一種高頻開關(guān)電源的設(shè)計方法
管腳功能如下:1腳(Vref),基準電壓;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;6腳(SOFRSTART)軟起動;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)時鐘/同步;18腳(SLOPE)陡度;19腳(斜波)20腳(信號地)。
1.2.1.2 UC3875的工作
1腳輸出+5V基準電壓,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)引輸出信號高到一定值時,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輸出信號移相180度;同樣,當(dāng)引腳2輸出信號低于1V時,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輸出信號移相0度??梢娡ㄟ^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腳基準電壓相連,檢測3腳的輸出電源電壓。5腳作為電流檢測端,其基準設(shè)置為內(nèi)部固定2.5V(由 分壓),當(dāng)電壓超過2.5V時輸出即被關(guān)斷,軟起動6腳復(fù)位,即可實現(xiàn)過流保護。7腳和15腳作為輸出延遲控制端,通過設(shè)置該腳對地之間的電流來設(shè)置死區(qū),加在同一橋臂兩管驅(qū)動脈沖之間,以實現(xiàn)零電壓開通時的瞬態(tài)時間。8、9、13、14腳作為輸出端,可驅(qū)動MOSFET和變壓器。10腳作為電源電壓端,為輸出級提供所需電源。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的跳動。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,提供時鐘信號;作為輸入,提供同步點。18腳作為陡度端,需外接一個電阻以產(chǎn)生斜波。19腳作為斜波端,需外接電容到地。20腳作為信號地,是所有電壓的參考基準。
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輸出信號與14腳A輸出信號反相, 9腳C輸出信號與8腳D輸出信號反相, 這四個驅(qū)動信號經(jīng)擴流后由驅(qū)動變壓器去驅(qū)動 ~ MOS管。相位控制的特點體現(xiàn)在UC3875的四個輸出端具有相同的驅(qū)動脈沖分別驅(qū)動A/B、C/D兩個半橋,通過移相錯位控制有源時間,使全橋的四個開關(guān)輪流導(dǎo)通。每個輸出級導(dǎo)通前都有一個死區(qū),而且可以調(diào)整死區(qū)時間。在該死區(qū)時間內(nèi)確保下一個功率開關(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,每對輸出級(A/B,C/D)的諧振開關(guān)作用時間,可以單獨控制。在全橋變換拓撲模式下,移相控制的優(yōu)點得到最充分的體現(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)斷以實現(xiàn)故障的快速保護。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特點:
(1)在同一開關(guān)周期Ts 內(nèi),每一個開關(guān)的導(dǎo)通的時間略小于Ts /2,而關(guān)斷時間都略大于 Ts/2。
(2)同一個半橋中上下兩個開關(guān)不能同時處于通態(tài),每一個開關(guān)關(guān)斷到另一個開關(guān)開通都要經(jīng)過一定的死區(qū)時間。
(3)比較互為對角的兩對開關(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時間,而T3 的波形比 T4超前0~ Ts/2時間,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條件下運行,可實現(xiàn)高頻化,而且控制簡單,性能可靠,適用于大功率場合。且能保持恒頻運行,就不會同時出現(xiàn)大電壓、大電流,減少了開關(guān)所受的應(yīng)力,實現(xiàn)了高效化。大大減小了電源的體積。
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