【正文】 足夠的余量實(shí)現(xiàn)可靠性，選取死區(qū)時間為 100ns。 Unitrode 公司的 UC3875 芯片，它有 4 個獨(dú)立的輸出驅(qū)動端可以直接驅(qū)動四只功率 MOSFET 管，其中 OUTA 和 OUTB 相位相反， OUTC 和 OUTD第 4 章 移相全橋 DCDC 變換器控制電路設(shè)計(jì)與閉環(huán)仿真 29 相位相反，而 OUTC 和 OUTD 相對于 OUTA 和 OUTB 的相位 θ 是可調(diào)的，也正是通過調(diào)節(jié) θ 的大小來進(jìn)行 PWM 控制的。直到 VREF 達(dá)到 以上時才脫離欠壓鎖定狀態(tài)。 管腳 3 為誤差放大器的反相輸入端，該引腳通常利用分壓電阻檢 測輸出電源電壓。 管腳 6 為軟起動端，當(dāng)輸入電壓（ VIN）低于欠壓鎖定閾值（ ）時，該引腳保持地電平，當(dāng) VIN 正常時該引腳通過內(nèi)部 9μA電流源上升到，如果出現(xiàn)電流故障時該引腳電壓從 下降到 0V，該引腳可實(shí) 現(xiàn)過壓保護(hù)。該引腳應(yīng)接一個旁路電容到電源地。 當(dāng)電源電壓超過欠壓鎖定閾值時，電源電流（ IIN）從 100μA猛增到 20mA。 管腳 16 為頻率設(shè)置端，該腳與地之間通過一個電阻和電容來設(shè)置振蕩頻率，具體計(jì)算公式為： F R E Q SE TF R E Q SE T CRf ??4 管腳 17 為時鐘 /同步端，作為輸出，提供時鐘信號；作為輸 入，該腳提供一個同步點(diǎn)。 管腳 19 為斜波端，該腳是 PWM 比較器的一個輸入端，可通過一個電容 CR 連接到地，電壓以下式陡度建立： R A M PSL P O EX CR VdTdV ?? 該腳可通過很少的器件實(shí)現(xiàn)電流方式控制，同時提供陡度補(bǔ)償。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。 (2)基準(zhǔn)電源 UC3875 提供一個 5V 精密基準(zhǔn)電壓源 Vref(pin 1)，可為外部電路提供大約 60mA 的電流，該電壓在 Vin 欠壓鎖定時消失。 RAMP 是 PWM 比較器的一個輸入端，其另一輸入端是誤差放大器的輸出端。 SOFTSTART 在芯片內(nèi)與誤差放大器的輸出相接，當(dāng)誤差放大器的輸出電壓低于 SOFTSTART 的電壓時，誤差放大器的輸出電壓被鉗位在 SOFTSTART 的電壓值?；パa(bǔ)的方波信號。 OUT C 和 OUT D 分別領(lǐng)先于 OUT B 和 OUTA，之間相差一個移相角，移相角的大小決定于誤差放大器的輸出與鋸齒波的交點(diǎn)。 PWM 比較器將鋸齒波和誤差放大器的信號比較后，輸出一個方波信號，這個信號經(jīng)邏輯運(yùn)算后從 OUT C(pin 9)和 OUT D(pin 8)輸出兩個 180176。逐漸增加，使全橋變換器的脈寬從 0 開始慢慢增大，直到穩(wěn)定工作，這樣可以減少主功率開關(guān)管的開機(jī)沖擊。 (5)誤差放大器和軟起動 誤差放大器實(shí)際上是一個運(yùn)算放大器，在電壓型調(diào)節(jié)方式中，其同相端 E/A+(pin 4)一般接基準(zhǔn)電壓，反相端 E/A(pin 3)一般接輸出反饋電壓。 (4)鋸齒波 斜率設(shè)置腳 SLOPE(pin l8)與 Vx(5V基準(zhǔn)電壓 Vref與 Vin工作電壓 )之間接一個電阻 RSlOPE ，為鋸齒波腳 RAMP(pin 19)提供一個電流為 Vx/RSlOPE 的恒流源。 Vin 設(shè)有欠壓鎖定輸出功能 (簡稱 UVLO)，其門檻電壓為 10． 75V，當(dāng)電壓低于門檻電壓，輸出級全部被封鎖，當(dāng) Vin 電壓高于門檻電壓，輸出級才會開啟。頻率設(shè)置端（ FREQSET）的振蕩電容 (Cf)，基準(zhǔn)電壓（ VREF）端的旁路電容和 VIN 的旁路電容以及 RAMP 端斜波電容 (CR)都應(yīng)就近可靠地接于信號地。該腳也可使其同步工作于外部燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 時鐘頻率，但外部時鐘頻率需大于芯片的時鐘頻率。 管腳 12 為電源地端。 為保證芯片正常工作，在該引腳電壓低于欠壓鎖定閾值（ ）時停止工作。 管腳 1 1 8 為輸出 OUTA～ OUTD 端，該引腳為 2A 的圖騰柱輸出，可驅(qū)動 MOSFET 和變壓器。 管腳 5 為電流檢測端，該引腳為電流故障比較器的同相輸入端，其基準(zhǔn)設(shè)置為內(nèi)部固定 （由 VREF 分壓）。 管腳 2 為電壓反饋增益控制端，當(dāng)誤差放大器的輸出電壓低于 1V 時實(shí)現(xiàn) 0176。 UC3875 各個管腳的使用說明 管腳 1 可輸出精確的 5V 基準(zhǔn)電壓，其電流可以達(dá)到 60mA。 UC3875芯片的引腳簡介和功能簡介 UC3875是美國 Unitrode公司針對移相控制方案推出的 PWM控制芯片，適用于全橋變換器中驅(qū)動四個開關(guān)管，四個輸出均為圖騰柱式結(jié)構(gòu)，可以直接驅(qū)動 MOSFET 或經(jīng)過驅(qū)動電路放大，驅(qū)動大功率 MOSFET 或 IGBT?？稍O(shè) FREQSETR 為 5kΩ， FREQSETC 為 。 v+V o lt a g e M e a s ur e m e nt 2v+V o lt a g e M e a s ur e m e nt 1v+V o lt a g e M e a s ur e m e nt123TS co p e 2S co p e 1S co p eR L 2R L 1P u l s eG e n e r a t o r 4P u l s eG e n e r a t o r 3P u l s eG e n e r a t o r 2P u l s eG e n e r a t o r 1gmDSM o s f e t 4gmDSM o s f e t 3gmDSM o s f e t 2gmDSM o s f e t 1L lkL f 2L f 1D io d e 3D io d e 2D io d e 1D io d ei+C ur r e nt M e a s ur e m e ntC f 3C f 2C4C3C2C1C 1200V燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 32四個開關(guān)管的驅(qū)動波形依次為 Q1,Q2,Q3,Q4 ， 圖 33高頻變壓器原邊電壓波形 第 3 章 移相全橋 DCDC 變換器的主電路設(shè)計(jì)與開環(huán)仿真 27 圖 34變換器輸出電壓隨時間變化的波形 本章小結(jié) 本章開始選取了 ZVZCS PWM DC/DC全橋變換器 的 一種拓?fù)?為 主電路，并對其工作原理進(jìn)行分析，最后對主電路參數(shù)進(jìn)行選取，并將所得參數(shù)代入仿真電路中，通過不斷的調(diào)節(jié)，最終得到所需 的 波形。 雖然變換器最終實(shí)現(xiàn)了雙極性輸出，但是我們可以將其變壓器副邊的全橋整流視為兩個全波整流器的并聯(lián)，只 觀察和分析 其中一 路 輸出的情況就能的到兩 路 輸出 的全部信第 3 章 移相全橋 DCDC 變換器的主電路設(shè)計(jì)與開環(huán)仿真 25 息。在 SIMULINK 平臺上，仿真模型的可讀性很強(qiáng)，這就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB命令和函數(shù)仿真時，需要熟悉記憶大量 M 函數(shù)的麻煩。 MATLAB 是 Matrix Laboratory (矩陣實(shí)驗(yàn)室 )的縮寫，這是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)算語言。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 (3)輸出濾波電容 輸出濾波電容的容量與電源對輸出電壓峰峰值oppV?的要求有關(guān)，可有下式來計(jì)算輸出濾波電容的電容量fC 61 7 .3 1 08fLsCFRf?? ?? ? ? (38) 其中 δ 取 ， γ 取 。 整流二極管兩端壓降為 ，濾波電感兩端壓降為 。425V， Po=10000W， ? =90%， fs=20kHz， 輸出電壓穩(wěn)定度： 177。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 3章 移相 全橋 DCDC變換器的 主電路 設(shè)計(jì) 與開環(huán)仿真 主電路拓?fù)溥x擇 主電路拓?fù)溥x擇副邊利用簡單輔助電路的箝位的 FBZVZCSPWM變換器變壓器副邊接為雙極性輸出，兩路輸出的工作情況相似，一般只分析一路的情況。 (1)輸出濾波器的傳遞函數(shù)為： 211oH Ls LC s R? ?? (225) 設(shè) 2 1Lf s LC s R? ? ? ?， 則輸出濾波器的輸入阻抗為： 1f RfZ sRC?? ? (226) 輸出濾波器的輸出阻抗為： n sLZ f?? (227) (2)控制 d 對輸出電壓 oV 的傳遞函數(shù) vdG ： 當(dāng)不考慮輸入電壓變化量 ^inV 時，即 ^ 0inV ? 時， ^ ^ ^ino ioV nV d d H???????? (228) 則由公式 （ 225） 可導(dǎo)出： 第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 21 ? ? ? ?^^^ 20()/1ino invdVnVVsGss L C sL Rds ??? ?? (229) 上式即為移相全當(dāng)橋 ZVS 變換器的輸出電壓對輸入占空 比的傳遞函數(shù)。 ^ ^ ^ ^off vid d d d? ? ? (225) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 ^id , ^vd 的作用由兩個受控源來表示， ^d 的作用由兩個獨(dú)立源來表示。 下面通過式 (219)來分析對offD產(chǎn)生影響的因素。 根據(jù)移相全橋 PWM DC/DC 變換器源于 BUCK 變換器的事實(shí)，從電路工作的描述中可以看出變壓器副邊的有效占空比 ^off off offd D d??，不僅依靠變壓器原邊電壓的占空比 d 而且依靠輸出濾波電感電流 Li ，漏感 lkL ，輸入電壓 inV 和開關(guān) 頻率 sf ，所以移相全橋變換器小信號傳遞函數(shù)也將取決于漏感 lkL ，開關(guān)頻率 sf ，濾波電感電流擾動 ^Li ，輸入電壓擾動 ^inV ，與變壓器原邊占空比擾動 ^d 等因素。在 6t 時刻， 3Q 關(guān)斷，移相全橋變換器開始另半個周期的工作，其工作過程類似于上述的半個周期。原副邊的電流回路如圖 212所示。從而結(jié)束這一時間段。雖然此時 2Q 已經(jīng)開通，但 2Q 不流過電流，原邊電流從 2D 流通。這段時間里實(shí)際上諧振電感和 2C 、 4C 在諧振工作。 (4) 開關(guān)模態(tài) 3， 23[ , ]tt 2t 時關(guān)斷 4Q 。由于是在 3D 導(dǎo)通時開通 3Q ，所以 3Q 是零電壓開通。此時對電路有： 12c pdVC i Idt ?? (24) 即： 1 () 2pC IV t tC? (25) 1 () 2pC in IV t V tC?? (26) 在 1t 時刻， 1C 的電壓上升到 inV ， 3C 的電壓下降到零， 3Q 的反并聯(lián)二極管 3D 自然導(dǎo)通。 在此時間段內(nèi)： 第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 15 ? ? ? ?2() plk f in C bd i tL n L V v tdt? ? ? (21) 可得： ? ? 12in op rfV nVi t t IL n L???? (22) 由于 2lk fL n L n為變壓器原副邊匝數(shù)之比，上式可以簡化為： ? ? 12in op fV nVi t t InL??? (23) (2)開關(guān)模態(tài) 1， 01[ , ]tt 在 0t 時刻關(guān)斷 1Q ，原邊電流從 1Q 中轉(zhuǎn)移到 1C 和 3C 支路中，給 1C 充電，同時 3C 放電。 各開關(guān)狀態(tài)的工作情況描述如下： (1) 開關(guān)模態(tài) 0 在 0t 時刻之前，開關(guān)管 1Q 和 4Q 維持導(dǎo)通， 2Q 和 3Q 截止，相當(dāng)于電源電壓直接加在變壓器原邊對其進(jìn)行充電，電網(wǎng)的能量不斷轉(zhuǎn)化為磁能儲存于電感線圈和送到負(fù)載，表現(xiàn)為原副邊電流的不斷增大?；パa(bǔ)導(dǎo)通，兩 組 橋臂之間的導(dǎo)通角相差一個相位，即移相角，通過調(diào)節(jié)移相角的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓。 與常規(guī)的 PWM變換器相比，移相全橋 PWM變換器具有很明顯的優(yōu)勢，主要特點(diǎn)是利用變壓器漏感及開關(guān)管結(jié)電容諧振，在不增加額外元器件的情況下，通過移相控制方式，使功率開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電壓導(dǎo)通和關(guān)斷 ，減小了開關(guān)損耗，保持了恒頻控制。 第三種控制策略是 ―移相控制 ‖。這就是所謂的 ―有限雙極性控制 ‖的其中一類情況，可能的實(shí) 現(xiàn)方式有兩種，如圖 24所示。兩只對角開關(guān)管開通、關(guān)斷同時進(jìn)行，開通時間長度為小于 (D燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 為占空比， T為開關(guān)周期 )。