【正文】 現(xiàn)開關管的零電壓開關， 它 只是 在 功率管的 開關 過程中處于線性狀態(tài)，其他時間卻處于飽和狀態(tài)，這樣不僅可以減小副邊占空比的丟失，還可以 使 原邊占空比的 利用率 提高 。 在 該 變換器中 ，原邊 的最大 電流 為 ip = ??????，選擇 其 倍 的 裕量 ，最終確定其大小為 。 167。 隔離 變壓器的 設計 高頻變壓器 T 起 著隔離和降壓的作用。 為了 提高變壓器的利用率，其原邊與副邊的匝數(shù)比應該盡可能 取得 大一些，這樣 在 功率幾乎不變的情況下，減少開關管的通態(tài)電流， 降低 整流橋二極管的反向電壓，從而減小器件損耗進而降低成本，提高整個 系統(tǒng)的效率極其工作可靠性。 本論文輸入 直流電壓 450V， 允許最低輸入 電壓 440V， 且原邊效率 η 1 為 。移相全橋 控制設計中存 有 副邊占空比丟失的現(xiàn)象 ， 在額定負載的情況下，選擇副邊 效率 η 2 為 ， 則變壓器 的 副邊 最低 電壓為 V2 = ??0η 2= = ， 所以 原 副邊匝數(shù) 比 N 為： N=??1??2 = = 15 167。 整流二極管 的選取 副邊輸出 采用全橋 整流 ， 可以減少 整流電路的損耗， D1~D4 為 快恢復二極管 。 1. 額定電壓 2. 整流管承受的 最大反 向 電壓為變壓器副邊電壓幅值： Vd = Vin 1?? = 29?? 在整流管 開關工作時，變壓器 副邊 自身存在 的 漏感值會與整流管的結電容發(fā)生震蕩作用，所以 整流管 實際承受的反響耐壓值應該是 29V 的兩倍 以上。因此 ， 考慮兩倍的安全裕量，可以選用耐壓值 為 29 2 = 58V以上 的整流管。 3. 額定 電流 在一個 工作周期里，全橋整流電路的工作 分為 兩種情況： ① 當變壓器 副邊 電壓不為零 時 ，整流橋 的對角 兩個整流管 導通 工作； ② 當變壓器 副邊沒有電壓 時 ，四個整流管同時導通 ， 這時，可以認為流過 它們 的電流近似 相等 ，即都是負載電流的 1/4。 則 可近似計算整流管的 額定 電 流 Id： Id = √ ????2???? +(14????)178。（ 1 ?????) 42 Il 為 負載電流， Il = ????0 = 6?? Ds 為 副邊占空比 ， 取值 。 根據(jù) 上式可 計算出燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 23 Id=。 此外 ，本變換器的開關 工作 頻率為 20K 赫茲 ，輸出整理二極管應該選擇外延性快恢復二極管 。 綜上 ， 選擇 DESI 6012A。 167。 輸出 濾波電感的選取 由經驗算法可知 ，電路中一般 選擇 輸出濾波電感電流的脈動為最大輸出電流的 20％ 。即 打個輸出 電流在 倍 的 脈動 值 時 ，輸出濾波電感的電流 仍然 應該保持連續(xù)狀態(tài)。 綜上 ，本變換器的輸出濾波 電感 的電流脈動值為 。 所以 ， 輸出濾波電感 Lf 大小計算 為： Lf = ??02 (2????)??????????*1? ??0????????? ??????? ? 2????+ 因為輸入 電壓可能存在波動，當輸入 電壓 為 450V 時 ， Lf 取得 最大值 73UH。 綜上 所述， 在 實際 中 ， 輸出濾波電容選擇 PC40EE100UH。167。 輸出 濾波 電容 的 選取 在變壓器 副邊輸出的直流 電壓 中 ， 含有一定的高頻 紋波 分量。選取 相應的濾波電容 就是 為了滿足輸出紋波的要求。如果 要求 Δ V≤ ， 則輸出電容的計算公式： Cf = ??08????(2????)178。Δ V*1? ??0???????? 。??????。2????+100=730UF 167。 輔助電路 設計 167。 鉗位 電容的選取 由 上文分析可知，本變換器的新穎之處在于其變壓器副邊加 有 一輔助網絡。其中 ， 輔助 鉗位 定容起到了重要作用。 如果在 電流續(xù)流期間，電容電壓 VCc 下降為零，負載電流就會通過 整流 二極管進行續(xù)流，這樣在下一個工作周期開始時，會導致整流二極管因為反 向恢復 引起了極大的電流沖擊，為了避免 該 情況的出現(xiàn)，電容應滿足 ： Cc ≥ ????????178。4（ Vin ?nU0)178。 由上式可 確定電容 Cc 的 最小值， Cc 越大 ， Vc 的 電壓脈動越小，整流二極管的電壓應力減小， Cc 越大 ，會使得電流 ip 多的 下降速率 變小 ，電路的最大占空比也會 變小 。因此 ， 應該選擇一個合適的電容數(shù)值， 在實際實踐 中，一般選用 最第五章 功率器件參數(shù) 設計及選擇 24 小值 的 24 倍 。 167。 二極管 Dc Dh 的 選取 與 輸出整流橋二極管 工作 情況 類似 ，輔助電路中的二極管的額定電壓與額定電流數(shù)值基本不變， 因此 ，二極管 Dc Dh 的 型號與輸出整流 橋 一樣 選擇 ， 均為 DES I 6012A。 該二極管 是大電流快恢復二極管，有著很 強 的工業(yè)使用價值。在 該 變換器 中 ，合理 分析 選擇該 型號的 二極管 。 167。 控制 電路 167。 UC3875 的 簡介 美國 Unitrode 公司 針對 全橋 移相 控制方案開發(fā)了 移相 控制芯片 UC3875，它有4 個獨立的輸出驅動端可以直接驅動四只功率 開關 管，見 下圖 ，其中 OUTA 與 OUTB信號 相反 ， OUTC 和 OUTD 信號 相反 ，而 OUTC 和 OUTD 相對于 OUTA 和 OUTB 存在 的信號 差 θ 是可調的，也 就是 通過調節(jié) θ 的大小來 控制 PWM 輸出 。 UC3875 的開通 門檻電壓為 ， 關閉門檻電壓為 ； 能輸出 01 的 占空比；可以 通過 外圍電路 的 電阻電容來設置死區(qū)時間； 3875 的 工作 頻率 可高達1M 赫茲 ；可以輸出四個驅動能力到 2 安培 的 圖騰 柱式驅動波形 ； 自 帶有軟啟動功能； 內部 有 10MHZ 的 誤差放大器， 且 該芯片 配 有 5v 的 基準電壓。 UC3875 的 管腳 功能 如下 ： 燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 24 管腳 1 可 提供 一個精確的 5V基準電壓 Vref， 為 外部電路可以提供其達到 60mA左右 的電流。當 Vin 較 小 時，芯片進入欠壓鎖定狀態(tài) ， Vref 消失。直到 Vref 達到 以上時才 能 脫離欠壓鎖定狀態(tài)。 管腳 2 為電壓反饋增益控制端， 作為 誤差放大器的輸出 端 ， 該 誤差放大器實際上是一個運算放大器， 當 放大器 的輸出 電壓 小于 1V 時 可以 實現(xiàn) 180176。相移 ， 使電路模塊輸出電壓為零。 管腳 3 E/A（ ） 為誤差放大器的反相輸入端， 在 平均電流模式中， 分壓電阻可以 檢測 到 輸出電源電壓 ， 即 該管腳 接接測到的 平均 電流反饋信號。 管腳 4 E/A(+) 為誤差放大器的同相輸入端，該腳 接 電壓外環(huán)調節(jié)器的輸出誤差電壓 。 管腳 5 C/S(+) 為電流檢測端， 內部 是一個電流誤差放大器，承擔比較器的作用。 該腳為 比較器的同相輸入端，其基準設 定 為內部 基準 （由 Vref 分壓實現(xiàn) ）。當該腳的 參考 電壓 達到 或超過 時電流故障動作， 關閉 輸出 ， 復位 軟起動 。 實際上， 也可以把該端口用作為一個故障保護電路， 例如 輸出過 電壓、輸出 欠電壓 、輸入 過電壓 、輸入 欠電壓等。當這些 故障 發(fā)生時，通過一定的電路轉換成高于 的 電壓， 接到 C/S 端 ，就能夠對電路實現(xiàn)保護了。 管腳 6 為軟起動端， 軟啟動端 在芯片內部 和 誤差放大器的輸出 連接 。 當輸入電壓（ Vin） 等于 或小于 欠壓鎖定 值 （ ） 時，該腳保持 低 電平 ； 當 Vin正常時 ， 該腳通過內部 9μA 電流源 給 外界電容充電 上升到 ， 如果出現(xiàn)電流故障時該腳電壓從 下降 至 0V， 改變 電容容值， 就 可以改變軟啟動的 時 間 ，此腳可實現(xiàn)過 電 壓保護。 管腳 15 為輸出延 時 控制端，通過 改變 該腳到地 之間 并聯(lián) 的 電容 和 電阻 來設置死區(qū) 時間 ，加于同一橋臂兩管驅動脈沖之間，以實現(xiàn)兩管零電壓開通時的瞬態(tài)時間，兩個半橋死區(qū)可單獨提供以滿足不同的瞬態(tài)時間。 其中 管 腳 15 用來 設置 AB 延時， 管 腳 7 用來 設置 CD 延時 。 管腳 1 1 8 為 OUTA～ OUTD 四個 輸出端， 用于 驅動 全橋 變換器的四個 開關管。 該腳 可以 實現(xiàn) 2A 的 圖騰柱輸出 ， 其中 A B 接 滯后橋臂 ， C D 接 超前橋臂 。 每個 端口的輸出波形的占空比 都是 50％ ， 可以直接驅動開關管獲經過 隔離 變壓器來驅動開關管 。 第五章 功率器件參數(shù) 設計及選擇 25 管腳 10 Vc 為電源電壓端，該腳 給 輸出驅動級和 輔助 偏置 電路提供電源 ， Vcc高于 3V 就可以正常 工作 ，最佳為 超過 12V。此腳 必須 接一旁路電容 （由 一個 低的 等效串聯(lián)電阻 ESR 和 等效串聯(lián)電感 ESL 組成 ） 到電源地。 管腳 11 為芯片供電電源端，該腳 給 芯片內部數(shù)字、模擬電路部分 提供 電源，接于 12V 穩(wěn)壓電源。為 使 芯片正常 的 工作， 當 該腳電壓低于欠壓鎖定 值（ ）時 就會 停止工作。 此腳 必須 接一旁路電容到信號地 ， 當電源 輸入 電壓超過欠壓鎖定 值時，電源電流 （ Iin） 會 從 100μA 激 增到 20mA。 但是 如果接一旁路電容，它就 可以 很快脫離欠壓鎖定狀態(tài)。 管腳 12 為電源地端。 與 其它相關的 電 阻 電 容網絡 相 并聯(lián)，電源地和信號地的其中 一點接地 來 降低噪聲和直流降落。 管腳 16 為頻率設置端，該腳與地 GND 之間 可以 通過一個電阻和電容 形成 一個高速振蕩器， 通過 該變電阻和電容 設置振蕩頻率 即 開關管的開關頻率 ，具體計算公式為： f=4/（ RFCf） 管腳 17 為時鐘 /同步端，作為輸出， 它 可以 提供時鐘信號；作為輸入，該腳又 可以提供一個同步點。最簡單的用法 就是 ： 當 多個 具有不同振蕩頻率的 UC3875可通過連接其同步端，使它們同步工作于 其中 的 最高頻率。該腳也 可使 芯片 同步工作于外部時鐘頻率，但外部時鐘頻率 應該 大于芯片 內部 的時鐘頻率。 管腳 18 為 斜率 設置腳 Slope，該腳 與 Vx（工作 電源 Vin 或者 5V基準 電壓）之間 接一個電阻 Rslope， 將產生 一個恒定 電流 Vx/Rslope 以形成 鋸齒 波 ， 如果 連接這個電阻到輸入電壓 則會 提供電壓反饋。 管腳 19 為 鋸齒 波端 Ramp，該腳是 PWM 比較器的一個輸入端， PWM 比較器 的另一個輸入端 與 誤差放大器的輸出端相連接。Ramp 端 可通過一個電容 Cramp 連接到地， 這 就決定 了鋸齒波的斜率 ： dv/dt=Vs/(RsCR) 選定了 Rs 與 Cr， 就決定了鋸齒 波 的幅值 ， 蛇黨的選擇 它 們的 值 ，就可以使誤差放大器的輸出電壓不超過鋸齒波的幅值 。 如果 Vx 接 整流后 直流 電壓的采樣電壓，就 可以 實現(xiàn)電路的輸入電壓前饋。 管腳 20 為信號地端， GND 是所有電壓的參考基準。頻率設置端 的振蕩電容(Cf)， 基準電壓 （ Vref） 端的旁路電容和 Vin 的旁路電容以及 Ramp 端斜波電容 (Cr)都應就近可靠地接于信號地 端 。 燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 26 由 上述 UC3875 的 各個引腳功能分析，可以知道，該 芯片它主要 包括以下九個方面的功能：工作電源 、 基準電源 、 振蕩器 、 鋸齒波 、 誤差放大器和軟啟動 、移 相 控制信號 發(fā)生 電路 、死區(qū) 時間設置 、 信號 輸出級 。 167。 芯片 外圍電路的 設置 設置 本變換器 的開關頻率設定為 20KHZ， 周期為 50us： Cc7= R=22K 幅值和斜率設置 較高 的鋸齒波幅值有利于對干擾信號的 抑制 ，但是，幅值過高 又會 限制最大占空比。 因此 應該設置 具有 合理 幅值 與頻率 的鋸齒波。 4. 死區(qū)時間 設置 為了防止同一橋臂的兩個開關管同時開通 ， 由于 短路 燒壞 開關管 ， 保證逆變 橋 的正常工作， 同一 橋臂的 兩個 驅動信號 需要 設置死區(qū)時間。 本 變換器的死區(qū)時間設定為 。 死區(qū) 設定 電阻 R7 和 R8 決定 死區(qū)時