出的時鐘脈沖波形如圖4.4所示。 斜波電壓的斜率 是由腳EAMP 外接電容 C1 的大小決定的，兩組橋臂可以有不

36、同的延時時間，這樣才能適應諧振電容充電電流的不同，由式（4-3）決定計算得出。 （4-3）式中：單位為V，單位為，單位為s。圖4.4 動作波形第5章 全橋開關電源硬件設計5.1 穩(wěn)壓恒流電路的設計 開關電源要達到恒定的輸出，必須有穩(wěn)定電壓電流的反饋環(huán)路，如下圖5.1（a）（b）是我們本此次設計的恒流穩(wěn)壓反饋環(huán)路。圖5.1（a） 恒流反饋環(huán)路圖5.1（b） 穩(wěn)壓反饋環(huán)路 穩(wěn)壓恒流反饋環(huán)路的VC+和IO+,IO-要從輸出端取值如下圖5.2。它們的原理就是當輸出電壓電流沒有達到額定值時，使光耦導通或關閉以調(diào)節(jié)控制器的占空比，達到穩(wěn)壓恒流的目的。圖5.2隔離部分是一個線性光耦器件，具體參數(shù)都已標注。5

37、.2 輔助電源的設計輔助電源是給控制部分和驅動部分供電的，是維持電源可靠、穩(wěn)定工作必不可少的部分。采用的方法是：輸入電壓經(jīng)過電源輸入濾波，取出電壓經(jīng)變壓器變壓，再通過全波整流、濾波，最后經(jīng)一穩(wěn)壓管得到所需的電壓值。具體電路如圖5.3所示：圖5.3 輔助電源原理圖其中，LM7815為一個三端穩(wěn)壓管，輸出電壓為+15V，能夠滿足控制電路和驅動電路的需求。全橋整流部分可以選用DB35或MB6S（正向壓降0.8V，反向電流5uA,1A/100V）。對變壓器，用第三章介紹的設計方法,應選用RM14或EC41（FX3730）磁心，原、副邊線圈電壓分別約為220V/18V。5.3 主功率板總圖圖5.4 主功

38、率板總圖5.4 驅動電路設計圖騰柱驅動電路是常用的開關管驅動電路，我們本次設計沒有采用圖騰柱驅動電路。下圖5.5是本次設計的驅動電路。圖5.6是驅動開關導通實測圖。圖5.5 驅動電路IR2113是有低端功率晶體管驅動極、高端功率晶體管驅動極、電平轉換器等結構組成。他把驅動的高壓側和低壓側的MOD和IGBT所需的絕大部分功能集成在芯片內(nèi)，外圍電路的設計也非常簡單。圖5.6 驅動開關導通實測圖結束語 本論文在邢法玉老師的悉心指導下完成的，經(jīng)過了4個多月的學習和工作，我終于完成了全橋開關穩(wěn)壓電源設計。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，老師給予了我很大的幫助。這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。（1） 本次論文的課題研究主要全橋開關電源的原理和基于UC3895芯片進行的電源設計。深刻認識了全橋開關電源的工作原理，以及UC3895芯片的優(yōu)越性和先進的制作工藝，也了解了全橋拓撲以外的拓撲原理如反激，正激，半橋等拓撲。（2） 本次論文設計的遺憾是沒有對電源的實際生產(chǎn)進行深刻的人是，只能體現(xiàn)在理論，在電源實際調(diào)試中存在著缺陷，沒有對電源做出進一步的認證。以后的學習生活中要進一步加強這方面的知識。參考文獻1 Abraham I.Pressman.開關電源設計(第