基于UCC3895的移相全桥变换器的设计
第9卷第3期
2006年3月
t污我才龙阅
POWERSUPPIYTECHNOLOCIFSANDAPPllCATI()NSV1gN一3Ma又斗12006
基于UCC3895的移相全桥变换器的设计
“
张哲沈
(燕山大学河北
虹王晓寰秦皇岛
066004)
摘要:针对新型的移相PWM控制器UCC3895介绍了其基本的功能及
与
UC3875(79)系列的控制
器相比所具有的特点并将该控制器应用于20kHz/50W移相全桥电源进行了开环和闭环的系统实验实验结果表明所进行的设计是合理的uCC3895有较强的实用价
值
关键词:移相全桥变换器
;UCC
3895;设计
DesignoftheZVSFBPWMConverterBasedon
AdvancedPhaseShiftP丫VMControllerUCC3895
ZHANGZheSHENHongQi,lhuangdaoWANGXiaohuanYanshanUniversity
Hebei066004China
)
Abstract:TllUCC3895ia一)1ase牛liftpWMtlleltlatin正l盯l〔r一teontlf、f[11b记gel)wtlgItil-
UC3875/6/7/8fanlilva。{UC3879。nrl(1101fal室Iwirl一adol百tialferureA20kH/500WZVS卜BPWMCr、\t
Ial川UCC3895ileiglKeywords:PhaehiltFBPWMT卜leeloeinza]eulthwtllatt}eIig「r1)0alifea11l
nrte石t{CC3895({ig
中图分类号:TN492文献标识码:A文章编号:0219一2713(2006)03一0017一0
4
0引言
移相全桥(FulBridgeFB)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该变换器采用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100kHz一500kHz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
实现全桥变换器的移相PwM控制的方法很多比如:采用分立器件进行逻辑组合采用专用的集成控制芯片采用DSP或CPLD数字实现等
收稿日期:2005一11一03*国家自然基金重点项目(
50237020)
燕山大学科技发展基金(
YDJJZoo3oIg)资
助
第一种方法较为复杂不利于工业应用第三种方法的成本相对较高;而采用专用的集成控制器是电源开发设计者们较多采用的方法当今应用较多的移相全桥集成控制芯片主要是UC3879和UC3875/6/7/8系列UC3879作为UC3875的改进型其工
作原理和基本结构是相同的但在一些功能上进行
了改进ucc3895是rl’公司生产的又一种高性能
PWM移相型控制器川它是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22OV输人24v输出开关频率20kHz功率50W的移相全桥电源并给出了开环和闭环实验的主要波形第9卷第3期
2006年3月
t污我才龙阅
POWERSUPPIYTECHNOLOCIFSANDAPPllCATI()NSV1gN一3Ma又斗12006
基于UCC3895的移相全桥变换器的设计
“
张哲沈
(燕山大学河北
虹王晓寰秦皇岛
066004)
摘要:针对新型的移相PWM控制器UCC3895介绍了其基本的功能及
与
UC3875(79)系列的控制
器相比所具有的特点并将该控制器应用于20kHz/50W移相全桥电源进行了开环和闭环的系统实验实验结果表明所进行的设计是合理的uCC3895有较强的实用价
值
关键词:移相全桥变换器
;UCC
3895;设计
DesignoftheZVSFBPWMConverterBasedon
AdvancedPhaseShiftP丫VMControllerUCC3895
ZHANGZheSHENHongQi,lhuangdaoWANGXiaohuanYanshanUniversity
Hebei066004China
)
Abstract:TllUCC3895ia一)1ase牛liftpWMtlleltlatin正l盯l〔r一teontlf、f[11b记gel)wtlgItil-
UC3875/6/7/8fanlilva。{UC3879。nrl(1101fal室Iwirl一adol百tialferureA20kH/500WZVS卜BPWMCr、\t
Ial川UCC3895ileiglKeywords:PhaehiltFBPWMT卜leeloeinza]eulthwtllatt}eIig「r1)0alifea11l
nrte石t{CC3895({ig
中图分类号:TN492文献标识码:A文章编号:0219一2713(2006)03一0017一0
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0引言
移相全桥(FulBridgeFB)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该变换器采用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100kHz一500kHz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
实现全桥变换器的移相PwM控制的方法很多比如:采用分立器件进行逻辑组合采用专用的集成控制芯片采用DSP或CPLD数字实现等
收稿日期:2005一11一03*国家自然基金重点项目(
50237020)
燕山大学科技发展基金(
YDJJZoo3oIg)资
助
第一种方法较为复杂不利于工业应用第三种方法的成本相对较高;而采用专用的集成控制器是电源开发设计者们较多采用的方法当今应用较多的移相全桥集成控制芯片主要是UC3879和UC3875/6/7/8系列UC3879作为UC3875的改进型其工
作原理和基本结构是相同的但在一些功能上进行
了改进ucc3895是rl’公司生产的又一种高性能
PWM移相型控制器川它是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22OV输人24v输出开关频率20kHz功率50W的移相全桥电源并给出了开环和闭环实验的主要波形
UCC3895译文
RAMP 斜坡的吸收电流
RAMP = 5V, CT < 2.6V
12
19
mA
电流检测部分
CS 的偏置电流 峰值电流阈值
0 < CS < 2.5V, 0 < ADS < 2.5V
–4.5
20 μA
1.90 2.00 2.10 V
过流阈值
2.4 2.5 2.6 V
CS 输出延迟
CS 从 0 到 2.3V, DELAB = DELCD = REF
DELAB/DELCD 输出电压
ADS = CS = 0V
0.45 0.50 0.55 V
ADS = 0V, CS = 2.0V
1.9 2.0 2.1 V
输出延迟 ADS 偏置电流
输出部分
ADS = CS = 0V (注 2)
450 525 600 ns
0V < ADS < 2.5V, 0V < CS < –20 2.5V
简化应用程序关系图
极限参数
电源电压（IDD＜10mA）........................................................................................................17V 电源电流...................................................................................................................................30mA 基准源电流...............................................................................................................................15mA 输出电流........................ ........................................................................................................100mA 模拟输入 （EAP，EAN，EAOUT，RAMP，SYNC，ADS，CS，SS /DISB）.....–0.3V 至 REF +0.3V TA = +25℃的功耗（N 封装）....................................................................................................1W TA = + 25℃的功耗（D 封装）............................................................................................650mW 存储温度……………………………………………………………….................- 65℃ ~ +150℃ 结温.........................................................................................................................- 55℃ ~ +125℃ 引线温度（焊接，10 秒）…………………………………………………………...........+ 300℃ 设计应考虑最大的输入电流和恶劣的输出环境，应参考数据手册中封装的热限制。
全桥开关稳压电源
目录第一章前言 (1)1.1 开关电源技术的开展状况 (1)1.2 开关电源定义 (2)1.3 开关电源的开展历史及其应用围 (2)1.4 开关电源控制技术分析研究 (4)1.5 全桥开关电源应用技术 (4)1.6 本设计的容及参数 (4)第二章电子元器件及局部电路介绍 (6)2.1 二极管组成电路分析 (6)2.1.1 整流桥电路 (7)2.1.2 稳压管稳压电路 (8)2.2 三极管及其组成电路分析 (9)2.2.1 图腾柱驱动电路 (10)2.2.2 共射放大电路 (10)2.3 场效应管及其组成电路分析 (12)2.3.1 场效应晶体管组成的开关驱动电路 (12)第三章全桥拓扑原理 (14)3.1根本工作原理 (14)3.2 全桥变换器设计 (16)3.2.1 最大导通时间、初级绕组圈数选择 (16)3.2.2 初级电流、输出功率、输入电压的关系 (16)3.2.3 初级线径的选择 (16)3.3 变压器初级隔直电容的选择 (17)第四章UC3895芯片外围电路设计 (18)4.1 UC3895介绍 (18)4.1.1 UC3895原理框图及特点 (18)4.1.2 UC3895引脚功能 (19)4.2 UC3895 外围电路计算 (20)第五章全桥开关电源硬件设计 (22)5.1 稳压恒流电路的设计 (22)5.2 辅助电源的设计.............................................................. 错误!未定义书签。
5.3 主功率板总图 (25)5.4 驱动电路设计 (26)完毕语 (27)参考文献 (28)致 (29)摘要：本文重点介绍了由UC3895构成的相移谐振PWM 控制器的工作原理和他的应用，进一步设计了由UC3895构成的全桥移相零电压开关〔ZVS〕PWM 开关电源。
全桥开关电源采用了图腾柱驱动电路，并且驱动电路以隔离的方式驱动MOS开关管，以此来提高电源的稳定性；UC3895采用了ZVS技术使开关管的导通损耗减小，提高了整个电路的工作效率。
移相全桥倍流同步整流变换器的设计
移相全桥倍流同步整流变换器的设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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移相全桥变换器参数设计
移相全桥变换器设计一、设计要求输入电压：直流V in= 400V 考虑输入电压波动：385Vdc~415Vdc 输出电压：直流V out= 12V（稳压型）输出最大电流：I max=50 A整机效率：η≥90%输出最大功率：P o=600W开关频率：f=100kHz二、参数计算①输入电流有效值I in=P oη⁄V in=6000.9⁄400=1.67 A考虑安全裕量，选择600V/10A的开关管，型号FQPF10N60C。
②确定原副边匝比n：为了提高高频变压器的利用率，减小开关管电流，降低输出整流二极管承受的反向电压，从而减小损耗降低成本，高频变压器原副边匝比n要尽可能的取大一些；为了在规定的输入电压范围内能够得到输出所要求的电压，变压器的变比一般按最低输入电压V in(min)来进行计算。
考虑到移相控制方案存在变压器副边占空比丢失的现象，以及为防止共同导通，一般我们取变压器副边最大占空比是0.85，则可计算出副边电压V s：V s=V o+V D+V LfD sec (max)=12+1.5+0.50.85=16.47V其中V o=12V为输出电压，V D为整流二极管压降，取 1.5V，V Lf为输出滤波电感上的直流压降，取0.5V。
匝比n：n=N pN s=38516.47=23.27设计中取匝比n=23。
③确定匝数N p、N s变压器次级绕组匝数可由以下公式得出：N s=U s4f s B m A e=16.474×105×0.13×190×10−6=1.66取N s=2，本设计中，最大磁通密度B m=0.13T，磁芯选择PQ3535，A e= 190mm2。
变压器初级绕组匝数N p为：N p=nN s=23×2=46变压器副边带中心抽头，故匝数关系为：46 : 2 : 2。
④变压器原边绕组导线线径和股数由于导线存在肌肤效应，在选用绕组的导线线径是，一般要求导线线径小于两倍的穿透深度，穿透深度与温度频率有关，在常温下计算公式为∆=√2kωμγ（其中：μ为导线材料的磁导率，γ=1ρ）为材料的电导率，k为材料的电导率温度系数。
UCC3895中文资料
1、引言UCC3895是美国德州仪器公司生产的移相谐振全桥软开关控制器，该系列控制器采用了先进的BCDM OS技术。
UCC3895在基本功能上与UC3875系列和UC3879系列控制器完全相同，同时增加了一些新的功能。
下面对其特点、引脚功能、电气参数、工作原理分别进行介绍。
2、特点和引脚说明2.1 特点（1）输出导通延迟时间编程可控；（2）自适应延迟时间设置功能；（3）双向振荡器同步功能；（4）电压模式控制或电流模式控制；（5）软启动/软关机和控制器片选功能编程可控，单引脚控制；（6）占空比控制范围0％～100％；（7）内置7MHz误差放大器；（8）最高工作频率达到1MHz；（9）工作电流低，500KHz下的工作电流仅为5mA；（10）欠压锁定状态下的电流仅为150μA。
2.2 引脚说明UCC3895和UCC2895移相谐振全桥软开关控制器采用SOIC-20、PDIP-20、TSSOP-20和PLCC-20四种封装形式，UCC1895采用CDIP-20和CLCC-20两种封装形式。
下面以PDIP-20为例进行介绍，其引脚排列如图1所示。
UCC3895系列移相谐振控制器采的引脚功能简介如下：·EAN（引脚1）：误差放大器反相输入端。
·EAOUT（引脚2）：误差放大器输出端。
在控制器内部，该端分别与PWM比较器和空载比较器的非反相输入端相连，并箝位于软启动电压。
当该端上的电压低于500mV时，控制器的输出级将被空载比较器关断。
当该端上的电压升至600mV时，输出级重新开通。
·RAMP（引脚3）：PWM比较器的非反相输入端。
在电压模式或平均电流模式下，该端接CT（引脚7）上的锯齿波信号；而在峰值电流模式下，该端接电流信号。
RAMP内接放电晶体管，该晶体管在振荡器死区时间内触发。
·REF（引脚4）：精密5V基准电压输出端。
控制器内部的基准电源一方面为控制器内部的电路供电，另一方面还能够向外接负载提供5mA的偏置电流。
移相全桥变换器的设计及先进算法的应用研究
移相全桥变换器的设计及先进算法的应用研究
汪冬冬;艾学忠
【期刊名称】《化工自动化及仪表》
【年(卷),期】2024(51)3
【摘要】选取移相全桥ZVZCS DC/DC变换器,分析所选拓扑的工作过程、设计关键参数,用Saber软件对软开关电路进行仿真,验证设计的正确性,并充分反映拓扑结构的高效特性,为实际电路的研究提供依据。
同时,针对移相全桥DC/DC变换器这种强非线性系统,提出模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法,用Saber与Matlab软件协同仿真的方式进行变换器闭环仿真,结果表明:相较于传统PID,模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法的动态性能更佳。
【总页数】8页(P462-469)
【作者】汪冬冬;艾学忠
【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.移相全桥变换器偏磁抑制的不对称移相方法
2.基于DSP控制的移相全桥变换器移相PWM电路的设计
3.移相全桥DC/DC变换器的应用研究
4.双向全桥DC/DC 变换器移相优化的扩展双重移相控制
5.遗传算法优化的移相全桥变换器模糊PID 控制
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
峰值电流模式斜坡补偿电路研究
定稿日期：2008-08-06作者简介：夏泽中（1958-），男，湖北武汉人，博士，教授，研究方向为电力电子与电力传动。
1引言相对于电压控制技术，峰值电流控制技术具有优越的负载调整特性和抗输入扰动能力，易于实现限流和过流保护，易于补偿和增益带宽大等优点[1-2]，因而获得了广泛的应用。
但当峰值电流控制工作于CCM 模式且占空比D ＞0.5时，会引起系统开环不稳定、次谐波振荡、抗干扰能力差等问题。
尤其当电感中的纹波电流成分很小时，这种情况更为严重。
因此，需要引入斜坡补偿。
斜坡补偿是指在检测到的电流反馈信号上叠加一个固定斜坡的信号。
现有的斜坡补偿技术主要有一次线性补偿、分段线性补偿和非线性补偿，该类补偿网络通常由阻容电路、射极跟随器和镜像电流源等构成[3-4]。
其中，使用镜像电流源构成的补偿电路实现起来较复杂；而单纯的阻容电路虽然电路简单易实现，但易反作用于振荡器片内参数，影响系统频率，虽然可以通过参数优化来适应固定电压输出的系统，但不适合输出电压全程可调的系统。
介绍了峰值电流控制模式中斜坡补偿的原理，并详细分析了斜坡补偿电路的选择和优化设计。
设计了基于UCC3895峰值电流控制模式的全桥移相DC/DC 变换电路，通过实验结果验证了其正确性。
2斜坡补偿基本原理2.1斜坡补偿电路结构与工作原理图1示出基于UCC3895峰值电流控制模式的全桥移相DC/DC 变换电路。
其工作原理是：把变压器初级电流峰值采样信号与斜坡补偿信号叠加后，在0.8V 基准电压基础上转换为电压输入到PWM 比较器的反相端；把变压器的次级输出电压经误差放大器反馈到PWM 比较器的同相端，其输出和控制及驱动电路一起在周期脉冲上控制功率管的开关状态，使输出电压保持稳定。
2.2峰值电流控制电路稳定性分析图2示出CCM 模式下峰值电流控制变换器在占空比D <0.5和D >0.5时的电感电流i L 波形。
可见，当D <0.5时，ΔI 2<ΔI 1，ΔI 周期性减小，系统是收敛的，说明系统可以稳定；当D >0.5时，ΔI 2>ΔI 1，ΔI 周期性增大，系统发生了开环不稳定现象。
基于PSPICE的UCC3895控制器仿真模型研究
收稿日期:2005211215作者简介:方 波(1973-),男,硕士研究生,许昌学院电气信息工程学院讲师,主要研究方向:高频开关电源设计。
文章编号:100923664(2006)022*******研制开发基于PSPICE 的UCC 3895控制器仿真模型研究方 波1,董永强2,廖荣辉1(1.许昌学院,河南许昌461000;2.西安理工大学,陕西西安710048) 摘要:通过采用PSPICE 元器件库中现有元器件搭建了移相全桥PWM 控制器UCC 3895的仿真模型,实现了UCC 3895的主要功能,并通过实际的闭环系统仿真运行验证了所建模型的正确性。
关键词:PSPICE ;;UCC 3895;仿真中图分类号:TP 273文献标识码:AResearch on t he SimulationModel of t he Controller UCC 3895Based on PSPICEFAN G Bo 1,DON G Y ong 2qiang 2,L IAO Rong 2hui 1(1.XuChang University ,Xuchang 461000,China ;2.Xi ’An University of Technology ,Xi ’An 710048,China )Abstract :This paper constructs the simulation model of the PS 2FB 2PWM controller UCC 3895with the devices in the PSPICE library ,and realizes its main functions.By simulating the practical closed 2loop system ,the model has been verified.Key words :PSPICE ;UCC 3895;simulation0 引 言随着计算机仿真技术的不断发展和完善,在电源开发设计过程中对开关电源进行仿真研究越来越多地受到重视。
UCC3895的介绍
1、引言UCC3895是美国德州仪器公司生产的移相谐振全桥软开关控制器，该系列控制器采用了先进的BCDM OS技术。
UCC3895在基本功能上与UC3875系列和UC3879系列控制器完全相同，同时增加了一些新的功能。
下面对其特点、引脚功能、电气参数、工作原理分别进行介绍。
2、特点和引脚说明2.1 特点（1）输出导通延迟时间编程可控；（2）自适应延迟时间设置功能；（3）双向振荡器同步功能；（4）电压模式控制或电流模式控制；（5）软启动/软关机和控制器片选功能编程可控，单引脚控制；（6）占空比控制范围0％～100％；（7）内置7MHz误差放大器；（8）最高工作频率达到1MHz；（9）工作电流低，500KHz下的工作电流仅为5mA；（10）欠压锁定状态下的电流仅为150μA。
2.2 引脚说明UCC3895和UCC2895移相谐振全桥软开关控制器采用SOIC-20、PDIP-20、TSSOP-20和PLCC-20四种封装形式， UCC1895采用CDIP-20和CLCC-20两种封装形式。
下面以PDIP-20为例进行介绍，其引脚排列如图1所示。
UCC3895系列移相谐振控制器采的引脚功能简介如下：·EAN（引脚1）：误差放大器反相输入端。
·EAOUT（引脚2）：误差放大器输出端。
在控制器内部，该端分别与PWM比较器和空载比较器的非反相输入端相连，并箝位于软启动电压。
当该端上的电压低于500mV时，控制器的输出级将被空载比较器关断。
当该端上的电压升至600mV时，输出级重新开通。
·RAMP（引脚3）：PWM比较器的非反相输入端。
在电压模式或平均电流模式下，该端接CT（引脚7）上的锯齿波信号；而在峰值电流模式下，该端接电流信号。
RAMP内接放电晶体管，该晶体管在振荡器死区时间内触发。
·REF（引脚4）：精密5V基准电压输出端。
控制器内部的基准电源一方面为控制器内部的电路供电，另一方面还能够向外接负载提供5mA的偏置电流。
全桥式电源的设计ppt课件
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变压器匝数的计算
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。
图 8-23 全桥电路原理图
2
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。
11
1
全桥电路
1）工作过程
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。
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。
4
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。