基于UC3875的ZVZCSPWM软开关直流电源的研制

　　目前，中、大功率开关电源的主回路基本上都是采用全桥变换器结构，其相应的软开关工作方式有三种，即零电压开关(ZVS)、零电流开关(ZCS)和零电压零电流开关(ZVZCS)。ZVS工作模式下全桥变换器的滞后臂不易实现零电压开关且存在变压器副边电压占空比丢失，ZCS工作模式下全桥变换器的滞后臂不易实现零电流开关且存在变压器副边输出电流占空比丢失，这两种电路拓扑自身的局限限制了其进一步发展的空间，虽然采用辅助电路在一定程度可以改善其特性，但是增加了元器件和电路的复杂性，而且在高频下还会引入干扰。ZVZCS软开关工作模式基本上克服了ZVS和ZCS软开关模式的固有缺陷，使全桥变换器的超前臂实现ZVS，而滞后臂实现ZCS，在中、大功率开关电源中具有广阔的应用前景。为此，本文介绍了一台采用移相谐振控制芯片UC3875作为控制核心设计的开关频率为70kHz、输出功率1.2kW、主电路为移相全桥ZVZCS PWM软开关模式的直流开关电源。

　　l 移相式ZVZCSPWM软开关电源主电路分析

　　在设计制作的1.2kW(480V/2.5A)的软开关直流电源中，其主电路为全桥变换器结构，四只开关管均为MOSFET(1000V/24A)，采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS，电路结构简图如图l，VT1～VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，以实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T为主变压器，副边由VD5～VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。

　　其基本工作原理如下：

　　当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4，而是根据输出反馈信号决定的移相角，经过一定时间后再关断VT4，在关断VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。

　　由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2，则VT2即是零电压开通。

　　当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的，此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减小，但继续给Cb充电，直到原边电流为零，这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、VT4、VD4进行放电，Cb两端电压维持不变，这时流过VT4电流为零，关断VT4即是零电流关断。