电流型移相全桥DCDC变换器研究
基于UC3875全桥移相DCDC变换器
电气控制课程设计题目：基于UC3875全桥移相DC/DC变换电路设计作者班级08-1BF院系信息学院专业自动化学号 *********** 序号35指导老师荣军完成时间2011年12月目录摘要 (3)关键字 (3)1 概论 (3)2 电路原理和各工作模态分析 (3)2.1电路原理 (3)2.1.1 全桥移相（ZVS-PWM）变换器工作原理 (3)2.1.2 全桥移相（ZVZCS-PWM）变换器工作原理 (4)2.2模态分析 (6)3 开关变压器与功率器件选择 (6)3.1功率器件选择 (6)3.2变压器选择 (7)4 控制电路设计 (7)4.1UC3875芯片简介 (7)4.2外围电路设计 (8)4.3控制电路设计 (10)5 系统仿真 (11)6 心得与体会 (14)参考文献 (14)基于UC3875全桥移相DC/DC变换电路设计摘要：全桥移相PWM开关电源具有拓扑结构简单、输出功率大、功率变压器利用率高、易于实现软开关、功率开关器件电压电流应力小等一系列优点，在中大功率应用场合受到普遍重视。
而传统的全桥PWM开关电源，功率器件处于硬开关状态，在较大的电压、电流应力下实现开关，因此产生很大的开关损耗，降低了电源运行的可靠性。
在DC/DC变换器中，则多采用以全桥移相控制软开关PWM变换器，它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一，尤其是在中、大功率变换器应用场合。
用软开关技术实现的DC/DC变换器其效率可达90%以上，本文就由UC3875芯片组成3kWDC/DC变换器作了分析和研究。
关键字：UC3875，全桥移相，DC/DC变换，ZVS-PWM1 概论上世纪60年代开始起步的DC/DC-PWM功率变换技术出现了很大的发展。
但于其通常采用调频稳压控制方式，使得软开关的范围受到限制，且其设计复杂，不利于输出滤波器的优化设计。
因此，在上世纪80年代初，文献提出了移相控制和谐振变换器相结合的思想，开关频率固定，仅调节开关之间的相角，就可以实现稳压，这样很好地解决了单纯谐振变换器调频控制的缺点。
全桥dcdc变换器工作原理
全桥dcdc变换器工作原理
全桥DC-DC变换器是一种电源转换器，它可以将直流电压转换为另一种直流电压。
它由四个开关管和一个输出滤波器组成，其中每个开关
管都有一个二极管并连接成桥形。
在工作时，两个对角线上的开关管分别被打开和关闭，以控制输入电
压施加到输出端口的方式。
当S1和S4关闭时，输入电压施加到输出
端口的正极上，而当S2和S3关闭时，则施加到负极上。
在这种情况下，输出滤波器将平滑输出电压，并通过负载传递给负载。
此外，在每个周期结束时，在两个对角线上打开的开关管会关闭，并
在另外两个对角线上打开的开关管会切换状态以实现反向电流路径。
这种变换器可以通过调整各个开关管的占空比来控制输出电压。
例如，如果要降低输出电压，则可以增加S1和S4的占空比，并减少S2和
S3的占空比。
反之亦然。
总之，全桥DC-DC变换器是一种高效、可靠且灵活的电源转换器。
它可以广泛应用于许多领域，如工业、汽车、航空航天等。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究移相全桥和LLC区别
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究移相全桥和LLC区别LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种高效率的电力转换器，在许多应用中被广泛使用。
它可以实现高频率的电力转换，并具有快速的动态响应和低噪声特性。
与传统的移相全桥变换器相比，LLC变换器具有以下几点不同之处。
首先，移相全桥变换器是一种自振变换器，它的输出电压和输入电压之间的变换是通过改变谐振电感的相位来实现的。
这种变换方式能够提供高效率，但在高转换比时可能会出现电压换流问题。
而LLC变换器采用串联谐振网络，可以消除电压换流问题，并且提供更稳定的输出电压。
其次，移相全桥变换器的控制方式是通过改变谐振电感的频率来控制输出电压和输入电压之间的变换。
这种频率调制可以实现精确的电压调节，但需要更复杂的控制算法。
而LLC变换器采用谐振电容和谐振电感的并联谐振，能够通过改变谐振频率来实现精确的电压调节。
同时，LLC变换器的控制方式更简单，可轻松实现开环或闭环控制。
此外，LLC变换器还具有更低的开关损耗和更高的功率密度。
由于谐振网络可以在零电压或零电流点进行开关切换，因此LLC变换器的开关频率可以设置得相对较高，从而减少开关损耗。
与此同时，LLC变换器的谐振网络能够实现较高的功率密度，因为它可以有效地利用电流和电压的变化。
最后，LLC变换器还具有较低的EMI噪声和较少的谐振峰。
由于LLC变换器采用谐振网络，可以在零电压或零电流点进行开关切换，从而减少开关干扰和EMI噪声。
与此同时，LLC变换器还能够通过调节谐振频率来抑制谐振峰，从而减少谐振峰对系统的影响。
综上所述，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器相对于传统的移相全桥变换器具有更稳定的输出电压、更简单的控制方式、更低的开关损耗和更高的功率密度。
因此，在高效率、高转换比和高功率密度的应用中，LLC变换器通常是更为理想的选择。
[课程]全桥DCDC变换器平均电流控制模式控制分析
![[课程]全桥DCDC变换器平均电流控制模式控制分析](https://img.taocdn.com/s3/m/b696a41b854769eae009581b6bd97f192279bf0c.png)
一种大电流输出的全桥DC/DC变换器平均电流控制模式控制分析2009年09月21日作者：王少坤来源：《中国电源博览》编辑：樊晓琳摘要：倍流整流电路能够降低变压器副边的电流，特别适合于大电流输出的应用。
本文分析和研究了平均电流模式控制策略在带有倍流整流电路的大电流输出全桥DC/DC变换器中的应用。
并进行了仿真和实验。
关键词：DC/DC变换器；电流控制；倍流整流Abstract: The two inductor rectifier circuit offers reduced secondary side current rating and is most suitable for high current applications. The paper analysis of average current mode Control on a high current output FB DC/DC Converter with two inductor rectifier circuit. Simulations and experiments ensure the rightness of the method.Key Words: FB DC/DC Converter; Current-mode Control; Compensation Network0 引言相比电压控制模式控制，电流控制模式通过对电感电流的相位补偿，大大改善了电源的动态响应和并联特性。
倍流整流（CDR）能够降低变压器副边的电流，减少其损耗；同时它有两个输出滤波电感，流经每个电感的电流只有负载电流的一半，输出滤波电感的损耗也小，特别适用于现今越来越多的需要大电流输出的场合。
本文对一种带倍流整流电路的全桥DC/DC变换器的平均电流模式控制进行了分析和仿真。
1 两种电流控制模式的优缺点比较电流控制模式有两种类型：峰值电流模式控制(PCMC)和平均电流模式控制(ACMC)。
大功率移相全桥变换器若干关键技术研究
2、采用多相并联技术：采用多相并联技术可以降低输入输出电流的纹波和 噪声，从而提高变换器的性能和可靠性。
3、采用磁集成技术：采用磁集成技术可以减小磁元件的体积和成本，从而 提高变换器的性价比和市场竞争力。
4、采用智能控制技术：采用智能控制技术可以实现精确的电压电流控制， 从而提高变换器的性能和可靠性。
6、计算变换器的效率：根据设计需求，计算变换器的效率。
四、移相全桥DCDC变换器的应 用和优化方案
Hale Waihona Puke 移相全桥DCDC变换器广泛应用于各种电子设备中，例如计算机、通信设备和 工业控制系统等。在实际应用中，可以通过以下优化方案来提高变换器的性能和 可靠性：
1、采用软开关技术：采用软开关技术可以降低开关管的开关应力，从而提 高变换器的效率和可靠性。
研究方法
本次演示采用理论分析和实验验证相结合的方法进行研究。首先，通过 MATLAB/Simulink建立大功率移相全桥变换器的数学模型，进行仿真分析；然后， 根据研究需要设计实验装置，进行实验验证，并利用测试数据对理论分析进行验 证和修正。
实验结果与分析
通过实验验证，本次演示所研究的大功率移相全桥变换器在输出功率、效率、 体积、成本等方面均具有较为优越的性能。与已有研究成果相比，本次演示所研 究的变换器在开关频率的提高、EMI抑制、PFC效果等方面均有一定优势。同时， 实验结果还显示，该变换器具有较好的负载适应性和较快的动态响应速度。
研究现状
大功率移相全桥变换器作为一种高效的电力转换装置，近年来备受。已有研 究成果主要集中在电路拓扑、控制策略、调制技术等方面。其中，针对不同应用 场景的电路拓扑结构研究取得了显著进展，提出了多种优化方案；控制策略方面， 则主要集中在相移控制和PWM控制策略的优化上；调制技术方面，则研究新的调 制算法以降低开关损和提高效率。然而，现有研究仍存在一些问题，如系统效率 不高、动态响应慢等，尚需进一步改进和完善。
双向DCDC变换器研究毕业设计
隔离型双向 DC/DC 变换器有：反激式双向(Bi flyback)DC/DC 变换器，正激式双向(Bi forward)DC/DC 变换器，双向半桥(Bi half bridge)DC/DC 变换器，双向推挽(Bi push-pull)DC/DC 变换器，双向全桥(Bi full bridge)DC/DC 变换器等。不仅同一种类型的隔离直流变换器可构成隔离型双向 DC/DC 变换器，而且不同形式的隔离直流变换器也可组合成隔离型双向 DC/DC 变换器。
280W移相全桥软开关DC／DC变换器设计.
280W移相全桥软开关DC／DC变换器设计摘要：为抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡，采用原边带箝位二极管的电路拓扑设计DC／DC变换器。
通过调节移相角调节输出电压，利用开关管的结电容和外接电容以及原边串联电感作为谐振元件，使开关管能进行零电压开通和关断，与传统的移相变换器相比，在变压器原边增加了2个二极管对输出整流二极管进行箝住，实验表明，该方案在实现开关管零电压开通和关断的同时，能够抑制输出整流二极管两端的电压振荡，减小输出整流二极摘要：为抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡，采用原边带箝位二极管的电路拓扑设计DC／DC变换器。
通过调节移相角调节输出电压，利用开关管的结电容和外接电容以及原边串联电感作为谐振元件，使开关管能进行零电压开通和关断，与传统的移相变换器相比，在变压器原边增加了2个二极管对输出整流二极管进行箝住，实验表明，该方案在实现开关管零电压开通和关断的同时，能够抑制输出整流二极管两端的电压振荡，减小输出整流二极管的电压应力。
关键词：软开关变换器；寄生振荡；箝住二极管；尖峰电压移相控制的全桥PWM变换器是最常用的中大功率DC／DC变换电路拓扑形式之一。
移相PWM控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感或原边串联电感作为谐振元件，使开关管能进行零电压开通和关断，从而有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声，减少了器件开关过程中产生的电磁干扰，为变换器提高开关频率、提高效率、减小尺寸及减轻质量提供了良好的条件。
然而，传统的移相全桥变换器的输出整流二极管存在反向恢复过程，会引起寄生振荡，二极管上存在很高的尖峰电压，需增加阻容吸收回路进行抑制，文献提出了两种带箝位二极管的拓扑，可以很好地抑制寄生振荡。
本文采取文献提出的拓扑结构，设计了一台280 W移相全桥软开关DC／DC变换器，该变换器输入电压为194～310V，输出电压为76V。
1 主电路拓扑及工作过程分析本设计所采用的主电路拓扑如图1所示。
移相全桥ZVS PWM DC／DC变换器的仿真分析
移相全桥ＺＶＳＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换器的仿真分析作者：龙泽彪施博文来源：《消费导刊·理论版》2008年第17期[摘要]本文首先在研究硬开关的缺陷上，提出软开关技术。
对移相控制ZVS PWM DC/DC 变换器的工作原理进行分析研究的基础上，使用PSpice9.2计算机仿真软件对变换器的主电路进行仿真和分析，验证该新型DC/DC变换器的拓扑结构设计的正确性和可行性。
[关键词]软开关 DC/DC ZVS 移相控制 PSpice9.2作者简介：龙泽彪（1985-），男，湖北仙桃人，贵州大学电气工程学院在读硕士研究生，研究方向：异步电机控制；施博文（1985-），男，贵州大学电气工程学院在读硕士研究生，研究方向：电力电子与电气传动。
一、引言随着新型电力电子器件以及适用于更高频率的电路拓扑和新型控制技术的不断出现，开关电源朝着小型化、高效化、低成本、低电磁干扰、高可靠性、模块化、智能化的方向发展。
硬开关DC/DC变换器在电流连续工作模式下会遇到严重的问题，这一般都与有源开关器件的体内寄生二极管有关，其关断过程中的反向恢复电流产生的电流尖峰对开关器件有极大的危害。
本文在对DC/DC变换器的基本工作原理进行分析、研究的基础上，对已经出现的软开关DC/DC变换器拓扑结构进行分析研究，提出的一种新型的DC/DC变换器的拓扑结构，并进行深入的研究。
二、移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的工作原理移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器（Phase-Shifted zero-voltage-switching PWMDC/DC Full-Bridge Converter，PS ZVS PWM DC/DC FB Converter），是利用变压器的漏感或原边串联的电感和功率管的寄生电容或外接电容来实现开关管的零电压开关，其主电路拓扑结构及主要波形如图1所示。
其中，D1～D4分别是S1～S4的内部寄生二极管，C1～C4分别是S1～S4的寄生电容或外接电容，Lr是谐振电感，它包含了变压器的漏感。
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电流型移相全桥DC/DC变换器研究 [ 2007-07-26 21:16:17]
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摘要:重点分析了ZCS 电流型移相全桥DC/DC 变换器的启动工作过程,通过在升压电感上附加一个耦合线
圈,改进了变换器的启动特性;并给出了实验结果. 关键词:ZCS;全桥相移;启动电路
0 引言
移相全桥零电流开关DC/DC 变换器是一种适用于大功率开关电源的软开关电路.它具有主电路结构简单,
易于实现高频化;变压器的漏感可以纳入谐振电路实现功率器件软开关;主电路采用IGBT时,电压应力也很
小.因为电路中IGBT的关断是在零电流条件下,可以有效地抑止IGBT由于拖尾电流带来的关断损耗.主电路
变压器匝比小则有更容易避免饱和的优点[1][2].
1 燃料电池并网系统
本论文研究的是一个输入电压为100 V,输出依380 V的DC/DC 变换器,应用于燃料电池并网发电系统,
完成燃料电池输出和并网逆变器输入之间升压功能.系统结构框图如图1 所示[3],其所采用的DC/DC 升压
装置原理如图2 所示.
图1 燃料电池并网系统
图2 移相全桥DC/DC 升压变换器
本文所分析的电路,通过输入电感储能向输出端供电,类似与Boost 电路,由于在启动过程中,输出电压从
0 开始逐渐增大,在启动的一段时间范围内,输入电感始终处于充电状态,电感电流持续增大,最终导致输入
电流过流.另外,在输出端也会有类似Boost电路的电压超调现象,使得输出电压过压.因此如何解决电流型D
C/DC变换器启动过程中出现的输入过流、输出过压问题,成为此种电流型DC/DC 变换器能否应用于燃料电
池发电系统前端DC/DC变换器的关键技术之一.
2 电路控制原理
图3 所示为主电路IGBT驱动的时序,电路工作原理类似于Boost 电路.具体分析见参考文献[3].
图3 相移控制时序
为了达到快速调整输出电压、输入电流的目的,在该DC/DC 变换器中采用输出电压外环和输入电流内环
构成的双环控制系统.参考电压Vref作为电压外环的给定,电压外环的输出作为电流内环的给定.由于电流内
环的作用,使闭环响应速度加快,并有效限制输出电流纹波,控制框图如图4所示.同时,由于电压外环的作用
使输出电压有效控制在后级逆变器所要求的电压值的范围内.
图4 DC/DC 变换器的控制框图
3 电流型DC/DC变换器启动电路的设计
本文所采用的启动电路结构如图5 所示,在输入电感上附加一个耦合线圈.
图5 输入电感加耦合线圈的主电路
在电路启动过程中,给原边的四个IGBT加上完全相同的控制信号,即采用同时开通或同时关断的方式,此
时,电路主变压器被短路,整个电路等效为一个flyback 拓扑.为减小桥臂上开关管电压应力,在电感原边安装
RCD 吸收电路.为限制启动电流增大过快,启动时占空比从0 逐渐增大.具体的控制逻辑如图6 所示,采用三
角波和逐渐增大的一个电平信号比较得到占空比逐渐增大的PWM波形.
图6 电路启动时占空比的变化
在启动工作模式下,电路共分两种工作模式.
3.1 模式1(充电模式)
S1~S4同时开通时工作,其过程如图7所示.
图7 启动状态模式1
输入电压Ud 给电感充电,负载通过输出端大电容续流,整流二极管Df上没有电流流过.假设n为输入电
感上耦合线圈和原边线圈的比值,则此时整流二极管Df上反向电压应力为
VDf=nVd+Vout (1)
3.2 模式2(供电模式)
S1~S4同时关断,其工作过程如图8 所示.
输入电感上的能量通过耦合在上面的副边线圈和整流二极管Df 向负载端释放,并给输出的大电容充电.
此时原边开关管的电压应力为
V= Vnout +Vd (2)
由于启动过程可完全等效成一个反激电路,启动过程的最大输出电压理论上等于占空比最大时输出的电
压,即
Vout= nD
1-D Vd (3)
当启动电路的占空比达到最大值时,切换到正常工作模式,由于输出电容已经被充电到一个预定值,因此,
切换过程中输入电感不过流[4].
4 实验波形
电路实验条件如下:输入电压:DC 90V,两路输出电压:380 V,两路负载各180Ω,启动模式下两路输出各带
死负载500Ω.
图9 中桥臂1 的波形和理论分析的波形一致.
图9 桥臂1 上的电压波形(50V/div)
由图10 可得,输入电流为20A.
图10 输入电流波形(10 A/div)
输出电压为380V,而单路输出电压的纹波为2V,相当于单路输出电压380V的0.5%.
图11 为由启动模式切换到正常工作相移模式时的单路输出电压波形.由图11 可见,输出电压在切换时
的超调量约为30V,基本解决了电流型全桥相移DC/DC 变换器启动过程中电压超调的问题.
图11 启动和启动至切换的单路输出电压(50v/div)
图12 所示为启动时4 个开关管之一上的电压波形,此时电压波形为处于切换前的电压波形,等效的flyba
ck 工作占空比已经从0 升高到约为0.5.
图12 启动状态下全桥臂S1及S3上的电压(50V/div)
图13 所示为启动时输入电流波形.由图13可见,输入电流波形和反激电路flyback工作时输入电流波形
是一致的.
图13 输入电流(10A/div)
切换至相移工作模式时后(两路输出各带500赘死负载)输入电流波形如图14 所示.
图14 5A/div
5 结语
ZCS 全桥相移DC/DC 变换器具有以下优点[3]器原边功率器件IGBT实现零电流关断,有效减小了开关损
耗,提高了效率.
通过一个在输入电感上耦合上一个线圈于输出端相连接可以实现电路的软启动,抑止了传统电流型电路
启动时候的过流和过压问题。