基于UC38 75的ZVZCS PWM軟開(kāi)關(guān)直流電源的研制

3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
PSpice是一款功能強(qiáng)大的電路分析軟件，對(duì)開(kāi)關(guān)頻率70kHz的ZVZCS軟開(kāi)關(guān)電源的仿真是在PSpice9．1平臺(tái)上進(jìn)行的。
實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的主回路結(jié)構(gòu)采用圖1所示的電路拓?fù)?，阻斷二極管采用超快恢復(fù)大功率二極管RHRG30120，其反向恢復(fù)時(shí)間在100ns以內(nèi)，滿足70kHz開(kāi)關(guān)頻率的要求。開(kāi)關(guān)管MOSFET采用IXYS公司的IXFK24N100開(kāi)關(guān)管，這種型號(hào)MOS管自身反并有超快恢復(fù)二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間約250ns，因此主回路中超前橋臂無(wú)需另外再接反并超快恢復(fù)二極管，VD1、VD2就利用開(kāi)關(guān)管自身的反并二極管已滿足要求，C1、C2利用開(kāi)關(guān)管的結(jié)電容，其容值大約為8．2nF。根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的要求以及相關(guān)計(jì)算，制作主變壓器時(shí)，原、副邊變比選為1：2．6，主變壓器的設(shè)計(jì)采用了AP法，結(jié)合實(shí)際制作過(guò)程中的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后選擇型號(hào)為EE55的軟磁鐵氧體磁心作為主變壓器的磁心，原邊10匝，副邊26匝，導(dǎo)線均為多股漆包線，繞制方式：最里層副邊13匝、中間層原邊10匝、最外層副邊13匝，變壓器原邊電感222μH、漏感1．8μH，副邊電感1490μH、漏感9．2μH。副邊輸出電感的設(shè)計(jì)同樣采用AP法，鐵心采用EI型的軟磁鐵氧體，多股導(dǎo)線并繞。
圖5是超前橋臂開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓與管壓降波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形，可見(jiàn)超前臂開(kāi)關(guān)管完全實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通，VT1、VT2關(guān)斷時(shí)是依賴(lài)其自身很小的結(jié)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從圖中可以看出，關(guān)斷時(shí)也基本實(shí)現(xiàn)了ZVS關(guān)斷。

圖6是滯后橋臂開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓與電流波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形；圖7是滯后臂開(kāi)關(guān)管管壓降與電流波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形，從圖6、圖7可以看出滯后臂開(kāi)關(guān)管VT3、VT4很好地實(shí)現(xiàn)了ZCS關(guān)斷，關(guān)斷時(shí)開(kāi)關(guān)管電流已經(jīng)為零；滯后臂開(kāi)關(guān)管完全開(kāi)通之前，開(kāi)關(guān)管電流也幾乎為零，基本實(shí)現(xiàn)了ZCS開(kāi)通。而且滯后橋臂開(kāi)關(guān)管VT3、VT4可以在很大負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)ZCS開(kāi)關(guān)。
圖8是兩橋臂中點(diǎn)之間的電壓Uab的波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形。圖9是阻斷電容Cb上的電壓U曲波形，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形。從圖上可以看出，由于有Ucb的存在，Uab不是一個(gè)方波。當(dāng)Uab=0時(shí)，阻斷電容Cb上的電壓Ucb使原邊電流ip逐漸減小到零，由于阻斷二極管的阻斷作用，ip不能反向流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了滯后橋臂的ZCS開(kāi)關(guān)。

4 結(jié)論
本文在介紹了移相諧振控制芯片UC3875的工作特點(diǎn)并詳細(xì)分析了采用串聯(lián)阻斷二極管的移相式ZVZCS PWM軟開(kāi)關(guān)工作特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺(tái)1．2kW、開(kāi)關(guān)頻率70kHz的全橋軟開(kāi)關(guān)直流電源，并應(yīng)用PSpice軟件進(jìn)行了仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本符合。實(shí)驗(yàn)表明以UC3875為核心的控制部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，電源主電路開(kāi)關(guān)管均實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，并克服了單純的ZVS或ZCS軟開(kāi)關(guān)模式的缺點(diǎn)，可有效減小開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)過(guò)程引起的損耗，有利于提高電源開(kāi)關(guān)頻率，減小電源體積和重量。