基于UC3875的高频开关电源的设计

摘要：本文提出了相移脉宽调制零电压开关谐振全桥变换器电路和以集成控制器UC3875芯片为核心的控制电路，实现了功率开关管的零电压开通和近似零电压关断，而且控制简单，性能可靠。

Abstract: This paper proposed phase shift PWM zero voltage switch resonance entire bridge converter electric circuit and control circuit based on integrated controller UC3875 chip as the core，which realized the power switching valve zero potential to clear with the approximate zero potential shuts off with simple control and reliable work.

关键词：高频开关电源；相移脉宽调制；零电压开关

Key words: high frequency switching power; phase-Shifting PWM; zero Voltage Switching

中图分类号：TM56文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0009-01

0 引言

近年来采用PWM调制技术的开关电源不断向高频化、线路简单化和控制电路集成化方向发展，使开关电路的体积、重量、效率都上了一个台阶。但在PWM控制方式中，开关器件多处于硬开关工作状态，开关器件有较高的开关损耗，限制了开关频率的提高；在关断大电流时，由于分布参数的存在，开关元件承受了较大的开关应力。移相控制零电压开关PWM变换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容实现零电压开关，使开关损耗大为降低，从而减小了开关的体积，减轻了重量，提高了效率。

1 移相控制电路的设计

变换电路的型式主要根据负载要求和给定电源电压等技术条件进行选择。传统的全桥变换电路开关元件在电压很高或电流很大的条件下，在门极的控制下开通或关断，开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，导致了开关损耗。开关损耗随开关频率增加而急剧上升，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高。在移相控制技术的基础上，利用功率管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件，使全桥变换器四个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关。由于减少了开关过程损耗，变换效率可达80%-90%，并且不会发生开关应力过大。所以选用移相控制全桥型零电压开关脉宽调制变换电路。

移相控制全桥变换电路的特点是电路简单。原理如图1所示。主要由四个相同的功率管和一个高频变压器压器组成。以第一个桥臂为例介绍，利用变压器漏感和功率输出电容C1谐振，漏感储能向电容C1释放过程中，使电容上的电压逐步下降到零，体内二极管D1开通，创造了T1的ZVS条件。

2 控制电路的设计

UC3875芯片是控制电路的核心，由基准电源、振荡器、锯齿波发生器、误差放大器、软起动、PWM比较器和触发器、输出级、过流保护、死区时间设置、频率设置等部分组成。基准电源提供一个精密基准电压源，作为电压给定信号与输出电压比较，在频率设定端FREFSET与信号地之间接一个电阻和电容可设置输出级的开关频率。振荡器的振荡频率从而也设定了。在锯齿波斜率设置SLOPE端与电源VIN之间接一电阻，为锯齿波提供一个恒流源，锯齿波引脚RAMP与信号地之间接一电容，就决定了锯齿波的斜率，也就决定了锯齿波的波形。输出端OUTA、OUTB、OUTC、OUTD的输出用于驱动全桥变换器的四个开关管。在DLY A/B和DLY C/D端与信号地之间分别并接电阻电容可确定输出信号OUTA、OUTB和OUTC、OUTD的死区时间。死区时间提供了同一支路中一个开关管关断和另一个开关管导通之间的延迟，引入供功率开关发生谐振所需要的时间，对两个死区时间的分别设置可对两个半桥提供各自的延迟来适应谐振电容充电电流的差别。软起动时间由接在SOFT-START 端与信号地之间的电容大小决定。因此，每对输出级的谐振开关作用时间，可以单独控制。在全桥变换拓扑模式下，移相控制的优点得到最充分的体现。UC3875在电压模式和电流模式下均可工作，并具有过电流关断以实现故障的快速保护。

3 结束语

本文介绍了由UC3875芯片作为控制电路的移相控制全桥变换软开关电源，由于开关管在ZVS条件下运行，可实现高频化，而且控制简单，性能可靠，适用于大功率场合，且能保持恒频运行。

参考文献：

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