全桥式电源的设计

全桥电路的优点,全桥(Full-Bridge)PWM变换器是一种应用广泛,适用于较大功率、低电压等场合的变换器。目前移相全桥变换器采用PWM移相控制,在不附加其他额外元器件,电路成本和复杂程度基本不变的情况下,利用变压器的漏感和功率开关管的结电容进行谐振,使功率管实现零电压开关(ZVS),从而减小了开关损耗,变换器的效率可大于80,并且开关电压应力的减小使得开关频率可以进一步得到提高,可达到100 kHz500 kHz,故该变换器适应当今开关电源高频化、高效化的发展趋势,有广阔的应用前景。,全桥电路,全桥电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。 当S1与S4开通后，VD1和VD4处于通态，电感L的电流逐渐上升； S2与S3开通后，二极管VD2和VD3处于通态，电感L的电流也上升。 当4个开关都关断时，4个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感L的电流逐渐下降。S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。,1）工作过程,图 8-23 全桥电路原理图,图 8-24 全桥电路的理想化波形,全桥电路,如果S1、S4与S2、S3的导通时间不对称，则交流电压uT中将含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流 分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。,2）数量关系,滤波电感电流连续时： (8-5) 输出电感电流断续时，输出电压Uo将高于式（8-5）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下：,图 8-23 全桥电路原理图,图 8-24 全桥电路的理想化波形,基于UCC3859的性能介绍,UCC3895是TI公司生产的又一种高性能PWM移相型控制器。它是UC3879的改进型,除了具有UC38779的功能外,最大的改进是增加了自适应死区设置,以适应负载变化时不同的准谐振软开关要求。新增加了PWM软关断能力。同时由于它采用了BCDMOS工艺,使得它的功耗更小,工作频率更高,因而更加符合电力电子装置高效率、高频率、高可靠的发展要求。,本文首先介绍了UCC3895的电气特性、管脚的基本功能及电压型控制或峰值电流控制的实现。然后应用UCC3895设计了220 V输入、24 V输出、开关频率20kHz、功率500W的移相全桥电源,并给出了开环和闭环实验的主要波形。 UCC3895有以下特性：可编程输出开通延时和自适应延时设置;既可用于电流模式,又可用于电压模式;可实现输出脉冲占空比从0100相移控制;内置7 MHz带宽的误差比较放大器,最高工作频率1 MHz等。它的内部结构框图如图1所示,UCC3859的框图,UCC3859全桥电源的系统结构图,UCC3859的驱动电路图,全桥变换器的磁芯选择,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,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。 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=O3;导线电流密度J=3Amm2;变压器的变换效率=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。,变压器匝数的计算,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。,输出滤波电感的设计,输出滤波电感的设计可正激变换器的电感设计一样,有一点需要注意的是全桥输出电感的频率是2倍的开关频率,