基于UCC3895的移相全桥变换器的设计
来源： 作者： 发布时间：2015-02-02 06:23:18 浏览量：2 主电路与控制电路参数设计
本文所设计的电源系统结构简图如图2所示。
主电路中变压器的设计是影响电路性能的关键。根据参考文献[4],选用面积乘积法来设计高频变压器。设变压器的输出功率为Po,变压器的效率为η,填充系数为Ku,导线的电流密度为J,一个高频周期内开关导通的时间为tom,变压器变化的磁密为△B,则可以得到下面的计算公式。
又因为高频变压器为双向激磁,所以△B=2 BmBm为磁芯最大的工作磁密;设开关频率为f 及占空比为D,则有ton=0．5D／fo将上述关系带入到式(4)中可得
选取参数：Po=500W;f=20kHz;对于R2KB材质的铁氧体磁芯可选择最大工作磁感应强度Bm=1700Gs;填充系数Ku=O．3;导线电流密度J=3A／mm2;变压器的变换效率η=0 98。可得AcAw=4.614 cm4,通过查阅变压器磁芯手册可知选用EE80磁芯。
变压器原边匝数计算公式为
式中：Vimax为输入电压的最大值。
变压器副塑封电感边匝数的计算公式为
式中：Vimin为输入电压的最小值;
Vomax为输出电压的最大值。
将参数代入计算并取整后呵得原副边匝数为：N1=114匝,N2=14匝。
主电路中其他主要参数为
开关器件选用MOSFET IXTH25N60;
并联电容选用 l000 pF／630V;
谐振电感30 μH。
系统采用PI控制的电压闭环,通过对移相全桥变换器数学模型的分析,并通过PSPICE14．O的仿真研究,最后确定调节器的传递函数为：
3 实验结果
在分析了UCC3895的主要管脚功能和基本特性的基础上,制作了一台AC 220 V输入、DC电感生产24V输出的移相全桥变换器样机以验证芯片的功能和所设计参数的正确性。
控制电路采用UCC3895控制器,驱动采用IR2110,控制电路原理如图3所示。
实验所得主要波形如图4～图7所示。
图6和图7中的vgs1和vgs2分别为超桥臂功率开关S1与滞后桥臂S4的驱动信号波形;vDs1和vDS4分别为S1与S4漏源极之间的电压波形。从驱动信号与漏源电压的对应关系可以看出,功率开关实现了ZVS。
图8为电压闭环时,负载0～3A突变时输一体电感出电压和电流的对应关系。从图8中可以看出所选择的调节器参数较好地满足了系统的快速性和稳定性。
4 结语
新型移相全桥控制器UCC3895与传统的移相控制器相比,在保留的基本功能的前提下,改进了设计,增强了功能,减小了功耗,从而整个变换器系统的效率及可靠性得到了进一步优化。本文通过制作实验样机,进行开环和闭环的实验研究,进一步验证了该芯片用于软开关移相全桥变换器控制的可行性和有效性。
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