近年來，電力電子技術發(fā)展迅速，直流開關電源廣泛應用于計算機、航空航天等領域。過去，笨重型、低效電源裝置已被小型、高效電源所取代，但是實現(xiàn)電源裝置的高性能、高效率、高可靠性和減小體積和重量，必須實現(xiàn)開關電源的高頻化。開關電源的高頻化不僅減小了功率變換器的體積，增大了變換器的功率密度和性能價格比，而且極大地提高了瞬時響應速度，抑制了電源所產(chǎn)生的音頻噪聲，從而已成為新的發(fā)展趨勢。

然而功率變換器開關頻率的進一步提高（傳統(tǒng)PWM變換器中開關器件工作在硬開關狀態(tài)），受以下因素的限制：（1）開通和關斷損耗大；（2）感性關斷問題；（3）容性開通問題；（4）二極管反向恢復問題；（5）劇烈的di／d和d／d沖擊及其產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）。而軟開關技術是使功率變換器得以高頻化的重要技術之一，它應用諧振的原理，使開關器件中的電流（或電壓）按正弦或準正弦規(guī)律變化。當電流自然過零時，使器件關斷（或電壓為零時，使器件開通）從而減少開關損耗。它不僅可以解決硬開關變換器中的硬開關損耗問題、容性開通問題、感性關斷問題及二極管反向恢復問題，而且還能解決由硬開關引起的EM等問題。綜上所述，基于傳統(tǒng)的硬開關PWM的開關電源有不合理的地方，要研究新的更有效的電源控制策略，就是用軟開關PWM技術設計開關電源。

本文以一種新型零電流轉換（ZCT）全橋DC／DC變換器為主電路拓撲，由UC3875芯片組成的DC／DC變換器作分析研究。

1 UC3875芯片

UC3875單片集成電路是美國UNTRODE公司生產(chǎn)的高性能的專用軟開關電源移相PWM控制器。它有4個獨立的輸出驅動端可以直接驅動4只功率開關管，都能單獨進行導通延時（即死區(qū)時間）的調節(jié)，對于輔助開關管可以用相應的主開關管信號處理調節(jié)后進行控制。

UC3875移相控制器的特點是：在相控范圍兩端的控制性能優(yōu)異，且具有完成有效控制、保護和驅動的功能。芯片的保護功能包括：欠電壓鎖定，即芯片的偏置電壓在達到閾值（10．75V）之前，其4個輸出端均保持低的有源輸出狀態(tài)，內置的1．5V滯后使工作可靠；具有過電流保護，一旦出現(xiàn)故障，該保護電路可在70ns之內關斷所有輸出端；故障處理可在全周期范圍內再啟動。此外該芯片還自帶帶寬超過7MHz的誤差放大器，1個5V基準電壓，軟啟動，1個斜坡電壓發(fā)生器和斜率補償電路。該器件具有欠電壓封鎖功能。發(fā)生欠電壓封鎖時，所有輸出端均為低電平，一直到電源電壓達到10．75V門限值。為了提高欠電壓封鎖的可靠性，通常欠電壓封鎖門限制滯后1．5V，即當電源電壓下降到9．25V時，欠電壓封鎖電路仍工作。該器件還具有過電流保護功能，過電流故障發(fā)生后70ns內，全部輸出級都能轉入判斷狀態(tài)。過電流故障消除后，器件能重新開始工作。

表l為該芯片的引腳對照表：

圖1 總體框架圖

引腳2端輸出信號高到一定值時，由內部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，當引腳2輸出信號低于1V時，通過內部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O～180度之間變化。B、D的工作原理與A、C相似。

2 Dc／Dc全橋變換器設計

（1）開關電源結構框圖

如圖1所示，分析開關電源電路主要包括輸入整流濾波電路；檢測保護電路；單相橋式逆變電路；高頻變壓器；輔助電路；輸出整流濾波電路等?？傮w結構框圖如圖1所示。其主電路主要功能是將22OV／50Hz的交流電源經(jīng)過變壓器后，通過三相整流橋將其變換成直流電，然后再通過電感和電容形成的濾波器，對直流電進行濾波，它一方面可以使直流電的電壓變得平滑，另一方面也可以提高輸入功率因數(shù)。通過整流后可獲得310V的直流電壓，然后再把這310V電壓作為DC／DC變換器的直流輸入，經(jīng)過DC／DC變換器后可得到輸出為120V的直流電壓。

（2）一種全橋DC／DC變換器的主電路

圖2所示為一種新型零電流轉換（ZCT）全橋DC／DC變換器的主電路。它在副邊采用了一個簡單的輔助電路，不僅使主開關管和輔助開關管在整個負載范圍內均實現(xiàn)了ZCS，而且還實現(xiàn)了輸出整流二極管的軟轉換。同時輔助電路中的諧振電感也能幫助主開關管和輔助開關管實現(xiàn)軟開通。其簡單的輔助電路由一個諧振電感厶，諧振電容G，輔助箝位二極管D。和輔助開關S。組成，加在主變壓器的次級，以實現(xiàn)主開關的零電流開關。拓撲中Lk是變壓器的漏感，是變壓器的磁感應電感，D和D。為輸出整流二極管。-n、。和，。分別是直流輸入、輸出電壓和輸出電流，變壓器原邊與副邊變比為。圖3．5為穩(wěn)態(tài)工作時的工作波形。

（3）外電路的設計系統(tǒng)控制電路采用UC3875來實現(xiàn)，其外圍電路如圖3所示。芯片由+15V／2A電源供電。圖3中尺。、C。決定開關頻率；由尺、c完成OUTA和OUTB的死區(qū)時間設置；尺和C完成OUTC和OUTD的死區(qū)時間設置；R。和C。設置鋸齒波的斜率和幅值；TEST內接電流比較器，外接電源主電路直流輸入檢測端，作為一個故障保護電路；由C。完成軟啟動時間設置；芯片工作于電壓控制模式。電壓調節(jié)器利用UC3875內的誤差放大器，輸出電壓經(jīng)過可調電阻RV，分壓后再經(jīng)尺t送到誤差放大器的反相端，調節(jié)RV?？梢哉{節(jié)輸出電壓的反饋系數(shù)，從而調節(jié)輸出電壓。5V基準電壓經(jīng)尺。分壓后送到誤差放大器的同相端作為電壓給定信號。R、R。、C。接在誤差放大器的反相端和輸出端作為補償網(wǎng)絡，構成PI調節(jié)器。

3 機仿真分析

圖4給出了額定負載下主電路仿真圖

圖5為開關管S1、S2驅動波形，開關時間即為變換器的一個開關周期10us，從圖5中可看出波形互補，為了防止S1、S2管直通，設有死區(qū)時間0．5us。

4 結語

本文介紹了UC3 8 7 5芯片及由它控制組成 的一種新型D C ／ D C全橋Z C T軟開關電源， 并 進行了實驗， 得出以下結論。

（ 1 ） 軟開關 D C／ D C變換器控制電路采用 UC 3 8 7 5移相控制芯片， 控制方便， 性能優(yōu)越。

（ 2 ） 移相控制零電壓P WM 變換器工作于 零電壓開關條件下， 大大減小了開關損耗， 有利 于提高開關頻率， 減小變換器的體積與重量。