基于UC3875的全桥软开关直流电源设计(3)
3 仿真与实验结果分析
PSpice是一款功能强大的电路分析软件,对开关频率70kHz的ZVZCS软开关电源的仿真是在PSpice9.1平台上进行的。
实验样机的主回路结构采用图1所示的电路拓扑,阻断二极管采用超快恢复大功率二极管RHRG30120,其反向恢复时间在100ns以内,满足70kHz开关频率的要求。开关管MOSFET采用IXYS公司的IXFK24N100开关管,这种型号MOS管自身反并有超快恢复二极管,其反向恢复时间约250ns。
图5是超前桥臂开关管驱动电压与管压降波形图,(a)为仿真波形、(b)为实验波形,可见超前臂开关管完全实现了ZVS开通,VT1、VT2关断时是依赖其自身很小的结电容来实现的,从图中可以看出,关断时也基本实现了ZVS关断。
图6是滞后桥臂开关管驱动电压与电流波形图,(a)为仿真波形、(b)为实验波形;图7是滞后臂开关管管压降与电流波形图,(a)为仿真波形、(b)为实验波形,从图6、图7可以看出滞后臂开关管VT3、VT4很好地实现了ZCS关断,关断时开关管电流已经为零;滞后臂开关管完全开通之前,开关管电流也几乎为零,基本实现了ZCS开通。而且滞后桥臂开关管VT3、VT4可以在很大负载范围内实现ZCS开关。
图8是两桥臂中点之间的电压Uab的波形图,(a)为仿真波形、(b)为实验波形。图9是阻断电容Cb上的电压U曲波形,(a)为仿真波形、(b)为实验波形。从图上可以看出,由于有Ucb的存在,Uab不是一个方波。当Uab=0时,阻断电容Cb上的电压Ucb使原边电流ip逐渐减小到零,由于阻断二极管的阻断作用,ip不能反向流动,从而实现了滞后桥臂的ZCS开关。
4 结论
本文在介绍了移相谐振控制芯片UC3875的工作特点并详细分析了采用串联阻断二极管的移相式ZVZCS PWM软开关工作特性的基础上,设计了一台1.2kW、开关频率70kHz的全桥软开关直流电源,并应用PSpice软件进行了仿真,实验结果与仿真结果基本符合。实验表明以UC3875为核心的控制部分结构简单可靠,电源主电路开关管均实现了软开关,并克服了单纯的ZVS或ZCS软开关模式的缺点,可有效减小开关管开关过程引起的损耗,有利于提高电源开关频率,减小电源体积和重量。
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( 发表人:大本 )