开关电源软开关模式 让PWM无处不在

2014-11-07 10:07 来源:电子信息网 作者:云际

PWM又被称为脉冲宽度调制,它其实是一种模拟控制方式。移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰,降低损耗,提高开关频率。那么如何设计PWM软开关模式的开关电源呢?小编就将以UC3875为核心来分享这款设计。

这款软开关电源采用了全桥变换器结构,使用MOSFET作为开关管来使用,参数为1000V/24A.采用移相ZVZCSPWM控制,即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS,电路结构简图如图1,VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管,VD1、VD2分别是超前臂开关管 VT1、VT2的反并超快恢复二极管,C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容,VD3、VD4是反向电流阻断二极管,用来实现滞后臂VT3、VT4的ZCS,Llk为变压器漏感,Cb为阻断电容,T为主变压器,副边由VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。

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图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图

其基本工作原理如下:

当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时,电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样,主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制,在关断VT1时并不马上关断VT4,而是根据输出反馈信号决定移相角,经过一定时间后再关断VT4,在关断VT1之前,由于VT1导通,其并联电容 C1上电压等于VT1的导通压降,理想状况下其值为零,当关断VT1时刻,C1开始充电,由于电容电压不能突变,因此,VT1即是零电压关断。

由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用,VT1关断后,原边电流不能突变,继续给Cb充电,同时C2也通过原边放电,当C2电压降到零后,VD2自然导通,这时开通VT2,则VT2即是零电压开通。

当C1充满电、C2放电完毕后,由于VD2是导通的,此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压,原边电流开始减小,但继续给Cb充电,直到原边电流为零,这时由于VD4的阻断作用,电容Cb不能通过VT2、VT4、VD4进行放电,Cb两端电压维持不变,这时流过VT4电流为零,关断VT4即是零电流关断。

关断VT4以后,经过预先设置的死区时间后开通VT3,由于电压器漏感的存在,原边电流不能突变,因此VT3即是零电流开通。

VT2、VT3同时导通后原边向负载提供能量,一定时间后关断VT2.由于C2的存在,VT2是零电压关断,如同前面分析,原边电流这时不能突变,C1经过VD3、VT3.Cb放电完毕后,VD1自然导通,此时开通VT1即是零电压开通,由于VD3的阻断,原边电流降为零以后,关断VT3,则VT3即是零电流关断,经过预选设置好的死区时间延迟后开通VT4,由于变压器漏感及副边滤波电感的作用,原边电流不能突变,VT4即是零电流开通。

ZVZCS PWM全桥变换器拓扑的理想工作波形如图2所示,其中Uab表示主电路图3中a、b两点之间的电压,ip为变压器T原边电流,Ucb为阻断电容Ub上的电压,Urect是副边整流后的电压。

VT2、VT3同时导通后原边向负载提供能量,一定时间后关断VT2,由于C2的存在,VT2是零电压关断,如同前面分析,原边电流这时不能突变,C1经过VD3、VT3.Cb放电完毕后,VD1自然导通,此时开通VT1即是零电压开通,由于VD3的阻断,原边电流降为零以后,关断VT3,则VT3即是零电流关断,经过预选设置好的死区时间延迟后开通VT4,由于变压器漏感及副边滤波电感的作用,原边电流不能突变,VT4即是零电流开通。

ZVZCS PWM全桥变换器拓扑的理想工作波形如图2所示,其中Uab表示主电路图3中a、b两点之间的电压,ip为变压器T原边电流,Ucb为阻断电容Ub上的电压,Urect是副边整流后的电压。

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图2 理想工作波形

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开关电源 PWM

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