基于软开关技术的dc

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1、基于软开关技术的DC/DC功率变换器的设计文中给出了实用的控制电路和主要参数的设计方法。试验结果证明系统性能优良、效率高、功率密度大。引言　　基于软开关技术的全桥0C／DC变换器在高频、大功率的直流变换领域，有着广泛的应用前景，它提高了系统的效率，增大了装置的功率密度。本文设计的变换器现正应用于电子模拟功率负载中，该负载系统要求能有效实现能量回馈电网，且直流高压>540V，低压直流为48~60V，因此，为升压变换。限于篇幅，本文仅对DC／DC变换器的设计进行讨论，该变换器利用高频变压器的原边漏感、功率MOSFET并联外接的电容实现零电压开关，该方案简单

2、、高效、易实现。采用改进型移相控制器UC3879为控制核心，对变换器实现恒流输入控制，文中给出了实用的控制电路和主要参数的设计方法。试验结果证明系统性能优良、效率高、功率密度大。　　1基本原理　　1.1DC／DC变换器的电路原理　　图1所示的是DC／DC功率变换器的电路原理图，功率开关管S1~S4及内部集成的二极管组成全桥开关变换器，S1及S3组成超前桥臂，S2及S4组成滞后桥臂，S1~S4在寄生电容、外接电容C1~C4和变压器漏感的作用F谐振，实现零电压开关。其中C7为隔直电容，可有效地防止高频变压器的直流偏磁。低压直流侧滤波电容为C5、C6、L1为

3、共模电感。　　实时检测的输入侧电流值同指令电流值比较，得到的误差信号经过PI环节输出，由改进型移相控制器UC3879组成的控制系统实时生成变换器的触发脉冲；系统实行恒流控制，便于在不同负载情况下考核被测试的直流电源组，同时，也利于根据试验考核系统的功率等级，实现多个相同电子模拟负载模块的并联。经过实验测试，DC／DC功率变换器工作在软开关状态下，输出高压直流为560V时，高频变压器副边电压的峰值高达1000V。考虑在工程应用中，系统应该有足够的储备裕量，以利于长时间可靠、安全的运行，整流部分由两个完全相同的整流桥串联构成。1.2控制策略　　对于全桥变换

4、器的控制通常有双极性控制方式、有限双极性控制方式和移相控制方式。双极性控制方式下的功率开关管工作在硬开关状态，开关管的开关损耗很大，限制了开关频率的提高。有限双极性控制方式可使一对开关管是零电压开关，另一对开关管是零电流开关，适合选用IGBT作为开关管，能避免IGBT的电流拖尾。对于功率MOSFET，移相控制方式的拓扑结构简洁，控制方式简单，也有很多优点：　　1)开关频率恒定，利于滤波器的优化设计；　　2)实现了开关管的零电压开关，减小了开关损耗，可提高开关频率；　　3)功率器件的电压和电流应力小。　　因此，该DC／DC功率变换器的控制采用移相控制方式

5、实现零电压开关。每个桥臂的两个开关管成180°互补导通(同一桥臂两开关管有一死区时间)，两个桥臂的触发角相差一个相位，即移相角，通过调节移相角可以调节输出电压。开关管关断时变压器的原边电流给关断开关管的并联电容充电，同时，同一桥臂即将开通的开关管的并联电容放电；当关断开关管的并联电容电压充电到输入直流电压时，即将开通的开关管集成的反并联二极管自然导通，这时该开关管实现零电压开通。开关管关断时，由于并联电容的存在该开关管实现零申压关断。　　2控制电路及主要参数的设计　　2.1控制电路的设计　　移相控制器UC3879是UC3875的改进型，该集成电路提供了

6、全部必要的控制、解码、保护及驱动功能，可独立编程控制时间的延迟，在每只输出级开关管导通前提供死区时间，为每个谐振开关区间里实现ZVS留有余地，总的输出开关频率可达300kHz，保护功能包含欠压锁定、过流保护，它适用于电压型控制或峰值电流型控制，图2是控制电路原理图，欠压锁定电平根据UVSEL端状态选定，有两个预定义的阈值：若UVSEL端浮动，则芯片在电源电压超过15.25V启动；若UVSPL端接VIN端，则在10.75V时启动。／EA端为误差放大器反向输入端，该端同COMP端之间接R、C补偿元件。CS端是电流比较器的同相输入端，其反相端在芯片的内部设置

7、成2.0V和2.5V；当该输入脚超过2.0V时，误差放大器输出电压将超过RAMP端的电压，移相角将限制在一个基本的值上，当该输入脚超过2.5V时，输出端关断。如果该输入脚超过2.5V的直流电压，输出端无效并且保持低电平，故使用该脚作为电压、电流保护的输入端。　工作频率由脚RT及CT外接的元件R3及C10决定，如果工作频率为fs，振荡器的占空比为Dosc，则　　2.2同一桥臂两开关管死区时间的确定　　为了保证每一开关管实现零电压开通和关断，确定同一桥臂的功率开关管的死区时间是关键。　　S3及S1驱动信号的死区时间　　Lr为变压器漏感；　　Vin为输入直流

8、侧电压；　　Io为负载电流。　　另外，开关管关断时有一定的下降时间，死区时间至少应当大于3倍的