全桥开关稳压电源解读

1、潍坊学院本科毕业设计（论文）目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章 前言 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 开关电源技术的发展状况 1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 开关电源定义 2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 开关电源的发展历史及其应用范围 2 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 开关电源控制技术分

2、析研究 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 全桥开关电源应用技术 4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 本设计的内容及参数 4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 第二章 电子元器件及部分电路介绍 6 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 二极管组成电路分析 6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 整流桥电路 7 HYPERLINK l bookmark

3、44 o Current Document 稳压管稳压电路 8 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 三极管及其组成电路分析 9 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 图腾柱驱动电路 10 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 共射放大电路 10 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 2.3 场效应管及其组成电路分析 12 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 场效应

4、晶体管组成的开关驱动电路 12 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第三章 全桥拓扑原理 14 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 基本工作原理 14 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 全桥变换器设计 16 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 最大导通时间、初级绕组圈数选择 16 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 初级电流、输出功率、输入电压的关系 16

5、 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 初级线径的选择 16 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 变压器初级隔直电容的选择 17 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 第四章 UC3895 芯片外围电路设计 18 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document UC3895 介绍 18 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document UC3895 原理框图及特点 18 HYPERLIN

6、K l bookmark98 o Current Document UC3895 引脚功能 19潍坊学院本科毕业设计（论文） TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark102 o Current Document UC3895 外围电路计算 20 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 第五章 全桥开关电源硬件设计 22 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 5.1 稳压恒流电路的设计 22 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document

7、 辅助电源的设计 23主功率板总图 25 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 驱动电路设计 26 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 结束语 27 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 参考文献 28 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 致谢 29II潍坊学院本科毕业设计（论文）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

8、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。 此次开关电源设计重点分析了全桥开关电源开 关管的零电压开通和零电流关断的过程以及全桥开关的工作原理， 而且还阐述了 全桥开电源相关的应用领域， 以及全桥开关电源今后的发展方向和发展趋势。 本 文选择了全桥拓扑，分析了电源的外围电路。 UC3895 自身带有自适应延迟时间 设置以及其他的增强逻辑功能， 而且 UC3895 采用了 BCDMOS制造工艺， 这就

9、使得 UC3895的整体性能有了很大的提高。关键词： 全桥稳压技术；零电压开关技术；全桥移相控制技术。ABSTRACT ： This paper mainly introduces the composed of UC3895 phase shift resonant PWM controller working principle and application, further designed composed of UC3895 full bridge phase shifting zero voltage switching (ZVS) PWM switching power sup

10、ply.Full bridge adopted the totem poles switch power supply drive circuit, and drive circuit in the form of isolated drive MOS switch tube, in order to improve the stability of the power supply;UC3895 adopted ZVS technology reduce switch tube conduction losses, improve the work efficiency of the who

11、le circuit.The switching power supply design focuses on analyzing the whole bridge opening of zero voltage switch power switch tube and zero current turn off process and the working principle of the full bridge switch and also expounds the application of the whole bridge open power supply related fi

12、elds, as well as the whole bridge switching power supply development direction and development trend in the future.This article chose the full bridge topology, the periphery of the power supply circuit is analyzed.UC3895 itself with enhanced adaptive delay time Settings, and other logic function, an

13、d BCDMOS UC3895 adopted manufacturing technology, which makes UC3895 overall performance has the very big enhancement.Keywords: zero voltage switching technology ； full bridge phase shifting control ； resonant converter 。潍坊学院本科毕业设计（论文）第一章 前言小型开关电源主要是以反激拓扑为主，反激低噪声、抗干扰、高稳定性等优 点。现在的的小型电源小型化以及高效率主要是由高频开

14、关实现的， 因此目前都 在不断地开发出高效率新型元器件，特别是不断地改进次级侧二极管的管压降、 变压器电容器小型化。该电源电路结构简单，工作可靠，总体发热量降低，电磁 干扰能力增强，并且运行可靠，输出电源质量高，是一种高效率的小功率开关电 源。简单介绍一个小型电源的原理图， 控制电路主要是由控制芯片OB2530 来控制完成的，另外还加入必要的外围电路：反馈电路，它是由过流保护电路，过压 保护电路，稳压电路等组成控制电路。主电路是由整流 / 滤波电路， Buck 电容， 高频变压器等组成。下图 1.1 OB2530 电路原理图。图 1.1 OB2530 电路原理图开关电源技术的发展状况电力电子技

15、术在近代社会正在以一个高速度不断的创新发展， 高频开关电源 应用的领域已经非常广泛： 1.PC 终端设备， 2. 通讯家用电器， 3. 工业电源， 4. 航空航天等各个领域。 我国的电子行业正迅速崛起， 电子产品正在经历一个迅速 发展的阶段。手机，电脑等 PC设备尤为突出。因此电源的需求与应用也变的很 迫切。电源有几种比较常见的拓扑结构： 1.Buck 拓扑结构， 2.Boost 拓扑结构，潍坊学院本科毕业设计（论文）3. 推挽拓扑结构， 4. 正激拓扑结构， 5. 反激拓扑结构， 6. 半桥 / 全桥拓扑结构等。 其中小功率的开关电源反激拓扑应用的很普遍，技术已经很成熟（150W）以下的开关

16、电源。大功率的开关电源一些工业电源半桥 / 全桥拓扑应用的比较广泛。 20 世纪 80 年代 PWM宽带脉冲调制技术得到了迅速的发展，PWM技术主要应用于电力电子行业。风力发电，电机调速，直流供电等重要领域。 PWM技术的发展对节 能环保方面有一定的积极的意义。正如像台达这些电源大厂的企业理念“节能， 环保，爱地球”极大的提高了电源的效率，这也对应了如今国家提倡的节能减排 的战略要求。 PWM有很多种的控制方法 :1. 等脉宽 PWM法 2. 随机 PWM法 3.SPWM 法等十几种方法控制方法。后面我们还会详细的讲解PWM脉宽调制技术。开关电源定义线性电源是高频开关电源迅速发展和进步的基础，

17、通俗的说开关电源是在线性稳压电源的基础上发展进步的开关电源是开关器件如：三极管， 晶体管等）电路电路电路 电路开关电源在实际应用中，比以上四种电子电路范围要窄的很多换句话将就工作在开关状态的电源。开关电源中有四大类基本电力电子电路：AC-DCDC-ACAC-ACDC-DC, 这三个基本条件就是要同时具备以下的三个基本条件的电源可称之为开关电源 是： 1. 开关 2. 高频 3. 直流开关电源的发展历史及其应用范围线性稳压电源是开关电源的发展基础。在开关电源还没有出现的时候，许 多工业控制设备、 PC 电源等工作电源都是采用线性稳压电源。但是因为电子技 术的不断跟进使得我们需要功能越来越强大更加

18、完善的开关电源。 这就使得市场 迫切需要 1. 体积小 2. 效率高 3. 重量轻 4.性能好的新型高频开关电源， 开关电源 技术发展最为强大的动力莫过于它巨大的市场价值当然还有能源方面的能源意 义。新型电力电子器件的创新以及高频率的开关管的出现给开关电源的发展提供潍坊学院本科毕业设计（论文）条件。在上世纪 60 年代末，巨型晶体管（ GTR）的出现，在工程的不断努力下 使得采用高工作频率的开关电源得以问世， 那时确定的开关电源的基本拓扑结构 一直沿用至今，如上文我们已经提到过的 Buck 拓扑， Boost 拓扑，推挽变换器， 正激变换器，反激变换器，半桥 / 全桥拓扑等。电源的开关频率这几

19、年得到了很 大的提升完全得益于 MOSFET在 开关领域的使用，使得电源体积变得更小，重量 变得更轻， 功率密度也得到了改善。 开关电源的开关频率不断的提高也引起了很 多的问题， 比如电磁干扰问题， 为了能够更好的解决电磁干扰的问题就出现了一 个新的技术， 软开关技术开关电路它的出现使得开关电源技术进一步提升。 在后 来在上世纪 90 年代开始，功率因数校正（ PFC）技术成为了开关电源发展的瓶 颈，工程师们也不断的去想各种办法去提高开关电源的功率因数（ PFC）。出现 了功率因数校正技术（ PFC）可以分为：主动式 PFC被动式 PFC目前除了对直流输出电压的输出纹波要求极高的场合外，高频开

20、关电源慢 慢的取代了线性稳压电源， 主要用于小功率场合。 比如：电视机、 电脑、 计算机、 各种电子仪器仪表的电源。 在比较多的中大容量范围， 开关电源慢慢取代了相控 电源，比如： 1.通信电源领域 2. 电镀装置 3.电焊机 4.工业设备等的电源等。开 关电源的主电路是开关电源的核心部分。 我们一般根据以下的三个原则对开关电 源斤西瓜以下分类根据：电能回馈能力输出端与输入端是否电气隔离电路的结构形式。 我们可以发现隔离型电路在实际应用中较广泛推广。而非隔离型电路较少如图 1.2 电源拓扑分布图：开非反馈非隔离反激拓扑关隔离正激拓扑电隔离全桥拓扑源反馈型非隔离半桥拓扑图 1.2 电源拓扑分布图

21、潍坊学院本科毕业设计（论文）开关电源控制技术分析研究开关电源可以分为电压控制模式和电流控制模式两种控制模式：电源控制电压控制模双环控制电流控制模单环控制单电流模式控制技术可以较好地解决大功率电源的并联问题， 电源的 动态响应性能更好， 变压器的偏磁情况、 电源模块的过载或短路保护等得到 明显的改善。所以在电源产品的设计中电流模式得到广泛的应用。1.5 全桥开关电源应用技术1.PWM 高频调制技术2.软开关技术3.处理网侧谐波电流4.提高网侧功率因数以上先进的的电力电子技术的应用引入高效、的新趋势。使得电源的发展：高性能、 高功率因数和低污染2.3.4.1.正向高频化高功率密度高功率因数高可靠性

22、和高智能化1.6 本设计的内容及参数本次设计采用相移脉宽调制谐振控制器UC3895芯片，这种介绍了 UC3895的外围电路设计以及在开关源中的应用。 UC3895是相移谐振 DC/DC变换的 PWM控 制器， UC3895的功能及特点有以下几点。UC3895增加了自我适应的延迟时间设置还有其他的逻辑功能模块设置。潍坊学院本科毕业设计（论文）先进的 BCDMO工C艺制造用在了这颗芯片的身上， 使得 UC3895的性能得到了 很大的提高。特别是处理信号的速度上。这颗芯片也是一种 DC/DC变换器的控制芯片。4.UC3895 内部设置有软开关设置， 所以它能实现全桥零电压软开关功率变换 电路 , 他

23、也有控制电路简单 , 性能稳定可靠。文中同时也有介绍 ZVS 逆变电路的各个开关管工作状态的工作模式，系统 的阐述了各个电子元器件的性能参数以及他们的应用电路设计，还有设计了 UC3895外围电路设计包括延迟时间的设定，逆变电路的设计， 不可控整流电路的设计，电压检测反馈电路设计，过电流保护进行了设计，以及他们的动态电路的 分析及简单计算， 不管电路怎么设计， 工程师们都尽力的使电路的稳定性和安全 性进一步提高。参数：1输入电压： 220VAC20%， 50Hz。2输出 48V-3.3V/15A ，输出纹波 50mV,开关噪声 200mV。3输入对地隔离电压 1500VAC（10mA漏电流 ,

24、1 分钟打压 ） 。4要求选用 UC3895作为 PWM控制芯片 , 全桥主电路。潍坊学院本科毕业设计（论文）第二章 电子元器件及部分电路介绍在开关电源中， 电力电子器件是完成电能转换以及主电路拓扑中最为关键的 元件。为了降低电子元器件在工作状态的功率损耗以及提高开关电源的整机效 率，开关电源中的开关管一般工作在开关状态， 由此我们命名他们为开关元器件 开关元器件的应用极大的提高了开关电源的效率。 电力电子器件种类很多， 我们 根据电子元器件在电路中被控制的程度进行了一下的分类。 1：不可控器件，即 二极管； 2：半控型器件，主要包括晶闸管及其派生器件；3：全控型器件，主要包括绝缘栅双极型晶体

25、管、电力晶体管、电力场效应晶体管等。随着电子半导体 技术的不断进步和发展，他们的性能都在不断地提高，功耗不断的下降。这就极 大的提高了开光电源的整机的功率密度以及电源高频话的发展。 我们只有不断地 探索， 创新了解电力电子器件的特性， 这样才能设计开发出来一个理想的开关电 源。二极管组成电路分析二极管是最为简单普遍但在开关电源中十分重要的电力电子器件， 在开关 电源的输入整流电路、 逆变电路、 输出高频整流电路以及缓冲电路中都有所使 用。二极管的基本结构及工作原理开关电源中应用的二极管除电压、 电流等参 数与电子电路中的二极管有较大差别外， 其基本结构和工作原理是相同的， 都 是由半导体 PN

26、结构成，即 P 型半导体与 N型半导体结合构成。如图 2.1 二极 管。图 2.1 二极管潍坊学院本科毕业设计（论文）2.1.1 整流桥电路整流电整流桥电路就是把我们用的交流电通过整流桥转换为直流电的电路 路可以分为一下三种：1.半波整流电路2.全波整流电路桥式整流电路这三种整流电路主要就是利用二极管的单向导电特性， 整流二极管的导通电 压由输入交流电压提供。下图 2.2 所示 整流桥电 路， 他就是利 用二极管 的单 向导 电的 基本特性 来整 流的 电路 ，使 交流电转换成了直 流电。达 到了整 流的 目的。整流桥 电路是对 半波 整流 电路 的一种改 进。它能 获得半波 整流所不 能得

27、到的下半部分的波形，这就使得整流的效率提高。桥式整 流电路的 原理 非常简单 ，它 就是利用 四个 二极管，两 两 对接。正 弦波 是能 够顺利导 通，负 弦波 是二极管 2,3 的 作用 使得 电流正向 流出 ，得到 了直 流电 。利用 二极 管单 向导 通的特性 ，但 也要 特别 注意二极 管的 反向耐压 值，如 果超出二 极管 就会 被击 穿，桥式 整流 我们由定 义可 以看 出对输入 正弦 波的 利用 效率比半 波整 流高 出一 倍，因 为 正弦 波的负半 轴也被利 用了 。由此 也提高了电能的利用效率。桥式整流是交流电转换成直流电的第一步后面还要有直流电的滤波整 流，雷 击浪涌的 整

28、改 等一 系列 问题。桥 式整 流是由 4 只整 流二 极管作桥 式连 接，它 的封装 工艺 现在已经 很完善。桥 式整 流 器品 种多，性 能 优良，整 流效 率高，稳定性好。二极管有以下几个参数特性：12345： 最 大 整 流 电 流 （ IF ）： 最 高 反 向 工 作 电 压 （ Udrm ）： 反 向 电 流 （ Idrm ）： 动 态 电 阻 （ Rd ）： 最 高 工 作 最 高 频 率 （ Fm）图 2.2 桥式整流器潍坊学院本科毕业设计（论文）2.1.2 稳压管稳压电路二极管的反向击穿时它的电流在一定的范围波动但是二极管的电压保持不 变，利用二极管的这一特性我们就能制作成

29、稳压二极管，它的主要作用就是稳压作用。 在临界反向击穿电压前稳压二极管都有很高电阻的半导体器件， 这就使得 稳压二极管的两端的电压是保持不变在一定的电流范围内， 具有很好的稳压特性 下图的曲线可知， 串联起来的稳压二极管可以在较高的电压上使用，串联起来的稳压二极管的两端可以有很高的电压。稳压电路和限幅电路根据这个特性做成 的。下图为稳压二极管的伏安特性曲线和稳压二极管符号表示如图2.3（ a）（b）所示。（a） （b）图 2.3 伏安特性曲线及符号稳压二极管的主要参数：稳定电压：稳定电流：额定功耗：动态电阻：温度系数不能超过稳压管的最大稳压二极管对电流的要求也很高， 比如稳压二极管的反向电流要

30、大于稳压管 的最小稳定电流在稳压电路中， 电流如果过小的话会造成稳压电路不稳定工作稳 压二极管不稳压。 稳压管的最大稳压电流我们也要注意，潍坊学院本科毕业设计（论文）稳压电流， 超过稳压管最大稳压电流的话就会造成稳压管损坏。 为了解决这个问 题我们在稳压电路中要串联了一个稳压电阻图 2.4 中的 R 来限制电流，这个电 阻我们叫做限流电阻。 将限流电阻的 R 值计算在一个合适的范围内， 才能保证稳 压二极管工作在稳定状态，起到稳压的作用。如图 2.4 稳压管稳压电路。三极管由三部分组成组成的方式如图图 2.5(a)2.5(a)(b) 分图 2.5(b)图 2.4 稳压管电路三极管及其组成电路分

31、析半导体三极管我们简称它为三极管，也有的叫法双极型晶体管和晶体三极管，三极管它是一种电流控制的半导体器件，三级管有将电流信号放大的作用， 它是电源电路中的核心元件 别为 N 沟道三极管 P 沟道三极管基区，发射区集电区图 2.5 N 沟道三极管 P 沟道三极管潍坊学院本科毕业设计（论文）2.2.1 图腾柱驱动电路图 2.6 是一个图腾柱驱动电路。图腾柱就是上下各一个晶体管，上管为 NPN 型三极管，下管为 PNP型三极管。两个基极极接到一起接输入，上管的发射极和 下管的集电极接到一起接输出。来匹配电压或者提高MOS的驱动能力。图 2.6 图腾柱驱动电路2.2.2 共射放大电路共发射极放大电路中

32、， 三极管的基极与发射极组成了共发射极放大电路的 输入端，脉冲信号的交流通路里看，三极管的集电极和发射极组成了共发射极 放大电路的输出端。当放大电路以发射极是共同端时称为共发射极放大电路。 如图 2.7 是阻容耦合共射放大电路图， 2.8 是直接耦合共射放大电路图。容耦 合共射放大电路图中 C1 是输入电容， C2 是输出电容，三极管就是起放大作用 的器件， R1是基极偏置电阻， R2是集电极负载电阻。 1、3 端是输入， 2、3 端 是输出。 3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。10潍坊学院本科毕业设计（论文）图 2.7 阻容耦合共射放大电路图 2.8 直接耦合共射放大电路11潍坊学

33、院本科毕业设计（论文）场效应管及其组成电路分析场效应晶体管有两种类型， 第一种： junction FET JFET 第二种：金属 - 氧 化物半导体场效应管。金属 - 氧化物半导体场效应管他是由多数载流子参与导 电它具有单极性导电的特性所以也叫做单极性晶体管。 单极性晶体管它是由电压 控制的半导体器件。单极性晶体管具有：输入电阻高；噪声小；功耗低；动态范围大；易于集成；没有二次击穿现象优点。场效应管是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导 体器件。场效应晶体有以下主要参数：夹断电压；饱和漏源电流；开启电压；漏源击穿电压；最大漏源电流。场效应晶体管组成的开关驱动电路使用 MOS

34、管相对于三极管有以下优点：1.MOS管是电压控制的电子元器件，并且具有驱动能力小的特点。2.MOS管大多都是载流子的器件，它没有二次击穿而且热稳定性比较好。 所以场效应晶体管是是开关电源小型化，高效率化的重要器件。特别是在开 关电源工作在高频时（ 100KHZ）， MOS 的有点更为突出。场效应晶体管的基本形式如图 2.9 TTL 驱动 MOSFE。T12潍坊学院本科毕业设计（论文）图 2.9 TTL 驱动 MOSFET13潍坊学院本科毕业设计（论文）第三章 全桥拓扑原理全桥开关电源拓扑如图 3.1 所示，全桥变换器与采用了倍压整流电路和全桥 整流电路。所以全桥电压可以构造出440V 的离线变

35、压器全桥拓扑的优点是初级侧可以得到幅值为 VDC的方波电压。图 3.1 中全桥变换器有两个输出，及主输 出 VOM和辅助输出 VOI. 电路在工作的过程中 MOS管 Q1 和 Q4, Q2 和 Q3 两组 MOS 交替导通半个周期， 但是如果 Q1,Q2,Q3,Q4 同时导通的话 MOS管就会烧坏。 不考 虑 MOS的 导通压降的问题，我们就会得到初级电压幅值为VDC 脉宽为 t 的交变方波如图 3.2 方波图。基本工作原理我们知道市电的电压是不稳定的，所以我们得到的方波并不是一致不变的，这就需要我么在电路中设置反馈环检测输出电压的变化， 检测到输出不稳定时及 时的调制脉宽及占空比，达到在市电

36、复杂变化的情况下保证负载得到的稳定电压。但是负载变化时，辅助输出的变化为百分之 5-8 之间。图 3.1 全桥变换器14潍坊学院本科毕业设计（论文）图 3.2 方波图由上图我们假设晶体管 MOS 的导通压降为 1V，肖特基整流管的压降为 0.5 ， 辅助输出的二极管为 1V. 由此我们可以计算出变压器的电压为：辅助电压计算：(3-1a)Von VdcNs2TonNpT(3-1b)主输出电压计算： Vol Vdc-2 Ns Np - 1.0 2tonT(3-2a)Vol VdcNsNp2tonT(3-2b)由上面的公式我们可以看出全桥拓扑与其他的拓扑结构原理相同， 当市电出 现变化上升或下降时，

37、 UC3895 就会进行一定比列的脉宽调节增大脉宽或减小脉 宽，是输出电压保持稳定。就是通过保持VT 乘积不（伏秒积平衡）使输出电压稳定。15潍坊学院本科毕业设计（论文）全桥变换器设计最大导通时间、初级绕组圈数选择首先我们上文提到了当四只开关管同时导通时，开关管会烧毁。这就要求开 关管最大导通时间（由公式（ 3-1b ）和（ 3-2b ）可知）出现在直流输入电压最低 的时候不超过半周期的百分之80。从而避免开关管烧坏。根据电压方程我们正确的选择匝比 Ns Np 、 Nm Np ，使其在一定的电压范 围内变换器仍能保持稳定的输出。初级电流、输出功率、输入电压的关系我们假设设计的变换器的效率为百分

38、之90 ，因此我们可以得到一个转换关系 P 0.9Pin ，输入的直流电压为最小值，选择的占空比 0.8 ，忽略开关管的到 导通压降，则输出的公式为：Pin Vdc(0.9)I pft 1.25P3-3)Irms 1.25P我们假设电流的密度为600 圆密耳每有效值安培则：163-4)3.2.3 初级线径的选择因为我们设定的占空比为 0.8 ，则电流的有效值为 Irms Ipft 0.8 ，由上式（3-3 ）可知：Irms (1.39 P Vdc) 0.8即：3-5)潍坊学院本科毕业设计（论文）总圆密耳数 =600 1.4P Vdc 840P Vdc（3-6 ）变压器初级隔直电容的选择图 3.

39、1（a） 中 , 在变压器的初级侧我们串联了一个没有极性的隔直电容，这样做的目的是为了避免磁通不平衡的问题。全桥开关电源的磁通不平衡虽然不是很严重，但也会发生。晶体管一对半周 期开关管导通的时间可能与另一半导通时间存在一定的误差；还有就是开关管的导通压降也肯能存在不同。 这些参数的不同和一些其他因素的差异都会导致变换 器初级侧的伏秒积不平衡导致磁通不平衡导致开关管的损坏。添加初级隔直电容可以避免磁通不平衡的问题，保证了电源的稳定性。17潍坊学院本科毕业设计（论文）第四章 UC3895 芯片外围电路设计UC3895 介绍在全桥变换器中，开关管的损耗是造成效率低的一个主要原因，这就使我 们常说的开

40、关管的导通损耗。 开关管导通损耗产生的主要原因就是在它导通和关 断的时候，开关管的电压和电流不为零，我们就称这种开关的方式为硬开关，开 关管本身存在寄生电感，电容，随意在导通，关断的时候开关管会产生很大的电 磁干扰。这就促进了软开关的诞生。导通和关断的时候，开关管的电压和电流为零 称为软开关。就是应用 LC 谐振技术降低开关管导通，关断的时候 di dt和 du dt降低。是开关损耗降低，提 高开关频率。 UC3895 就是用于驱动和控制谐振直流交换器。4.1.1 UC3895 原理框图及特点下图 4.1 是 UC3895的原理框图。 UC3895内部集成了包括 1. 误差放大器 2.PWM比

41、 较器 3.PWM锁存器 4. 延时电路 5. 输出驱动电路等。图 4.1 UC3895 原理框图18潍坊学院本科毕业设计（论文）UC3895 引脚功能下图 4.2 是 UC3895 封装的引脚排列及介绍：EAN 脚是 UC3895 内部误差放大器的反相输入端。EAOUT 是 UC3895 是内部误差放大器的输出端。RAMP 脚是 UC3895 是内部误差 PWM比 较器的反相输入端。REF 脚是 UC3895 内部 5V 的基准电压。它的功能就是为内部电路供电， 同时还可提供 5mA 电流为外部负载。5 GND脚 UC3895 内部为除输出级外，芯片内电路的地。图 4.2 UC3895 封装

42、的引脚排列SYNC 脚为 UC3895 内部振荡器的同步端。CT 脚为 UC3895 内部振荡器定时电容。CT 脚为 UC3895 内部振荡器定时电阻。调整 4 只开关9 、10.DELAB、 DELCD 为 UC3895 内部输出端间的延时调整 管的死区时间。11. UC3895 内部自适应延时设定电路。12. CS 脚为 UC3895 内部电流取样。19潍坊学院本科毕业设计（论文）13 、14 、17、18.OUTAOUTD 脚为 UC3895 内部四个互补开关管驱动器的输出 端。最大输出驱动电流为 100mA 。15. VDD 脚为 UC3895内部电源电压端。接 1.0 F 以上的旁路

43、电容。16. PGND 脚为 UC3895 内部输出级接地端。19. S/DISB脚为 UC3895 内部软启动 / 关断端。20. EAP 脚为 UC3895 内部误差放大器的同相输入端。UC3895 外围电路计算UC3895 相移谐振变换器简化电路如图 4.3 相移谐振变换器简化电路。图 4.3 相移谐振变换器简化电路电阻 RT和电容 CT计算出振荡器的工作频率。震荡周期近似的由式（4-1 ）估算。t osc 5RTCT 48 120ns （4-1 ） 振荡器通过对外部的定时电容的充放电来工作的充电电流有 RT决定如式（4-2 ）。I RT 3.0V RT（ 4-2 ）振荡器输出的时钟脉冲

44、波形如图 4.4 所示。20潍坊学院本科毕业设计（论文）斜波电压的斜率 是由脚 EAMP 外接电容 C1 的大小决定的，两组桥臂可以有不同的延时时间，这样才能适应谐振电容充电电流的不同，由式（4-3 ）决定计算得出。-12t DELAY （25*10 ） RDEL V25ns（4-3 ）式中： VED L单位为 V， RDEL单位为 ， t DELAY 单位为 s。图 4.4 动作波形21潍坊学院本科毕业设计（论文）第五章 全桥开关电源硬件设计稳压恒流电路的设计开关电源要达到恒定的输出，必须有稳定电压电流的反馈环路，如下图 5.1 a）（ b）是我们本此次设计的恒流稳压反馈环路。图 5.1 （

45、 a ） 恒流反馈环路图 5.1 （ b ） 稳压反馈环路稳压恒流反馈环路的VC+和 IO+,IO- 要从输出端取值如下图5.2 。它们的原理就是当输出电压电流没有达到额定值时，使光耦导通或关闭以调节控制器的占空 比，达到稳压恒流的目的。22潍坊学院本科毕业设计（论文）隔离部分是一个线性光耦器件，具体参数都已标注辅助电源的设计辅助电源是给控制部分和驱动部分供电的， 是维持电源可靠、 稳定工作必不可少的部分。采用的方法是：输入电压经过电源输入滤波，取出电压经变压器变 压，再通过全波整流、滤波，最后经一稳压管得到所需的电压值。具体电路如图 5.3 所示：23潍坊学院本科毕业设计（论文）其中， LM

46、7815 为一个三端稳压管，输出电压为+15V，能够满足控制电路和驱动电路的需求。全桥整流部分可以选用DB35或 MB6S（正向压降 0.8V ，反向电流 5uA,1A/100V ）。对变压器，用第三章介绍的设计方法 ,应选用 RM14或 EC41 （ FX3730）磁心，原、副边线圈电压分别约为220V/18V 。245.3 主功率板总图潍坊学院本科毕业设计（论文）图 5.4 主功率板总图25潍坊学院本科毕业设计（论文）驱动电路设计图腾柱驱动电路是常用的开关管驱动电路，我们本次设计没有采用图腾柱驱动电路。下图 5.5 是本次设计的驱动电路。图 5.6 是驱动开关导通实测图IR2113 是有低

47、端功率晶体管驱动极、 结构组成。他把驱动的高压侧和低压侧的 在芯片内，外围电路的设计也非常简单。高端功率晶体管驱动极、电平转换器等MOD和 IGBT 所需的绝大部分功能集成图 5.6 驱动开关导通实测图26潍坊学院本科毕业设计（论文）结束语本论文在邢法玉老师的悉心指导下完成的， 经过了 4 个多月的学习和工作， 我终于完成了全桥开关稳压电源设计。 从开始接到论文题目到系统的实现， 再到 论文文章的完成， 老师给予了我很大的帮助。 这也是我在大学期间独立完成的最 大的项目。（ 1）本次论文的课题研究主要全桥开关电源的原理和基于UC3895 芯片进行的电源设计。深刻认识了全桥开关电源的工作原理，以