一種基于PWM軟開關(guān)模式的開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案

　　仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　PSpice是一款功能強(qiáng)大的電路分析軟件，對開關(guān)頻率70kHz的ZVZCS軟開關(guān)電源的仿真是在PSpice9.1平臺(tái)上進(jìn)行的。

　　實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的主回路結(jié)構(gòu)采用圖1所示的電路拓?fù)?，阻斷二極管采用超快恢復(fù)大功率二極管RHRG30120,其反向恢復(fù)時(shí)間在100ns以內(nèi)，滿足70kHz開關(guān)頻率的要求。開關(guān)管MOSFET采用IXYS公司的IXFK24N100開關(guān)管，這種型號(hào)MOS管自身反并有超快恢復(fù)二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間約250ns。

　　圖5是超前橋臂開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓與管壓降波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形，可見超前臂開關(guān)管完全實(shí)現(xiàn)了ZVS開通，VT1、VT2關(guān)斷時(shí)是依賴其自身很小的結(jié)電容來實(shí)現(xiàn)的，從圖中可以看出，關(guān)斷時(shí)也基本實(shí)現(xiàn)了ZVS關(guān)斷。

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　　圖5 超前橋臂開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓與管壓降波形圖

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　　圖6 滯后橋臂開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓與電流波形圖

　　圖6是滯后橋臂開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓與電流波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形;

　　圖7是滯后橋臂開關(guān)管管壓降與電流波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形。

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　　圖7 滯后橋臂開關(guān)管VT3和VT4實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷

　　從圖6、圖7可以看出滯后臂開關(guān)管VT3、VT4很好地實(shí)現(xiàn)了ZCS關(guān)斷，關(guān)斷時(shí)開關(guān)管電流已經(jīng)為零。滯后臂開關(guān)管完全開通之前，開關(guān)管電流也幾乎為零，基本實(shí)現(xiàn)了ZCS開通。而且滯后橋臂開關(guān)管VT3、VT4可以在很大負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)ZCS開關(guān)。

　　圖8是兩橋臂中點(diǎn)之間的電壓Uab的波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形。

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　　圖8 Uab的波形

　　圖9是阻斷電容Cb上的電壓U曲波形，(a)為仿真波形、(b)為實(shí)驗(yàn)波形。

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　　圖9 Ucb的波形

　　從上圖可以看出，由于有Ucb的存在，Uab不是一個(gè)方波。當(dāng)Uab=0時(shí)，阻斷電容Cb上的電壓Ucb使原邊電流ip逐漸減小到零，由于阻斷二極管的阻斷作用，ip不能反向流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了滯后橋臂的ZCS開關(guān)。

　　綜上所述，我們能夠發(fā)現(xiàn)，采用UC3875作為核心控制器件的好處是結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠。并且主電路的開關(guān)管全部實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)，同時(shí)還避免了ZVS以及ZCS模式當(dāng)中常見的一些錯(cuò)誤。能夠顯著的減少在開關(guān)過程當(dāng)中開關(guān)管發(fā)生的損耗，進(jìn)而提高開關(guān)頻率，減少電源的體積并減輕重量。