【測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 開題報(bào)告】一種移相全橋軟開關(guān)dcdc開關(guān)電源設(shè)計(jì)

1、【測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)+文獻(xiàn)綜述+開題報(bào)告】一種移相全橋軟開關(guān)DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì) 20_ _屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)一種移相全橋軟開關(guān)DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)摘 要軟開關(guān)技術(shù)是指利用諧振的方法， 使開關(guān)器件中的電流或電壓按正弦變化，從而使功率變換器得以高頻化的一種技術(shù)。它相對(duì)于硬開關(guān)技術(shù)，具有零電壓開關(guān)的特點(diǎn)，損耗低，電磁干擾小。移相控制零電壓開關(guān)PWM變換器就是軟開關(guān)PWM技術(shù)中的一種拓?fù)洌m用于中、大功率DC-DC變換場(chǎng)合。本文比擬系統(tǒng)地剖析了移相控制零電壓開關(guān)PWM變換器的根本原理，分析了實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)的條件和實(shí)現(xiàn)策略，對(duì)照實(shí)物，詳細(xì)分析了一種全橋拓?fù)浞桨傅碾娐废到y(tǒng)，用IRFP460LC

2、型號(hào)MOSFET作為主功率電橋開關(guān)管，UC3895作移相PWM產(chǎn)生芯片，開關(guān)頻率到達(dá)100KHz，防止了噪聲干擾，該電源輸入為單相380V/50Hz交流，輸出為 200V 直流，變換效率可到達(dá)85%以上。關(guān)鍵詞：DC-DC ,移相PWM， UC3895 A design of shift in the whole bridge with soft switch DC - DC switch powerAbstractSoft-switching technology is the technology ,by using the principle of resonance, which ma

3、kes the switching device in accordance with sinusoidal current or voltage changes, so that the frequency of the power can converter to high frequency. Compared with the traditional PWM hard-switching technology,it owns zero voltage switching characteristics, low loss, electromagnetic interference sm

4、all. Phase-shifted zero-voltage-switching PWM converter PS-ZVS-PWM converter is one of the topologies using soft-switching PWM technique, and is suited for middle to high power DC-DC.This dissertation analyzes the operation principle of PS-ZVS-PWM converter systemically. The realization conditions a

5、nd ways of ZVS . It makes a detailed analysis on the bridge of some major topological scheme design by according a prodect. UC3895 is used as controlling IC,IRFP460 is used as power MOSFET and the switching frequency is 100KHZ that avoid the boring yawp. The power input SP single phade 380V/50HZ AC

6、and get 220V DC output . The efficiency of the power can even achieve 85%.Keywords:DC-DC, Phase-shifted PWM,UC3895 目錄一種移相全橋軟開關(guān)DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)III摘 要IIIAbstractIV1 緒論11.1引言11.2軟開關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外開展現(xiàn)狀11.3概述21.3.1開關(guān)電源開關(guān)損耗的成因21.3.2軟開關(guān)技術(shù)31.4課題主要研究?jī)?nèi)容42移相控制軟開關(guān)PWM DC/DC全橋變換器的根本理論52.1 PWM技術(shù)52.2 移相PWM52.3 DC-DC全橋變換器62.4移相控制Z

7、VS PWM DC-DC全橋變換器的工作原理63方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)113.1方案設(shè)計(jì)方案113.2方案評(píng)價(jià)113.3總體設(shè)計(jì)124各模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)134.1軟開關(guān)電路134.1.1 控制芯片UC3895及其驅(qū)動(dòng)電路134.1.2高頻變壓器的設(shè)計(jì)154.1.3輸入整流濾波電路164.1.4輸出整流濾波電路164.1.5器件的選擇184.2保護(hù)電路與輔助電源184.2.1測(cè)試點(diǎn)選擇184.2.2反應(yīng)電路194.2.3過壓保護(hù)204.2.4過流保護(hù)204.2.5輔助電源的設(shè)計(jì)215實(shí)驗(yàn)結(jié)果235.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集235.2硬件實(shí)物照片23結(jié)論25參考文獻(xiàn)26致謝281 緒論近年來，隨著計(jì)算機(jī)的普及和航

8、空航天技術(shù)、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、郵電通信等事業(yè)的迅速開展，人們對(duì)電源裝置的需求量越來越大，并且對(duì)電源裝置的性能、效率、體積、可靠性也有了更高的要求。開關(guān)電源以其體積小、效率高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)慢慢取代了傳統(tǒng)的線性電源。但是要實(shí)現(xiàn)電源裝置的高性能、高效率、高可靠性并減小體積和重量，就必須實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的高頻化。而開關(guān)頻率越高，產(chǎn)生的損耗也越大。軟開關(guān)電源的開關(guān)器件在開通或關(guān)斷的過程中，或者加于其上的電壓為零，或者加于其上的電流為零，或者電壓電流都為零。軟開關(guān)技術(shù)是指利用諧振的原理, 使開關(guān)器件中的電流或電壓按正弦規(guī)律變化，從而使功率變換器得以高頻化的一種技術(shù)。它相對(duì)于硬開關(guān)技術(shù)，具有零電壓開關(guān)的特點(diǎn)，損耗

9、低，電磁干擾小。它可以解決硬開關(guān)變換器中的感性關(guān)斷、硬開關(guān)損耗、容性開通及二極管反向恢復(fù)性能等問題，而且還能防止由硬件開關(guān)引起的EMI等問題1。這種開關(guān)方式顯著地減小了開關(guān)損耗在開關(guān)過程中的震蕩，可以大幅度地提高開關(guān)頻率，為開關(guān)電源小型化、高效率創(chuàng)造了條件。3MHz 工作的磁芯材料之外，高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)對(duì)其性能有極其重要的影響。這對(duì)我國(guó)的高頻開關(guān)電源和整機(jī)系統(tǒng)的開展都是至關(guān)重要的。國(guó)內(nèi)高校和科研單位對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，西安交通大學(xué)王兆安教授對(duì)高頻零電壓DC-DC全橋變換器進(jìn)行研究并做出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)；江蘇大碩士學(xué)位論文ZVZCS PWM DC-DC全橋功率變換器樣機(jī)，對(duì)此些問題都進(jìn)行

10、了比擬深入的探討。嚴(yán)仰光教授課題組于1996年做出了實(shí)物4。遺憾的是，國(guó)內(nèi)大多是對(duì)國(guó)外的先進(jìn)拓?fù)溥M(jìn)行改良，少有基于新的思路的全新拓?fù)?。目前從國(guó)內(nèi)外對(duì)全橋高頻軟開關(guān)DC-DC變換器的研究來看，高頻軟開關(guān)DC-DC變換器大致可分為三類：一是全橋零電壓開關(guān)PWM DC-DC變換器即FB-ZVS-PWM； 二是全橋零電流開關(guān)PWM變換器即FB-ZCS-PWM；三是全橋零電壓零電流開關(guān)PWM變換器即FB-ZVZCS-PWM。第一類拓?fù)浯嬖跍髽虮哿汶妷豪щy和原邊環(huán)流大以及變壓器占空比喪失等問題；第二類拓?fù)涫侨珮蛩闹婚_關(guān)管都采用零電流開關(guān)但是目前該類拓?fù)淙蕴幱趯?shí)驗(yàn)室樣機(jī)試驗(yàn)階段，未見成熟地應(yīng)用于實(shí)踐中；

11、第三類拓?fù)淙源嬖谏僭S占空比喪失、超前臂零電流開關(guān)實(shí)現(xiàn)難和輸出整流管電壓過沖以及振蕩問題?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外的研究成果，未來軟開關(guān)全橋PWMDC-DC變換器開展趨勢(shì)主要有：1 四只能實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)管是高壓大功率全橋PWM變換器的趨勢(shì)；2 針對(duì)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不可靠性，采用數(shù)字控制的方法，利用DSP信號(hào)處理器的運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、性價(jià)比高、編程靈活等特點(diǎn)，可以滿足對(duì)高質(zhì)量變換器的可靠性和實(shí)時(shí)控制的要求 ；3 無諧振網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)功率變換器；4 應(yīng)用一些諸如滑模變結(jié)構(gòu)等優(yōu)良的控制算法4。1.3概述廣義地說，凡用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N直流電壓的主電路都叫做開關(guān)變換器電路 Conve

12、rter ，轉(zhuǎn)變時(shí)用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出，并有保護(hù)環(huán)節(jié)那么稱開關(guān)電源 Switching-power-supply 6 。半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)過程不是瞬時(shí)完成的，需要一定時(shí)間。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，在開關(guān)器件兩端出現(xiàn)既有電壓又有電流的狀態(tài)，電壓和電流有一個(gè)交疊區(qū)，從而產(chǎn)生損耗，稱之為開關(guān)損耗。一般的開關(guān)電源組成：交流輸入電壓經(jīng)過輸入濾波器防電磁干擾，通過整流、濾波后變?yōu)橹绷麟妷?，此直流電壓通過開關(guān)器件 即DC-DC變換，變?yōu)楦哳l脈沖AC電壓，高頻脈沖電壓經(jīng)過高頻變壓器進(jìn)行隔離、變壓，然后經(jīng)過二次整流與輸出濾波的平滑后變?yōu)橹绷麟妷狠敵?。通過比擬電路，把直流輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比擬，其電壓差通過運(yùn)算放大

13、器、占空比調(diào)制電路控制開關(guān)元件的開通/關(guān)斷時(shí)間，從而調(diào)節(jié)輸出直流電壓。所謂軟開關(guān)，通常是指零電壓開關(guān)ZVS和零電流開關(guān)ZCS。理想的軟啟動(dòng)過程是電壓先下降到零，然后電流慢慢上升至通值，因此開通損耗接近零。因?yàn)槠骷_通前電壓已經(jīng)下降到零，器件結(jié)電容上的電壓也為零，所以很好地處理了容性開通問題。理想的軟關(guān)斷過程是電流先下降，直到為零，電壓再緩慢上升到斷值，所以關(guān)斷損耗也為零。由于關(guān)斷前功率管電流已經(jīng)下降到零，即線路電感中的電流也為零，所以解決了感性關(guān)斷問題7。軟開關(guān)包括軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷：軟啟動(dòng)指零電流啟動(dòng)和零電壓?jiǎn)?dòng);軟關(guān)斷指零電流關(guān)斷和零電壓關(guān)斷，可通過驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序進(jìn)行判斷。零電壓關(guān)斷： 在t1

14、時(shí)刻，給出關(guān)斷命令，開關(guān)器件的電流從通值下降到斷值后，端電壓從通值上升到斷值，功率管截止。在t2前，開關(guān)器件的端電壓約等于零。零電流關(guān)斷： 在t2時(shí)刻或t2后，給出關(guān)斷命令，開關(guān)器件端電壓從通值上升到斷值，功率管截止。零電流啟動(dòng)： 在t1時(shí)刻，給出開啟命令，開關(guān)器件端電壓從斷態(tài)值下降到通態(tài)值以后，電流從斷值上升到通值，功率管導(dǎo)通。在t2前開關(guān)器件電流約等于零。零電壓?jiǎn)?dòng)： 在t2時(shí)刻或t2后，給出開啟命令，開關(guān)器件電流從斷值上升到通值，功率管導(dǎo)通。在t2以前，開關(guān)器件端電壓必須下降到零，并在電流上升到通值以前維持在零。圖1.1 軟開關(guān)Mosfet的理想波形和硬開關(guān)波形本文研究的內(nèi)容及要解決的問

15、題分為五章來闡述：第一章緒論。介紹開關(guān)電源開關(guān)損耗的成因，軟開關(guān)技術(shù)，以及軟開關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外開展現(xiàn)狀。第二章移相控制軟開關(guān)PWM DC/DC全橋變換器的根本理論。介紹了根本的全橋PWM變換器的工作原理及移相控制ZVS PWM全橋變換器的根本特點(diǎn)。第三章PWM方案設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)。給出了方案設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)，以及總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。第四章各模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)介紹了主電路模塊，控制電路模塊以及輔助電源模塊的組成和參數(shù)選用。 第五章實(shí)驗(yàn)結(jié)果。給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)本文的工作進(jìn)行了小結(jié)，并提出了一些難點(diǎn)及今后進(jìn)一步要做的工作。2移相控制軟開關(guān)PWM DC/DC全橋變換器的根本理論2.1 PWM技術(shù)所謂PWM Pul

16、se-width-modulation 技術(shù)，就是在周期不變的條件下，利用改變脈沖波形的寬度或用占空比表示，甚至可以將脈沖波形斬切為假設(shè)干段，以到達(dá)抑制諧波目的一種方法。采用PWM構(gòu)成的變換器，輸入為固定不變的直流電壓，通過PWM在同一個(gè)變換器中實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和恒頻。這種變換器只有一個(gè)可控的功率級(jí)，簡(jiǎn)化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)，因而具有體積小、重量輕、可靠性高的特點(diǎn)。又因?yàn)樗茨苷{(diào)壓又能恒頻，所以調(diào)節(jié)速度快、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。此外，采用PWM技術(shù)不僅能提供較好的變換器輸出電壓和電流的波形，而且提高了變換器對(duì)交流電網(wǎng)的功率因數(shù)。PWM開關(guān)技術(shù)以其電路簡(jiǎn)單，控制方便而獲得廣泛的應(yīng)用。 2.2 移相PWM 移相

17、式PWM控制器能在傳統(tǒng)PWM根底上加以改良，通過移相使全橋的四個(gè)開關(guān)管輪流導(dǎo)通共2種，每次2個(gè)開關(guān)管。在同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管輪流導(dǎo)通過程中，可以通過開關(guān)管的輸出寄生電容和變壓器漏感特性組成諧振源使電容上的電壓快速速度放電，確保開關(guān)管處于零電壓開關(guān)狀態(tài)ZVS，從而防止開關(guān)工作過程中電壓和電流的重疊8。在移相全橋開關(guān)電路中，驅(qū)動(dòng)信息不僅需要要驅(qū)動(dòng)全橋?qū)潜?，還要使兩個(gè)對(duì)角橋臂的導(dǎo)通有一定的時(shí)間延時(shí)，有效占空比一般由延遲時(shí)間控制。因?yàn)閮蓚€(gè)橋臂的開關(guān)元件不是同時(shí)被驅(qū)動(dòng)，需要精確地設(shè)置“移相導(dǎo)通波形之間的延遲時(shí)間，延遲時(shí)間受調(diào)與諧振腔控制電路的電壓回路，最后充當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相信號(hào)，此時(shí)變壓器上串聯(lián)的

18、兩個(gè)開關(guān)管的上半橋或下半橋一般處于導(dǎo)通狀態(tài)，變壓器在開關(guān)管一般是MOS管導(dǎo)通時(shí)的電壓為零，即變壓器的初級(jí)端處于短接狀態(tài)，并鉗位初級(jí)的電流火電壓也保持原值。當(dāng)半橋中的一個(gè)開關(guān)管經(jīng)適當(dāng)?shù)难舆t關(guān)斷后，變壓器的初級(jí)電流再次流回該開關(guān)管的輸出寄生電容，從而與開關(guān)器件的漏極電壓諧振，因?yàn)榉聪螂妷旱淖饔?，使?duì)角臂開關(guān)上的電壓為零，從而保證了零電壓開關(guān)工作狀態(tài)。2.3 DC-DC全橋變換器DC-DC全橋變換器由全橋轉(zhuǎn)換器和帶濾波的全橋整流電路組成，圖2.2是DC-DC全橋變換器根本電路結(jié)構(gòu)圖及其PWM主要波形。其中橋臂1由Q1、D1、與Q3、D3組成，橋臂二由Q2、D2與Q4 、D4組成， Vm是輸入DC電壓

19、。變壓器Tr的原副邊匝比為 1： 1，Lf是輸出濾波電感，Cf是輸出濾波電容，Dr1和Dr2是輸出整流二極管， RLd是負(fù)載。對(duì)于模型來說，所有元器件均為理想情況，通過控制4個(gè)開關(guān)器件：在A、B兩點(diǎn)得到Vm的AC方波電壓，經(jīng)過變壓器的隔離、變壓及整流電路的全波整流，C、D兩點(diǎn)將得到幅值為Vm/K的DC方波電壓，Lf和Cf組成的輸出濾波器將濾掉DC方波電壓中的高頻分量，最終得到平直的直流電壓，其電壓值為，其中D是占空比，其中Ton是導(dǎo)通的時(shí)間，Ts是開關(guān)的周期。一般都通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓V0 9。圖2.2 PWM DC-DC全橋變換器結(jié)構(gòu)及主要波形2.4移相控制ZVS PWM DC-DC

20、全橋變換器的工作原理 移相控制零電壓開關(guān)PWM變換器 Phase-shifted-zero-voltage-switching PWM converter, PS-ZVS-PWM Converter 是利用原邊串聯(lián)電感和功率開關(guān)管的寄生電容或變壓器的漏感或外接電容，以實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)的，其電路結(jié)構(gòu)圖及主要波形如圖2.3所示。其中，D1 D4分別是Q1Q4的內(nèi)部的寄生二極管，C1C4是各自的Q1Q4寄生電容和外部電容之和。Lr為諧振電感，它包括變壓器的漏感， 各橋臂1800互補(bǔ)導(dǎo)通的2個(gè)開關(guān)管，兩個(gè)橋臂的導(dǎo)通角相差一個(gè)相位，一般稱為移相角，通過調(diào)節(jié)移相角度來調(diào)節(jié)輸出電壓。Q1和Q3分別超前Q4和Q

21、2一個(gè)相位，我們稱Q1和Q3所組成的橋臂為超前橋臂，Q2和Q4所組成的橋臂為滯后橋臂。在一個(gè)開關(guān)周期中，移相控制ZVS PWM DC-DC全橋變換器有12種開關(guān)狀態(tài)9。在分析之前，我們作如下假設(shè)：所有開關(guān)管以及二極管均為無損耗的理想器件；所有電容、電感以及變壓器均為無損耗理想元件；C1 C3 Clead，C2 C4 ClagLf Lr/K2 K為變壓器的原副邊匝比。圖2.3 全橋變換電路及主要波形 Vrect為次級(jí)整流電壓 圖2.4給出了該變換器不同開關(guān)狀態(tài)時(shí)輸出的等效電路。各開關(guān)狀態(tài)的工作情況描述如下：開關(guān)模式0t0：原邊電流ip正半周功率輸出過程電路如圖2.4a所示，在t0時(shí)刻Q1、Q4同

22、時(shí)導(dǎo)通，且Q2、Q3截止。此時(shí)刻，原邊電流ip流經(jīng)Q1、諧振電感Lr、變壓器初級(jí)繞組及Q4。整流二極管Dr1導(dǎo)通，Dr2截止。輸入電壓Vin加在變壓器初級(jí)繞組兩端，變壓器次級(jí)兩繞組中的上段繞組感應(yīng)電壓加在負(fù)載兩端，此時(shí)Dr2要承受兩倍反向次級(jí)繞組的感應(yīng)電壓。開關(guān)模式1t0-t1 ：超前臂諧振過程在死區(qū)時(shí)間t1內(nèi)電路如圖2.4b所示，當(dāng)初級(jí)電流ip在功率輸出過程中逐漸將升高到最大值Ip時(shí)， Q1柵極的驅(qū)動(dòng)脈沖變?yōu)榈碗娖?，Q1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂骨袛嗔穗娫垂╇娡?，而原邊電感線圈中的電流不會(huì)突變，仍維持ip從左向右正向流動(dòng)，故超前臂并聯(lián)電容C1充電、C3放電。在這個(gè)時(shí)段，諧振電感Lr和濾波電感Lf 是串

23、聯(lián)諧振，而Lf很大，可以認(rèn)為ip近似不變，類似于一個(gè)恒流源。C1的電壓從零開始線性上升，而C3的電壓從Vin開始線性下降，因此Q1是零電壓關(guān)斷。為了保證電容C3兩端的電壓UC3在死區(qū)時(shí)間t1內(nèi)降到零，使t2時(shí)刻Q3順利實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通，完成由Q1向Q3換流，超前臂死區(qū)時(shí)間t1的選擇應(yīng)滿足條件t12 CleadVin/Ip在這一過程中，Dr1繼續(xù)導(dǎo)通，但導(dǎo)通電流開始減小。開關(guān)模式2 t1-t3 ：ip正半周鉗位續(xù)流過程如前所述，在t2之前因?yàn)槌皹虮壑C振已使D3導(dǎo)通鉗位，即UA 0，UAB 0；此時(shí)加到開關(guān)管Q3柵級(jí)的驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)楦唠娖揭允箤?shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通，但并沒有電流流過，初級(jí)電流由D3流過10

24、11。如圖2.4c所示。在這段時(shí)間內(nèi)，初級(jí)電流等于初級(jí)濾波后的電感電流，即ipt iLft/k 開關(guān)模式3 t2、t3 ：Q4關(guān)斷后滯后臂諧振過程在t2時(shí)刻，加到滯后臂下管Q4柵極的驅(qū)動(dòng)脈沖電平變?yōu)榈碗娖剑谑情_關(guān)管Q4由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗拐蚶m(xù)流的原邊電流ip在全橋右臂突然失去主要通路，從而使初級(jí)電流ip轉(zhuǎn)移到C2和C4中，一方面抽走電容C2 中的電荷，另一方面又給C4充電，因此Q4電壓從零慢慢上升，Q4是零電壓關(guān)斷13。此時(shí)UAB -Uc4， UAB的極性從零到負(fù)變化，變壓器次級(jí)繞組上的電勢(shì)上負(fù)、下正，整流二極管Dr2受正向偏置而開始導(dǎo)通，次級(jí)下段繞組中開始有電流流進(jìn)，整流管Dr1和Dr2同

25、時(shí)導(dǎo)通時(shí)，變壓器次級(jí)繞組將短接，初級(jí)繞組電壓為零、變壓器次級(jí)繞組電壓為零10 12。UAB直接加在諧振電感Lr兩端，諧振網(wǎng)絡(luò)Lr、C2、C4在工作，簡(jiǎn)化電路如圖2.4d所示。開關(guān)模式4 t3、t4 ：諧振結(jié)束時(shí)D2導(dǎo)通續(xù)流，原邊電感儲(chǔ)能返回電網(wǎng)，ip下沖回零點(diǎn)，在t3時(shí)刻，D2自然導(dǎo)通，將Q2兩端電壓鉗位在零位，Q2是零電壓開通，但不流過電流，ip由D2流通，諧振電感的儲(chǔ)能將回饋給輸入電源8。在t4時(shí)刻，初級(jí)電流從Ipt3下降到零，二極管D2和D3自然關(guān)斷，Q2和Q3將流過電流，簡(jiǎn)化電路如圖2.4e所示。開關(guān)模式5 t4、t5 在t4時(shí)刻，初級(jí)電流由正方向過零，并向負(fù)向開展，流經(jīng)Q2和Q3開關(guān)

26、管。因?yàn)槌跫?jí)電流缺乏以提供負(fù)載電流，負(fù)載電流仍由整流二極管Dr1和Dr2提供回路，初級(jí)繞組上電壓仍為零，在諧振電感兩端電壓是電源電壓Vin，初級(jí)電流反向線性增加11。如圖2.4f所示。 開關(guān)模式6 t5、t6 ：在 t5-t6 這段時(shí)間里，電源給負(fù)載供電。初級(jí)電流ip在過零點(diǎn)后繼續(xù)下沖完成后半段反向急變過程，以使Q2、Q3導(dǎo)通形成功率輸出供電回路。次級(jí)兩整流二極管處于急劇換流過程，iDr1急劇減小，iDr2急劇增大。在t6時(shí)刻，Q3關(guān)斷，變換器開始第二個(gè)半個(gè)周期的工作，其工作情況類似于上述半個(gè)周期10。簡(jiǎn)化電路如圖2.4g所示。圖2.4at0時(shí)刻圖2.4b【t0，t1】 圖2.4c【t1，t2

27、】圖2.4d【t2，t3】 圖2.4e【t3，t4】圖2.4f【t4，t5】 圖2.4g【t5，t6】3方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)本課題提出一種基于UC3895的移相全橋軟開關(guān)電源控制核心板，采用硬件設(shè)計(jì)和理論相結(jié)合的方法。主要對(duì)以一種新型零電壓轉(zhuǎn)換ZVS全橋DC-DC變換器為主電路拓?fù)洌蒛C3895芯片組成的DC-DC變換器作分析研究。學(xué)習(xí)軟開關(guān)移相技術(shù)工作原理及UC3895芯片應(yīng)用，設(shè)計(jì)基于UC3895的移相信號(hào)產(chǎn)生控制核心板原理圖與PCB圖，調(diào)試板子，輸出四路移相信號(hào)，最終在主回路平臺(tái)上能演示，實(shí)現(xiàn)380V交流輸入，200V直流輸出，效率85%以上。雙零變換技術(shù)中，ZVT變換技術(shù)應(yīng)用比擬普遍，

28、主要用于高頻有源PFC和DC/DC變換電路。ZVT變換的根本工作原理是輔助開關(guān)管與諧振電路共同工作，使主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。ZVT變換技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：1定頻PWM變換，與以調(diào)頻形式工作的ZVS變換相比，變壓器和濾波電容器的設(shè)計(jì)比擬容易，利用率也比擬高；2在主開關(guān)管開通和關(guān)斷的過程中，采用局部諧振技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)變換，大大降低了開關(guān)損耗，提高了工作效率；3主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)流過的電流和關(guān)斷時(shí)承受的電壓與硬開關(guān)PWM變換相近，比雙零開關(guān)變換本錢低，可靠性高；4軟開關(guān)變換，電磁干擾EMI小。UC3895功能：由于全橋電路中，MOS的延時(shí)特性，及電路中電感效應(yīng)，輸入幾路PWM實(shí)際應(yīng)用中，將產(chǎn)生偏差。U

29、C3895相移諧振PWM控制器適用于全橋變換器控制。它可以通過移動(dòng)一個(gè)半橋?qū)α硪粋€(gè)半橋驅(qū)動(dòng)脈沖的相位，實(shí)現(xiàn)恒定頻率、高效率零電壓轉(zhuǎn)換脈沖寬度調(diào)制。該器件既叫用作電壓型控制，也叫用作電流型控制。 UC3895采用零電壓開關(guān)脈寬調(diào)制技術(shù)，在高頻工作狀態(tài)下具有很高的效率。該器件中還具有獨(dú)立的過流保護(hù)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)快速故障保護(hù)。同時(shí)UC3895增強(qiáng)了控制邏輯能力、增加了自適應(yīng)延時(shí)設(shè)定和關(guān)斷能力。由于該器件內(nèi)裝BCDMOS，所以工作電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相應(yīng)的雙極型控制器，工作頻率為500 KHz，工作電流只有5 mA,，在欠壓封鎖期間，工作電流只有150滋A。軟啟動(dòng)/軟關(guān)斷時(shí)間可以調(diào)整，最高工作頻率可達(dá)1MHz

30、。開關(guān)電源電路主要包括輸入整流濾波電路，檢測(cè)保護(hù)電路，三相全橋橋式逆變電路，高頻變壓器，輔助電源，輸出整流濾波電路等14。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。主電路主要功能是將380 V的交流電壓通過整流濾波后可獲得300 V的直流電壓，然后再把300 V直流電壓作為DC-DC電路的輸入端，經(jīng)過DC-DC變換器后，整流濾波后得到輸出為200 V的直流電壓。移相PWM電路通過輔助電源以及電壓、電流、溫度檢測(cè)電路來控制開關(guān)電路。其中，輔助電源由380V的輸入電壓經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)為15V,作為UC3895等芯片的輸入電壓。電壓、電流、溫度檢測(cè)電路作為保護(hù)電路確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。4各模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1.1

31、控制芯片UC3895及其驅(qū)動(dòng)電路UC3895管腳圖如圖4.1所示，主要引腳的設(shè)置如下：2腳EAOUT：誤差放大器的輸出端。當(dāng)EAOUT腳電壓低于500mV時(shí)，空載比擬器關(guān)斷各輸出級(jí)電路，當(dāng)EAOUT腳電壓高于600mV時(shí)，空載比擬器重新導(dǎo)通各輸出級(jí)電路。4腳REF：5 V士2%基準(zhǔn)電壓。該電源不僅可為內(nèi)部電路供電，還可為外部負(fù)載提供5mA電流。在欠壓封鎖狀態(tài)下，基準(zhǔn)電源關(guān)斷，在其他狀態(tài)下，基準(zhǔn)電源正常供電。為使基準(zhǔn)電源更加穩(wěn)定，在REF腳到地之間加人0.1 uF的旁路電容。6腳SYNC：振蕩器的同步端。同步信號(hào)也能使外接在CT腳的電容和RAMP腳的電容放電，該腳內(nèi)部同步電路輸人電壓的范圍為1.

32、 9-2. 1V。7腳CT、8腳RT：振蕩器定時(shí)電容、電阻。內(nèi)部的振蕩器以可調(diào)電流對(duì)CT充電，兩端的電壓波形是峰值為2. 5 V的鋸齒波，RT的阻值一般在40-120k之間。9、10腳DELAB,DELCD各互補(bǔ)輸出端之間的延時(shí)調(diào)整以及11腳ADS自適應(yīng)延時(shí)設(shè)定、12腳CS電流取樣構(gòu)成自適應(yīng)延時(shí)電路。13、14、17、18腳OUTD- OUTA：芯片內(nèi)四個(gè)互補(bǔ)MOS驅(qū)動(dòng)器的輸出端。每個(gè)輸出端的最大輸出電流為100mA，用于驅(qū)動(dòng)MOSFET。輸出端A和輸出端B完全互補(bǔ)，工作占空比可達(dá)50%，輸出端A和B驅(qū)動(dòng)外接功率變換器的一個(gè)半橋電路，輸出端C和D驅(qū)動(dòng)外接功率變換器的另一個(gè)半橋電路，輸出特性完全

33、一樣，A端和C端輸出的脈沖具有一定的相移，B端和D端輸出的脈沖也具有一定的相移15。19腳SS/DISB：軟啟動(dòng)/關(guān)斷端。圖4.1 UC3895管腳定義圖圖4.2 UC3895控制電路研究發(fā)現(xiàn) ,在很多情況下，諧振電容電壓波形在過零點(diǎn)有明顯畸變 ，這種畸變主要是由開關(guān)管關(guān)斷延時(shí)的環(huán)流開關(guān)管在非零點(diǎn)切換條件下的產(chǎn)生的。環(huán)流的存在導(dǎo)致了開關(guān)管損耗增大，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的傳輸效率和穩(wěn)定度。本設(shè)計(jì)采用BiCMOS相移諧振PWM控制器UC3895，控制PWM波相位來抑制這種畸變的產(chǎn)生。如圖4.2UC3895控制電路所示：對(duì)于PWM波的頻率，數(shù)據(jù)手冊(cè)上說明，一個(gè)周期的時(shí)間為Tosc 5*Rt*Ct/48+1

34、20ns根據(jù)原理圖，RtR48 10K，CtC48 10pF；所以，Tosc 5*Rt*Ct/48+120ns 5*10pF *10000/48+120ns 1130.48ns，即PWM頻率為88.5K，接近于100KHz。Vdel 0.75* Vcs CVads +0.5V。對(duì)于本圖來說，Vcs，Vads默認(rèn)接地， 所以Vdel大小為0.5V。固定腳移相的延時(shí)時(shí)間為：Tdelay 25*10-2 *Rdel/Vdel+25ns 通過電阻阻值的調(diào)節(jié)，可以設(shè)定輸出PWM波的相位，通過各相位差，各開關(guān)管和電路的差異，所需延時(shí)的時(shí)間也不相同。在本系統(tǒng)中Rdel_AB選擇2k ，在本系統(tǒng)中Rdel_C

35、D選擇1k 。所以延時(shí)時(shí)間為Tdelay_AB 25*20-2 *Rdel/Vdel+25ns 1025ns；而Tdelay_CD 25*10-2 *Rdel/Vdel+25ns 525ns。所以對(duì)于此移相電路來說，AB、CD的PWM輸出延時(shí)時(shí)間差為500ns。Q1，Q2，Q3，Q4為TIRFP460LC模式管，組成的DC-DC全橋電路。通過移相PWM輸出，全橋電路可以工作在最正確狀態(tài)。 高頻變壓器主要起到降壓和隔離的作用，它由一個(gè)原邊繞組、二個(gè)中心抽頭的副邊繞組以及一個(gè)控制繞組組成。開關(guān)電源中的帶磁性元器件在電路中與半導(dǎo)體開關(guān)器件本設(shè)計(jì)中選用MOS管相連接，故其性能優(yōu)劣不僅影響功率變換器的性

36、能指標(biāo)，而且影響到電路工作的可靠性，甚至?xí)p壞開關(guān)器件。考慮到高頻器件的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)一些問題諸如集膚效應(yīng)、瞬態(tài)飽和漏感及等加以特殊考慮。由于本電源所采用的拓?fù)涫且葡嗳珮螂娐罚源祟愖儞Q器的鐵芯線圈外加勵(lì)磁電壓或電流工作在一個(gè)純交變量，正負(fù)半周的波形、幅值及導(dǎo)通脈寬都相同16。如圖4.3所示。外部交流電壓從原邊輸入，經(jīng)復(fù)邊繞組后輸出。4.1.3輸入整流濾波電路本電路將380V交流輸入進(jìn)行整流和濾波，得到300V左右的直流電供應(yīng)后級(jí)DC-DC全橋變換器。開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)在于干擾大、噪聲大，在某些場(chǎng)合下輸入的交流電會(huì)有很大的干擾。這些干擾和噪聲主要是在功率管的快速切換時(shí)產(chǎn)生，通過電磁輻射，

37、容性、感性耦合，傳導(dǎo)等方式向外傳播。制作過程中必須采取措施來抑制這些干擾，將它們降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)所允許的極限之內(nèi)。在輸出端安裝濾波器是抑制傳導(dǎo)干擾最有效的方法。本電源在設(shè)計(jì)上采用在輸入端增加低通輸入濾波器的方法來抑制噪聲。輸出整流電路用來將變壓器副邊輸出的高頻交流方波電壓進(jìn)行整流，以得到平直的符合要求的直流電壓，如圖4.4所示。由于普通二極管不好接散熱器所以，此處的二極管用BR3510實(shí)現(xiàn)，BR3510的作用主要起保護(hù)作用。圖4.4 輸出整流電路軟開關(guān)輸出端后半局部，輸出的電壓為240V交流，需要通過整流濾波將其變?yōu)?00V直流。在電路的前端，主要由全橋整流電路與濾波電路構(gòu)成。全橋整流電路將交流

38、電低于0V的波形上翻，經(jīng)過470uf電容濾波，輸出類似直流的波形。后端通過6級(jí)RC濾波電路，濾除各自雜波，使紋波降到最小。最后輸出平滑的直流波。具體計(jì)算如下：在全橋整流前段，需要濾除頻率較高的雜波。以R37、R38為例，2個(gè)68電阻并聯(lián)，其等效電阻為34，所以濾除干擾頻率為HZ。對(duì)于50HZ工頻的交流信號(hào)來說，大于1841HZ的信號(hào)都可以列為干擾，應(yīng)該濾掉。對(duì)于電阻的選型，精度要求不高，但是要求功率比擬大。在后端濾波電路中，主要濾除的是低頻信號(hào)。拿R61，C37為例，所以濾除的是交流轉(zhuǎn)直流的主干電壓，經(jīng)過6級(jí)濾波，最后形成一條平滑的直流信號(hào)。在輸出口還連有保險(xiǎn)絲，當(dāng)電流過大，自動(dòng)切斷，以保護(hù)整

39、個(gè)電路。關(guān)于參數(shù)：1額定電壓由于移相全橋變壓器副邊后級(jí)整流為帶有中心抽頭的全波整流電路，整流二極管能承受的最大反向電壓為：VDr 2× Vin/n 2×297/13/3 137V本電源功率較大，考慮到工程上所用電源的可靠性，在滿功率負(fù)載時(shí)，由于變壓器存在漏感，以及線路的阻抗等問題，會(huì)出現(xiàn)電壓尖峰，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在選擇參數(shù)時(shí)取了四倍的電壓余量，所以選用大約600V的整流二極管，那么其耐壓值為：VDr 600V2額定電流在有中心抽頭的全波整流電路中，每只二極管在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)流過電流的有效值為：II0為滿載時(shí)的輸出電流，為20A0 ID 14.14A是一個(gè)有效值，考慮到最小占空

40、比需要滿足所輸出功率，以及整流二極管溫度升高時(shí)，所能承受的電流余量會(huì)下降，從平安角度考慮，選擇IXYS公司生產(chǎn)的整流二極管DSEI60-06，其額定電流為60A。因?yàn)椴捎玫氖侨珮蛲負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，直流電壓最高為297V，故主功率開關(guān)管在截止時(shí)所承受得電壓就是直流母線上的電壓，即297V。電流在t0開通時(shí)，加在變壓器原邊及諧振電感的電流從零開始，逐漸上升，一般流過開關(guān)管的電流有效值為4.62A，單考慮到MOSFET的平安余量即其他特性，最好選擇20A的MOSFET，隨著結(jié)溫的升高，流過MOSFET的電流在下降，所以，選用IR的HEXFE系列的TIRFP460LC型號(hào)的MOSFET17。本電源過流檢測(cè)、溫

41、度檢測(cè)和電壓反應(yīng)通過互感線圈從變壓器原邊取樣后，經(jīng)全橋整流R、C濾波，取得一定電壓，通過測(cè)量逆變電路的變頻變壓器的原邊電流來實(shí)現(xiàn)過流檢測(cè)，具體見下面的過流保護(hù)方案。電壓反應(yīng)及過壓信號(hào)如下列圖4.5所示：電壓測(cè)試點(diǎn)直接從整流濾波后端取得，一般情況下直流電壓在此處具有最大值。直流電壓輸出口開關(guān)端口，用以溫度控制，即過溫?cái)嚅_。平時(shí)電路根本上短接，當(dāng)后端的溫控器測(cè)得的溫度超過額定最大值時(shí)，將自動(dòng)斷開。圖4.5 電壓反應(yīng)和溫度反應(yīng)圖4.6 電壓反應(yīng)電路測(cè)試點(diǎn)電壓的輸入信號(hào)，與可變變阻器組成的參考電壓作比擬。LM393為漏極開路的過零比擬器，輸出幾路的參考電壓組成類似于或門電路，上拉電阻的作用下，當(dāng)某路輸

42、出電壓大于參考電壓，將調(diào)節(jié)UC3895的PWM波，使軟開關(guān)電路輸出值變低，控制后端三極管電路，控制整個(gè)DC-DC全橋變換器，使輸出趨于固定值。4.2.3 過壓保護(hù)本電源過壓保護(hù)方案采用LM393組成如圖4.7所示電路。在輸出端采樣電壓后經(jīng)比擬器與給定標(biāo)準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比擬，比擬器輸出端控制晶體三極管，一旦采樣點(diǎn)電壓超過Vref，即出現(xiàn)過壓狀態(tài)，NPN導(dǎo)通從而使整個(gè)電源平安關(guān)斷。C18與C47選用0.1u去耦電容，主要作用為濾波，排除外界干擾對(duì)檢測(cè)電路的影響。D6二極管為保護(hù)二極管，當(dāng)輸出電壓較高時(shí)，通過D6二極管供電流的回流，使電路穩(wěn)定。正常情況下，由于二極管的反向截止特性，不會(huì)對(duì)電路造成影

43、響。因?yàn)長(zhǎng)M393的輸出為漏極開路輸出，所以需要在輸出端上拉電阻。大小一般在4.7K10K之間。圖4.7過壓保護(hù)電路圖 4.2.4 過流保護(hù)過流保護(hù)方案如圖4.8，互感線圈從變壓器原邊取樣后經(jīng)全波整流R、C濾波后取得一定電壓與參考電壓Vref進(jìn)行比擬，比擬器LM393的輸出對(duì)UC3895的CS腳直接進(jìn)行控制，一旦過流，比擬器輸出高電平，UC3895鎖定跳停，電源停止工作。測(cè)試點(diǎn)電流經(jīng)過R25轉(zhuǎn)換成電壓，在LM393的正向輸入端與給定的參考電壓進(jìn)行比擬。LM393是專業(yè)過零比擬的運(yùn)放，當(dāng)輸入信號(hào)大于Vref，比擬器輸出為高電平，反之，在正常情況下輸出為低電平。后端電路通過判斷LM393的輸出電壓

44、來判斷整個(gè)電路是否正常工作。電流大小I Vref/R25 Vref /1K,當(dāng)輸入電流大于Vref/1000時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。去耦電容阻值應(yīng)盡量小，當(dāng)電流急劇變化時(shí)，電容充放電會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響，所以本設(shè)計(jì)中選用1nF的去耦電容。圖4.8 過流保護(hù)對(duì)于整個(gè)電路來說，多處用到15V穩(wěn)定直流電壓尤其是運(yùn)放局部，需要將外部電壓轉(zhuǎn)換成15V直流，供多種芯片使用。外部輸入的380V交流電通過變壓線圈整18V后經(jīng)過全橋整流電路整流后，經(jīng)C10電容濾波，輸入至穩(wěn)壓芯片7815，再輸出波形較好的15V直流。整流后端的電容值一般選擇比擬大的電容，故本設(shè)計(jì)中選擇470uF電容。D20，D19二極管起到防止7815前

45、段電路反向擊穿，具有保護(hù)作用。7815后端接有光耦保護(hù)，各個(gè)電壓、地等輸出口與LED等相連接，檢測(cè)輸入直流電壓是否正常工作。綠燈亮，說明GND與VCC連接正常，紅燈亮，說明光耦CZ-1口與-OUT口連通。圖 4.9 外部輔助電源的設(shè)計(jì)圖 圖4.10 外部電源故障排除方法圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果樣機(jī)在380V穩(wěn)壓輸入下所采集的數(shù)據(jù)見表5-1所示： 表5-1 380V交流穩(wěn)壓輸入下實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸入電壓V輸入電流A功率因數(shù)有用功率W輸出電壓V輸出電流A效率%380V交流穩(wěn)壓輸入1.260.60287.3 218.21.03782.070.60472.0219.11.72802.630.61609.6220.42.3

46、585.13.540.59793.7220.13.0885.34.060.61941.1 220.33.6886.14.890.611133.5220.14.4486.35.590.621317.0220.45.1886.76.580.601500.2220.25.9286.97.280.611687.5220.16.67878.080.611872.9220.17.7587.5圖5.1 UC3895實(shí)現(xiàn)實(shí)物圖圖5.2 UC3895外圍實(shí)現(xiàn)電路結(jié)論由BiCMOS相移諧振PWM控制器UC3895控制的諧振型直流變換器，采用LC諧振技術(shù),降低了開關(guān)管導(dǎo)通過程中的du/dt和di/dt，實(shí)現(xiàn)了功率開

47、關(guān)管的零電壓開通和零電流關(guān)斷。使變換器的開關(guān)損耗大幅度減小，開關(guān)頻率大幅度提高，從而使變換器中的變壓器和濾波元件的體積大大減小，因此，在保持變換器高效的前提下，極大地提高變換器的功率密度。由于工作在軟開關(guān)狀態(tài)，它的實(shí)現(xiàn)效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出線性電源。本次設(shè)計(jì)完成了整個(gè)開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)，主要包括選擇主功率電路拓?fù)浞桨?，前端和后?jí)輸入、輸出整流濾波電路設(shè)計(jì)，以及由UC3895組成的控制電路的設(shè)計(jì)；在硬件調(diào)制過程中，為提高效率，反復(fù)修改選擇電路中的元器件，如主功率管、阻斷電容、輸出整流二極管等的參數(shù)選擇。計(jì)算量大，繞制工藝繁雜，是本課題設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。此外，由于是恒流源，在電路反應(yīng)上采用電流環(huán)外環(huán)控制，

48、把電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，環(huán)路不易穩(wěn)定，在工程實(shí)現(xiàn)上有一定困難。參考文獻(xiàn)1賈周.基于軟開關(guān)技術(shù)的低能耗變頻器研究D寧夏大學(xué)，2021. 2Yemman A JElectronic Components and Technology ConferenceC199143l 4363王京梅J電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，31 4 ：362-3654 凌俊杰. 一種新型零電壓、零電流全橋PWM DC/DC變換器的研制D江蘇大學(xué)，2005.5 張繼來. 一種新型零電流全橋DC/DC變換器的研制D江蘇大學(xué)，2007.6 鞠文耀.?相移軟開關(guān)PWM技術(shù)的研究D南京理工大學(xué),?2003.7王建明.具有功率因數(shù)校

49、正和軟開關(guān)的高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)D大連理工大學(xué),2007.8 蔡明雄.?無逆變高效率UPS電源J山西電子技術(shù),?200.9 趙s. 15KW相控陣?yán)走_(dá)電源D南京理工大學(xué)，2006.10 王增福等.?3000 W IGBT軟開關(guān)直流穩(wěn)壓電源J 航天器環(huán)境工程,?2005.11 李楚峰.?節(jié)能型電火花加工脈沖電源的研究D 廣東工業(yè)大學(xué),?2021.12 曾興.?具有高頻鏈的同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究D 中南大學(xué),?2021.13 魏保權(quán).?高頻逆變式弧焊機(jī)電源的設(shè)計(jì)D 武漢理工大學(xué),?2007. 14 易衛(wèi)東.?一種新型DC/DC全橋ZCT軟開關(guān)電源的仿真研究J現(xiàn)代機(jī)械,?2021.15UCC

50、3895?OUTC/OUTD?Asymmetric?Duty?Cycle?Operation. 16 莊偉銘.?全橋移相式ZVS軟開關(guān)脈沖電源的研究D大連海事大學(xué),?2007.17 邵羽達(dá).?基于移相全橋軟開關(guān)技術(shù)的20A548V恒流源D南京航空航天大學(xué),?2005.18林渭勛.現(xiàn)代電力電子電路.浙江大學(xué)出版社，2002. Abraham?I.Pressman. 王志強(qiáng)等譯 ,開關(guān)電源設(shè)計(jì)，2005.9 阮新波,嚴(yán)仰光.?零電壓零電流開關(guān)PWM?DC/DC全橋變換器的分析J電工技術(shù)學(xué)報(bào),?2000, 02 ?. 楊偉珍,劉振堅(jiān).?采用IGBT斬波控制新型充電機(jī)的研究J煤礦機(jī)電,?2000, 0

51、3 ?. 吳江.?基于UCC3895的新型通信AC-DC變換器的設(shè)計(jì)J安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),?2021, 02 ?.? Ayyanar R , Mohan N. A novel soft2switching DC2DC converter with full ZVS2range and reduced ffilter requirementpart 3MHz 工作的磁芯材料之外，高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)對(duì)其性能有至關(guān)重要的影響。因此研究高頻變壓器的設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)我國(guó)的高頻開關(guān)電源以及整機(jī)系統(tǒng)的開展都是十分重要的。4文獻(xiàn)1設(shè)計(jì)了一種改良型的零電流 ZCS 轉(zhuǎn)換脈寬調(diào)制全橋DCDC變換器，并對(duì)

52、變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作過程及其特點(diǎn)做了深入闡述。這種新型變換器能在負(fù)載范圍內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)所有主開關(guān)管和輔助開關(guān)管的零電流轉(zhuǎn)換，而且副邊整流二極管也能實(shí)現(xiàn)軟轉(zhuǎn)換。保證了變換器在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)有很高的效率。隨后設(shè)計(jì)了主電路和控制電路，給出了主電路參數(shù)，其移相控制采用UC3875實(shí)現(xiàn)。肖化19965設(shè)計(jì)了一種多單片機(jī)分?jǐn)?shù)控制、集中管理的智能高頻開關(guān)電源，它采用模塊化結(jié)構(gòu)和靈活的通信方式，主要包括整流模塊和監(jiān)控模塊，它的輸出額定電壓為48V均衡電壓為55-57 V，浮充電壓為50-54V。最低放電電壓為43V，它的輸出電流視負(fù)載大小為以模塊40A的整流模塊加以組合。該電源集交流配電、整流穩(wěn)壓、直流配電于

53、一體，可在監(jiān)控模塊控制下工作。具有體積小、噪音低、維護(hù)操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 王長(zhǎng)龍等20026設(shè)計(jì)了基于高頻開關(guān)電源的充電儀，在監(jiān)控系統(tǒng)的根底上增加了充電儀的抗干擾措施：對(duì)于電磁干擾 傳導(dǎo)型、輻射型等 可采取屏蔽、濾波和合理接地的方法解決。硬件方面采用了電源電壓監(jiān)視電路、“看門狗電路、光電耦合器隔離和E2PROM電路保存各種設(shè)置參數(shù)等 軟件方面采取了軟件數(shù)字濾波、軟件陷阱和自檢等措施。 魯華軍20017,李翼平20028等都對(duì)全橋相移零電壓零電流充電電源進(jìn)行了設(shè)計(jì)和說明，詳細(xì)分析了全橋相移零電壓零電流功率變換原理，分析了超前臂與滯后臂分別實(shí)現(xiàn)零電壓、零電流開關(guān)的機(jī)理與條件，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一原理的正

54、確性，解決了原述環(huán)流問題，降低器件的應(yīng)力和損耗，提高變換效率。 呂照瑞等20039 通過設(shè)計(jì)寬幅壓直流變換器電路，驗(yàn)證了全橋PWM ZVZCS變換電路在調(diào)整幅壓、減小占空比喪失及消除電路環(huán)流等方面無可替代的優(yōu)越性。問題評(píng)述：高頻和大功率是電力電子學(xué)開展的兩大方向，然而由于高頻帶來的諧波和電磁干擾問題一直存在，因此軟開關(guān)在中大功率場(chǎng)合的應(yīng)用就顯示出了十分重要的意義。ZVS DCDC全橋變換器電路是最早出現(xiàn)的一種應(yīng)用于中大功率場(chǎng)合的軟開關(guān)電路拓?fù)?，它通過采用開關(guān)器件的寄生元件實(shí)現(xiàn)其自身的零電壓開關(guān)工作，以其無需另外的附加元件和具有低電壓電流應(yīng)力等特點(diǎn)，廣泛用于高頻大功率電路中，然而這種電路又有其自

55、身不可克服的缺點(diǎn)。首先，變換器滯后橋臂軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)是由初級(jí)串聯(lián)電感的儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)的，因此要提高電路軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)范圍，就必須增大初級(jí)串聯(lián)電感，然而從另一個(gè)方面來看，初級(jí)串聯(lián)電感的增大又會(huì)增大電路占空比的喪失；另外，ZVS電路在換流期間，初級(jí)必須保持一定的電流，這樣形成的初級(jí)環(huán)流使得電路的損耗增大，尤其是在這樣的高頻變換器電路中，頻繁的開關(guān)式環(huán)流損耗不容無視。而ZVZCS全橋變換器是在超前臂實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，滯后臂實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，可以較好地改善電路的占空比喪失，消除換流期間的初級(jí)環(huán)流。因此，采用ZVZCS電路拓?fù)溥M(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該電路的可行性。9總之，如何產(chǎn)生高頻大功率動(dòng)態(tài)性能良好且干擾小的軟

56、開關(guān)PWM成為現(xiàn)今研究的重點(diǎn)。3總結(jié)局部將全文主題進(jìn)行扼要總結(jié)，提出自己的見解并對(duì)進(jìn)一步的開展方向做出預(yù)測(cè)通過對(duì)高頻開關(guān)電源及DC-DC全橋軟開關(guān)相關(guān)文獻(xiàn)閱讀及分析，我得下了以下總結(jié)：軟開關(guān)電源功率開關(guān)器件的選用選用功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET。雖然用IGBT作電力電子開關(guān)器件的開關(guān)速度高，允許的電流電壓范圍大，加上其具有完善的配套檢測(cè)、控制保護(hù)元件，在工業(yè)控制中也得到了很好的應(yīng)用，但是IGBT在關(guān)斷過程中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的擎住效應(yīng)，容易燒壞。而MOSFET驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，容易驅(qū)動(dòng)，并且工作頻率高，溫度特性好，易于并聯(lián)，沒有二次擊穿的問題，應(yīng)選用MOS管。2軟開關(guān)PWM變換器的設(shè)計(jì)移相全橋零電壓零電流 ZVZCS 變換器是一種新型的軟開關(guān)技術(shù)，它使超前臂上兩只開關(guān)管工作在ZVS狀態(tài)，而滯后臂上