摘要:用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)PQ50/50和四只低柵荷IRFP460LC、UC3875等,并在滯后臂增加輔助諧振網(wǎng)絡(luò),可制成廉價高效93.5%的100kHz、1000W移相控制ZVS全橋軟開關(guān)電源。
實用的100kHz、1000W移相控制ZVS全橋軟開關(guān)電源IC控制系統(tǒng)UC3875與外圍電路見圖1,驅(qū)動電路及RM8Z變壓器繞組實際參數(shù)見圖2,該穩(wěn)壓電源的主功率變換器在斷開+300V漏極電壓、無反饋條件下實測控制板驅(qū)動電路輸入脈沖波形(超前、滯后臂兩組)見圖3。
圖3給出了在低壓條件下(高壓開關(guān)管斷開+300V不工作),實測的驅(qū)動電路輸入脈沖波形:一是超前臂IC8、9腳輸出加到驅(qū)動電路基極的脈沖,二是滯后臂IC13、14腳輸出加到驅(qū)動電路基極的脈沖。它們分別是在兩種不同的死區(qū)時間(延遲調(diào)節(jié))下,各給出了兩組驅(qū)動脈沖波形。圖4則給出了在高壓反饋條件下,即電源整機正常工作時,驅(qū)動電路實測的輸入脈沖波形,均在IC控制板上測量加到互補對稱驅(qū)動管基極上的、已經(jīng)發(fā)生移相控制的激勵電壓脈沖,其中兩個不同的移相量,分別標注在超前臂和
圖1用UC3875等組成的1000W全橋軟開關(guān)電源IC移相控制系統(tǒng)實際外圍電路圖
2SD667:VCBO=120V,VEBO=5V,IC=1A,PC=0.9W
ICBO=10μA,hFE=60~120,fT=140MHz
COB=12pF,TJ=150℃
2SB647:VCBO=-120V,VEBO=-5V,IC=-1A,PC=0.9W
ICBO=-10μA,hFE=60~320,fT=140MHz
COB=20pF,TJ=150℃
RM8Z12:初始磁導率:2300μi±25%;飽和磁通密度:5100Gs;
電感因子AL值:1950nH/N2;
磁芯有效截面積:0.53AEcm2
磁芯體積尺寸:19.7mm×16.5mm×23.2mm
圖2IC與驅(qū)動電路四對分立器件互補管及RM8Z磁芯
驅(qū)動變壓器繞組實際參數(shù)示意圖
管腳 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
VDC |
4.98 |
4.83 |
2.61 |
2.99 |
1.08 |
4.84 |
2.41 |
6.99 |
7.04 |
15.04 |
管腳 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
VDC |
15.03 |
0 |
6.95 |
6.94 |
2.41 |
3.92 |
3.58 |
0.68 |
0.75 |
0 |
滯后臂兩組波形的對應相位關(guān)系圖上。圖中還給出了PWM脈寬調(diào)制的、兩個不同的相應區(qū)間,為了便于觀察,它們是在1000W電源處于半負載條件下測量的。
表1給出了在低壓條件下,UC3875各腳直流工作電壓測量值。
表1UC3875各腳直流工作電壓測量值(V)
圖3驅(qū)動電路的輸入脈沖(在低壓條件下測量)
圖中R7、R15分別為IC7腳、15腳的對地電阻,可調(diào)。
圖4加+300高壓與反饋條件下實測的驅(qū)動電路輸入脈沖波形
圖5用國產(chǎn)PQ50/50磁芯和IRFP460LC、輔助諧振網(wǎng)絡(luò)等組成的主功率變換器電路
100kHz/1000W高效全橋軟開關(guān)穩(wěn)壓電源的試驗數(shù)據(jù)與實測波形
圖61000W(48V、20A)全橋軟開關(guān)電源的實測波形圖
圖71000W(±15V、30A)全橋軟開關(guān)電源的實測波形圖
1000W全橋軟開關(guān)電源的主功率變壓器高頻磁芯,是采用北京798廠的國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品材料R2KB鐵氧體磁芯PQ50/50。輔助諧振網(wǎng)絡(luò)的磁芯也是用國產(chǎn)磁性材料。圖5是用國產(chǎn)PQ50/50磁芯和IRFP460LC、輔助諧振網(wǎng)絡(luò)等組成的主功率變換器電路。
現(xiàn)給出兩組試驗成功后的1000W(48V、20A)和1000W(±15V、30A)全橋軟開關(guān)穩(wěn)壓電源的實測波形圖。其中圖6給出了四個波形圖:1000W(48V、20A)軟開關(guān)電源的原邊繞組兩端電壓波形vAB、原邊繞組電流波形ip、副邊繞組電壓波形vS、副邊繞組電流波形is。圖7則給出了六個波形圖:全橋兩臂中點分別對地的開關(guān)電壓波形vA和vB、兩臂下管的基極驅(qū)動電壓波形(柵極源極)vGS3和vGS4、原邊繞組的電流波形ip、原邊繞組兩端的電壓波形vAB。(注:波形上的雜波是由高頻寄生振蕩引起的,也與示波器探頭接地點有關(guān)。)