采用UCC3895制作全橋逆變前級,
采用多個(gè)變壓器陣列工作,變壓器該如何連接?
初次級分別是并連還是串聯(lián)比較好,為什么?
諧振電容可以放置與次級嗎?
變壓器、諧振電感、諧振電容如何計(jì)算?
采用UCC3895制作全橋逆變前級,
采用多個(gè)變壓器陣列工作,變壓器該如何連接?
初次級分別是并連還是串聯(lián)比較好,為什么?
諧振電容可以放置與次級嗎?
變壓器、諧振電感、諧振電容如何計(jì)算?
腳ADS是該控制芯片新增的控制管腳,其功能是設(shè)置所設(shè)定輸出延時(shí)死區(qū)最大值與最小值之間的比。
當(dāng)腳ADS與電流傳感腳CS直接相連時(shí),延時(shí)死區(qū)時(shí)間最??;當(dāng)腳ADS直接接地時(shí),延時(shí)死區(qū)時(shí)間最大。
腳ADS可通過式(1)所列關(guān)系改變腳DELAB和腳DELCD上的電壓,從而改變輸出延時(shí)。
式中:VDEL為腳DELAB和DELCD上的電壓;VCS為腳CS上取樣電流的電壓;VADS為腳ADS上所施加的設(shè)定電壓。
腳CS為電流檢測比較器的反相輸入端。當(dāng)電路工作在峰值電流模式下時(shí),該引腳信號(hào)可實(shí)現(xiàn)逐個(gè)周期的電流限制功能,同時(shí)在任何情況下當(dāng)電路過流時(shí),芯片立刻封鎖輸出進(jìn)入軟啟動(dòng)周期實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)功能。
腳RAMP、當(dāng)UCC3895工作于電壓或平均電流控制模式下,該腳接振蕩器輸出腳CT時(shí),該引腳接電流信號(hào)腳CS時(shí),則UCC3895工作在峰值電流模式下。
同步振蕩器的工作頻率由定時(shí)電容CT和定時(shí)電阻RT決定。振蕩周期可由式(2)近似得到
同一橋臂上的兩個(gè)管子的死區(qū)延時(shí)時(shí)間可由式(3)確定,
式中:RDEL為腳DELAB與地間所接的電阻。
UCC3895與UC3875、UC3879等傳統(tǒng)的移相控制芯片的參數(shù)比較如表l所列。
從表1可看出UCC3895的功耗明顯減小,相應(yīng)速度最快,但是驅(qū)動(dòng)能力相對UC3875而言較小,所以在實(shí)際應(yīng)用中還要根據(jù)情況合理選擇芯片。
2 主電路與控制電路參數(shù)設(shè)計(jì)
本文所設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。
主電路中變壓器的設(shè)計(jì)是影響電路性能的關(guān)鍵。根據(jù)參考文獻(xiàn)[4],選用面積乘積法來設(shè)計(jì)高頻變壓器。設(shè)變壓器的輸出功率為Po,變壓器的效率為η,填充系數(shù)為Ku,導(dǎo)線的電流密度為J,一個(gè)高頻周期內(nèi)開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間為tom,變壓器變化的磁密為△B,則可以得到下面的計(jì)算公式。
又因?yàn)楦哳l變壓器為雙向激磁,所以△B=2 BmBm為磁芯最大的工作磁密;設(shè)開關(guān)頻率為f 及占空比為D,則有ton=0.5D/fo將上述關(guān)系帶入到式(4)中可得
選取參數(shù):Po=500W;f=20kHz;對于R2KB材質(zhì)的鐵氧體磁芯可選擇最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm=1700Gs;填充系數(shù)Ku=O.3;導(dǎo)線電流密度J=3A/mm2;變壓器的變換效率η=0 98??傻肁cAw=4.614 cm4,通過查閱變壓器磁芯手冊可知選用EE80磁芯。
式中:Vimax為輸入電壓的最大值。
變壓器副邊匝數(shù)的計(jì)算公式為
式中:Vimin為輸入電壓的最小值;Vomax為輸出電壓的最大值。
將參數(shù)代入計(jì)算并取整后呵得原副邊匝數(shù)為:N1=114匝,N2=14匝。
主電路中其他主要參數(shù)為開關(guān)器件選用MOSFET IXTH25N60;并聯(lián)電容選用 l000 pF/630V;諧振電感30 μH。
系統(tǒng)采用PI控制的電壓閉環(huán),通過對移相全橋變換器數(shù)學(xué)模型的分析,并通過PSPICE14.O的仿真研究,最后確定調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為:
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在分析了UCC3895的主要管腳功能和基本特性的基礎(chǔ)上,制作了一臺(tái)AC 220 V輸入、DC24V輸出的移相全橋變換器樣機(jī)以驗(yàn)證芯片的功能和所設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性。
控制電路采用UCC3895控制器,驅(qū)動(dòng)采用IR2110,控制電路原理如圖3所示。
實(shí)驗(yàn)所得主要波形如圖4~圖7所示。
圖6和圖7中的vgs1和vgs2分別為超橋臂功率開關(guān)S1與滯后橋臂S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形;vDs1和vDS4分別為S1與S4漏源極之間的電壓波形。從驅(qū)動(dòng)信號(hào)與漏源電壓的對應(yīng)關(guān)系可以看出,功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)了ZVS。
圖8為電壓閉環(huán)時(shí),負(fù)載0~3A突變時(shí)輸出電壓和電流的對應(yīng)關(guān)系。從圖8中可以看出所選擇的調(diào)節(jié)器參數(shù)較好地滿足了系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性。
UCC3895與傳統(tǒng)的移相控制器相比,在保留的基本功能的前提下,改進(jìn)了設(shè)計(jì),增強(qiáng)了功能,減小了功耗,從而整個(gè)變換器系統(tǒng)的效率及可靠性得到了進(jìn)一步優(yōu)化。
用UCC3895制作全橋逆變前級,最佳的連接方法是 初級并聯(lián)次級串聯(lián),控制電路就是用一個(gè),其好處有很多
因?yàn)槟孀兤髑皫椎碾妷罕容^低,輸出功率較大時(shí),初級的電流非常大,達(dá)到數(shù)百A,甚至上千A,初級并聯(lián)可以減少每個(gè)變壓器初級側(cè)的電流,有利于熱設(shè)計(jì)
次級串聯(lián),由于每個(gè)變壓器的輸出電壓可以均分,所以可以減少每個(gè)變壓器繞線的圈數(shù),有利于分布參數(shù)的控制
用一個(gè)IC來控制,容易使每一路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一致性
諧振電容肯定是可以放在次級的,可以通過匝比的平方折算到初級去
變壓器跟諧振電感的計(jì)算呢可以參照我的移相全橋的帖子
提醒一點(diǎn),電流模式的移相全橋是不需要串聯(lián)電容作為諧振的,其諧振電容是MOSFET的等效電容,電壓模式串的電容為隔直電容,防止偏磁用的
次級串電容的可以認(rèn)為是LLC諧振全橋
每個(gè)變壓器都有漏感,初級并聯(lián),那諧振會(huì)不會(huì)有問題?
學(xué)習(xí)!