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一種高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法

來源：網(wǎng)絡(luò) 2021-12-18 16:49:08

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管腳功能如下：1腳（Vref），基準(zhǔn)電壓；2腳（E/A OUT），誤差放大器的反相輸出；3腳（E/A-）誤差放大器的反相輸入；4腳（E/A+）誤差放大器的同相輸入；5腳（C/S+）電流檢測(cè)；6腳（SOFRSTART）軟起動(dòng)；7腳（DELAY SET C/D）輸出延遲控制；8腳（OUT D）輸出D；9腳（OUT C）輸出C；10腳（Vcc ）電源電壓；11腳（ Vin）芯片供電電源；12腳（PWR GND）電源地；13腳（OUTB）輸出B；14腳（OUTA）輸出A；15腳（DELAY SETA/B）輸出延遲控制；16腳（FREQ SET）頻率設(shè)置端；17腳（CLOCK/SYNC）時(shí)鐘/同步；18腳（SLOPE）陡度；19腳（斜波）20腳（信號(hào)地）。

1.2.1.2 UC3875的工作

1腳輸出+5V基準(zhǔn)電壓，可作為內(nèi)部或外部電路的其他元件的電源。2腳作為電壓反饋控制端，當(dāng)引輸出信號(hào)高到一定值時(shí)，由內(nèi)部RS觸發(fā)器及門電路作用使C輸出與A輸出反相，即A、C輸出信號(hào)移相180度；同樣，當(dāng)引腳2輸出信號(hào)低于1V時(shí)，通過內(nèi)部RS觸發(fā)器及門電路作用使C輸出與A輸出同相，即A、C輸出信號(hào)移相0度。可見通過控制引腳2端的輸出可以控制A、C間相位在0~180度之間變化。B、D的工作原理與A、C相似。 3腳作為誤差放大器的反相輸入端，通常利用分壓電阻檢測(cè)輸出電源電壓。4腳作為誤差放大器的同相輸入端，和1腳基準(zhǔn)電壓相連，檢測(cè)3腳的輸出電源電壓。5腳作為電流檢測(cè)端，其基準(zhǔn)設(shè)置為內(nèi)部固定2.5V（由分壓），當(dāng)電壓超過2.5V時(shí)輸出即被關(guān)斷，軟起動(dòng)6腳復(fù)位，即可實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。7腳和15腳作為輸出延遲控制端，通過設(shè)置該腳對(duì)地之間的電流來設(shè)置死區(qū)，加在同一橋臂兩管驅(qū)動(dòng)脈沖之間，以實(shí)現(xiàn)零電壓開通時(shí)的瞬態(tài)時(shí)間。8、9、13、14腳作為輸出端，可驅(qū)動(dòng)MOSFET和變壓器。10腳作為電源電壓端，為輸出級(jí)提供所需電源。11腳作為芯片供電電源，為芯片內(nèi)部數(shù)字、模擬電路部分提供電源，內(nèi)部有欠壓鎖定電路，其開啟閾值為10.75V，關(guān)閉閾值為9.25V。開啟和關(guān)閉之間有1.5V的回差，可有效防止電路在閾值電壓附近工作時(shí)的跳動(dòng)。16腳作為頻率設(shè)置端，需外接電阻和電容來設(shè)置振蕩頻率。17腳作為輸出時(shí)，提供時(shí)鐘信號(hào)；作為輸入，提供同步點(diǎn)。18腳作為陡度端，需外接一個(gè)電阻以產(chǎn)生斜波。19腳作為斜波端，需外接電容到地。20腳作為信號(hào)地，是所有電壓的參考基準(zhǔn)。

1.2.2控制電路

控制電路的原理圖主要部分如圖3所示。

圖3 控制電路原理圖

UC3875的核心是相位調(diào)制器，其13腳B輸出信號(hào)與14腳A輸出信號(hào)反相， 9腳C輸出信號(hào)與8腳D輸出信號(hào)反相，這四個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)擴(kuò)流后由驅(qū)動(dòng)變壓器去驅(qū)動(dòng) ～ MOS管。相位控制的特點(diǎn)體現(xiàn)在UC3875的四個(gè)輸出端具有相同的驅(qū)動(dòng)脈沖分別驅(qū)動(dòng)A／B、C／D兩個(gè)半橋，通過移相錯(cuò)位控制有源時(shí)間，使全橋的四個(gè)開關(guān)輪流導(dǎo)通。每個(gè)輸出級(jí)導(dǎo)通前都有一個(gè)死區(qū)，而且可以調(diào)整死區(qū)時(shí)間。在該死區(qū)時(shí)間內(nèi)確保下一個(gè)功率開關(guān)器件的輸出電容放電完畢，為即將導(dǎo)通的開關(guān)器件提供電壓開通條件。因此，每對(duì)輸出級(jí)（A/B，C/D）的諧振開關(guān)作用時(shí)間，可以單獨(dú)控制。在全橋變換拓?fù)淠Ｊ较拢葡嗫刂频膬?yōu)點(diǎn)得到最充分的體現(xiàn)。UC3875在電壓模式和電流模式下均可工作，并具有過電流關(guān)斷以實(shí)現(xiàn)故障的快速保護(hù)。圖4為移相控制全橋電路的控制波形。

圖4 移相控制全橋電路的控制波形

移相控制全橋電路的控制方式有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）在同一開關(guān)周期Ts 內(nèi)，每一個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通的時(shí)間略小于Ts /2，而關(guān)斷時(shí)間都略大于 Ts/2。

（2）同一個(gè)半橋中上下兩個(gè)開關(guān)不能同時(shí)處于通態(tài)，每一個(gè)開關(guān)關(guān)斷到另一個(gè)開關(guān)開通都要經(jīng)過一定的死區(qū)時(shí)間。

（3）比較互為對(duì)角的兩對(duì)開關(guān)T1 、T2 和 T3、T4 開關(guān)函數(shù)波形， T1的波形比T2 超前0～Ts /2時(shí)間，而T3 的波形比 T4超前0～ Ts/2時(shí)間，因此 T1和T3 稱為超前橋臂，而 T2和 T4稱為滯后橋臂。

2.結(jié)束語

本文介紹了由UC3875芯片作為控制電路的2KW移相控制全橋變換（PSC FB ZVS-PWM）軟開關(guān)電源，由于開關(guān)管在ZVS條件下運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)高頻化，而且控制簡(jiǎn)單，性能可靠，適用于大功率場(chǎng)合。且能保持恒頻運(yùn)行，就不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)大電壓、大電流，減少了開關(guān)所受的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了高效化。大大減小了電源的體積。

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