基于UC38 75的ZVZCS PWM軟開關直流電源的研制

3 仿真與實驗結果分析
PSpice是一款功能強大的電路分析軟件，對開關頻率70kHz的ZVZCS軟開關電源的仿真是在PSpice9．1平臺上進行的。
實驗樣機的主回路結構采用圖1所示的電路拓撲，阻斷二極管采用超快恢復大功率二極管RHRG30120，其反向恢復時間在100ns以內，滿足70kHz開關頻率的要求。開關管MOSFET采用IXYS公司的IXFK24N100開關管，這種型號MOS管自身反并有超快恢復二極管，其反向恢復時間約250ns，因此主回路中超前橋臂無需另外再接反并超快恢復二極管，VD1、VD2就利用開關管自身的反并二極管已滿足要求，C1、C2利用開關管的結電容，其容值大約為8．2nF。根據實驗樣機的要求以及相關計算，制作主變壓器時，原、副邊變比選為1：2．6，主變壓器的設計采用了AP法，結合實際制作過程中的反復實驗，最后選擇型號為EE55的軟磁鐵氧體磁心作為主變壓器的磁心，原邊10匝，副邊26匝，導線均為多股漆包線，繞制方式：最里層副邊13匝、中間層原邊10匝、最外層副邊13匝，變壓器原邊電感222μH、漏感1．8μH，副邊電感1490μH、漏感9．2μH。副邊輸出電感的設計同樣采用AP法，鐵心采用EI型的軟磁鐵氧體，多股導線并繞。
圖5是超前橋臂開關管驅動電壓與管壓降波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實驗波形，可見超前臂開關管完全實現了ZVS開通，VT1、VT2關斷時是依賴其自身很小的結電容來實現的，從圖中可以看出，關斷時也基本實現了ZVS關斷。

圖6是滯后橋臂開關管驅動電壓與電流波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實驗波形；圖7是滯后臂開關管管壓降與電流波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實驗波形，從圖6、圖7可以看出滯后臂開關管VT3、VT4很好地實現了ZCS關斷，關斷時開關管電流已經為零；滯后臂開關管完全開通之前，開關管電流也幾乎為零，基本實現了ZCS開通。而且滯后橋臂開關管VT3、VT4可以在很大負載范圍內實現ZCS開關。
圖8是兩橋臂中點之間的電壓Uab的波形圖，(a)為仿真波形、(b)為實驗波形。圖9是阻斷電容Cb上的電壓U曲波形，(a)為仿真波形、(b)為實驗波形。從圖上可以看出，由于有Ucb的存在，Uab不是一個方波。當Uab=0時，阻斷電容Cb上的電壓Ucb使原邊電流ip逐漸減小到零，由于阻斷二極管的阻斷作用，ip不能反向流動，從而實現了滯后橋臂的ZCS開關。

4 結論
本文在介紹了移相諧振控制芯片UC3875的工作特點并詳細分析了采用串聯阻斷二極管的移相式ZVZCS PWM軟開關工作特性的基礎上，設計了一臺1．2kW、開關頻率70kHz的全橋軟開關直流電源，并應用PSpice軟件進行了仿真，實驗結果與仿真結果基本符合。實驗表明以UC3875為核心的控制部分結構簡單可靠，電源主電路開關管均實現了軟開關，并克服了單純的ZVS或ZCS軟開關模式的缺點，可有效減小開關管開關過程引起的損耗，有利于提高電源開關頻率，減小電源體積和重量。