ucc28950移相全桥设计指南.doc

UCC28950移相全桥设计指南 一，拓扑结构及工作原理 (1) 主电路拓扑 本设计采用ZVZCS PWM移相全桥变换器，采用增加辅助电路的方法复位变压器原边电流，实现了超前桥臂的零电压开关(ZVS)和滞后桥臂的零电流开关(ZCS)。电路拓扑如图3.6所示。 图3.6 全桥ZVZCS电路拓扑 当、导通时，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端钳位电容充电。当关断时，电源对充电，通过变压器初级绕组放电。由于的存在，为零电压关断，此时变压器漏感和输出滤波电感串联，共同提供能量，由于的存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电位差并产生感应电动势作用于，加速了的放电，为的零电压开通提供条件。当放电完全后，整流二极管全部导通续流，在续流期间原边电流已复位，此时关段，开通，由于漏感两边电流不能突变，所以为零电流关断，为零电流开通。 (2) 主电路工作过程分析[7] 半个周期内将全桥变换器的工作状态分为8种模式。 = 1 \* GB3 ① 模式1 图1 模式1主电路简化图及等效电路图 = 2 \* GB3 ② 模式2 图2 模式2简化电路图 = 3 \* GB3 ③ 模式3 图3模式3简化电路图 = 4 \* GB3 ④ 模式4 图4模式4主电路简化图及等效电路图 = 5 \* GB3 ⑤ 模式5 图5模式5 主电路简化图及等效电路图 = 6 \* GB3 ⑥ 模式6 图6 模式6主电路简化图及等效电路图 = 7 \* GB3 ⑦ 模式7 图7模式7主电路简化电路图 = 8 \* GB3 ⑧ 模式8 图8 模式8主电路简化电路图 二，关键问题 1：滞后臂较难实现ZVS 原因：滞后臂谐振的时候，次级绕组短路被钳位，所以副边电感无法反射到原边参加谐振，导致谐振的能量只能由谐振电感提供，如果能量不够，就会出现无法将滞后臂管子并联的谐振电容电压谐振到0V. 解决方法： ①、增大励磁电流。但会增大器件与变压器损耗。 ②、增大谐振电感。但会造成副边占空比丢失更严重。 ③、增加辅助谐振网络。但会增加成本与体积。 2，副边占空比的丢失 原因： 移相全桥的原边电流存在着一个剧烈的换流过程，此时原边电流不足以提供副边的负载电流，因此副边电感就会导通另一个二极管续流，即副边处于近似短路状态； Dloss与谐振电感量大小以及负载RL大小成正比，与输入电压大小成反比。 解决方法： ①、减少原副边的匝比。但会造成次级整流管的耐压增大的后果。 ②、将谐振电感改为可饱和电感。因为在初级换流的过程中，一旦进入电感的饱和状态，那么流过电感的电流马上就会变为饱和电流，而不是线性的减少，这就意味着减少了换流时间，等效于减少了占空比丢失时间。当然我这么解释看起来有点不好理解，要结合移相全桥的工作过程来理解，还是可以慢慢去体会的 定制件设计与功率器件选型 1，输出储能电感设计： 移相全桥的输出储能电感其实可以看做一个单纯的BUCK电感，由于其正负半周期各工作一次，所以其工作频率等于2倍开关频率，其计算公式为： Lf = Vo *(1-Dmin)/(4*fs* △I) 2，主变压器设计： 首先计算出移相全桥的次级输出最低电压： Vsec(min)=( Vo(max)+VLf+VD)/ Dsec(max) 初次级的变压器匝比为: n=Vin(min) /Vsec(min) 选择变压器，使用Ap法： Ap =Ae*Aw= Po*104 /(4*?*fs*△B*J*Ku*) 接下来计算变压器原边匝数： Np= Vin(min)*D(max)/(4*fs*Ae*Bmax) 那么次级绕组匝数为： Ns= Np/n 3，谐振电感设计： LrI2p/2=( V2in*C上管)/2+