采用UCC3895制作全橋逆變前級,
采用多個變壓器陣列工作,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、諧振電容如何計算?
采用UCC3895制作全橋逆變前級,
采用多個變壓器陣列工作,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、諧振電容如何計算?
腳ADS是該控制芯片新增的控制管腳,其功能是設置所設定輸出延時死區(qū)最大值與最小值之間的比。
當腳ADS與電流傳感腳CS直接相連時,延時死區(qū)時間最??;當腳ADS直接接地時,延時死區(qū)時間最大。
腳ADS可通過式(1)所列關系改變腳DELAB和腳DELCD上的電壓,從而改變輸出延時。
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上所施加的設定電壓。
腳CS為電流檢測比較器的反相輸入端。當電路工作在峰值電流模式下時,該引腳信號可實現逐個周期的電流限制功能,同時在任何情況下當電路過流時,芯片立刻封鎖輸出進入軟啟動周期實現有效的保護功能。
腳RAMP、當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,該引腳接電流信號腳CS時,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電容CT和定時電阻RT決定。振蕩周期可由式(2)近似得到
同一橋臂上的兩個管子的死區(qū)延時時間可由式(3)確定,
式中:RDEL為腳DELAB與地間所接的電阻。
UCC3895與UC3875、UC3879等傳統的移相控制芯片的參數比較如表l所列。
從表1可看出UCC3895的功耗明顯減小,相應速度最快,但是驅動能力相對UC3875而言較小,所以在實際應用中還要根據情況合理選擇芯片。
2 主電路與控制電路參數設計
本文所設計的電源系統結構簡圖如圖2所示。
主電路中變壓器的設計是影響電路性能的關鍵。根據參考文獻[4],選用面積乘積法來設計高頻變壓器。設變壓器的輸出功率為Po,變壓器的效率為η,填充系數為Ku,導線的電流密度為J,一個高頻周期內開關導通的時間為tom,變壓器變化的磁密為△B,則可以得到下面的計算公式。
又因為高頻變壓器為雙向激磁,所以△B=2 BmBm為磁芯最大的工作磁密;設開關頻率為f 及占空比為D,則有ton=0.5D/fo將上述關系帶入到式(4)中可得
選取參數:Po=500W;f=20kHz;對于R2KB材質的鐵氧體磁芯可選擇最大工作磁感應強度Bm=1700Gs;填充系數Ku=O.3;導線電流密度J=3A/mm2;變壓器的變換效率η=0 98。可得AcAw=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。
變壓器副邊匝數的計算公式為
式中:Vimin為輸入電壓的最小值;Vomax為輸出電壓的最大值。
將參數代入計算并取整后呵得原副邊匝數為:N1=114匝,N2=14匝。
主電路中其他主要參數為開關器件選用MOSFET IXTH25N60;并聯電容選用 l000 pF/630V;諧振電感30 μH。
系統采用PI控制的電壓閉環(huán),通過對移相全橋變換器數學模型的分析,并通過PSPICE14.O的仿真研究,最后確定調節(jié)器的傳遞函數為:
3 實驗結果
在分析了UCC3895的主要管腳功能和基本特性的基礎上,制作了一臺AC 220 V輸入、DC24V輸出的移相全橋變換器樣機以驗證芯片的功能和所設計參數的正確性。
控制電路采用UCC3895控制器,驅動采用IR2110,控制電路原理如圖3所示。
實驗所得主要波形如圖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S1與滯后橋臂S4的驅動信號波形;vDs1和vDS4分別為S1與S4漏源極之間的電壓波形。從驅動信號與漏源電壓的對應關系可以看出,功率開關實現了ZVS。
圖8為電壓閉環(huán)時,負載0~3A突變時輸出電壓和電流的對應關系。從圖8中可以看出所選擇的調節(jié)器參數較好地滿足了系統的快速性和穩(wěn)定性。
UCC3895與傳統的移相控制器相比,在保留的基本功能的前提下,改進了設計,增強了功能,減小了功耗,從而整個變換器系統的效率及可靠性得到了進一步優(yōu)化。
用UCC3895制作全橋逆變前級,最佳的連接方法是 初級并聯次級串聯,控制電路就是用一個,其好處有很多
因為逆變器前幾的電壓比較低,輸出功率較大時,初級的電流非常大,達到數百A,甚至上千A,初級并聯可以減少每個變壓器初級側的電流,有利于熱設計
次級串聯,由于每個變壓器的輸出電壓可以均分,所以可以減少每個變壓器繞線的圈數,有利于分布參數的控制
用一個IC來控制,容易使每一路的驅動信號的一致性
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算呢可以參照我的移相全橋的帖子
提醒一點,電流模式的移相全橋是不需要串聯電容作為諧振的,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為是LLC諧振全橋
每個變壓器都有漏感,初級并聯,那諧振會不會有問題?
學習!