UCC28950移相全橋設(shè)計的指南

1、下載可編輯.專業(yè).整理.UCC2895 移相全橋設(shè)計指南一，拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理(i)主電路拓撲本設(shè)計采用ZVZCS PWM移相全橋變換器，采用增加輔助電路的方法復位變壓器原邊電流，實現(xiàn)了超前橋臂的零電壓開關(guān)電流開關(guān)(ZCS)。電路拓撲如圖3.6所示當S|、S4導通時，電源對變壓器初級繞組正向充電，將能量提供給負載，同時，輸出端鉗位電容Cc充電。當關(guān)斷S時，電源對Ci充電，C2通過變壓器初級繞組放電。由于C1的存在，S|為零電壓關(guān)斷，此時變壓器漏感Lk和輸出濾波電感Lo串聯(lián)，共同提供能量，由于Cc的存在使得變壓器副邊電壓下降速度比原邊慢，導致電位差并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢作用于Lk，加速了C2的放電，為

2、S2的零電壓開通提供條件。當Cc放電完全后，整流二極管全部導通續(xù)流，在續(xù)流期間原邊電流已復位，此時關(guān)段S4，開通S3，由于漏感Lk兩邊電流不能突變，所以S4為零電流關(guān)斷，S3為零電流開通。(2)主電路工作過程分析7半個周期內(nèi)將全橋變換器的工作狀態(tài)分為模式18種模式。(ZVS)和滯后橋臂的零下載可編輯.專業(yè).整理.圖1模式1主電路簡化圖及等效電路圖模式2下載可編輯.專業(yè).整理.5圖4模式4主電路簡化圖及等效電路圖圖5模式5主電路簡化圖及等效電路圖模式3模式414D D圖2模式2簡化電路圖.1U圖3模式3簡化電路圖u模式5Jilin模式6下載可編輯.專業(yè).整理.圖6模式6主電路簡化圖及等效電路圖模

3、式8圖8模式8主電路簡化電路圖二，關(guān)鍵冋題1：滯后臂較難實現(xiàn)ZVS原因：滯后臂諧振的時候，次級繞組短路被鉗位，所以副邊電感無法反射到原邊參加諧振，導致諧振的能量只能由諧振電感提供，如果能量不夠, 就會出現(xiàn)無法將滯后臂管子并聯(lián)的諧振電容電壓諧振到0V.解決方法：1、增大勵磁電流。但會增大器件與變壓器損耗。2、增大諧振電感。但會造成副邊占空比丟失更嚴重。3、增加輔助諧振網(wǎng)絡(luò)。但會增加成本與體積。模式7圖7模式7主電路簡化電路圖下載可編輯.專業(yè).整理.2,畐V邊占空比的丟失原因：移相全橋的原邊電流存在著一個劇烈的換流過程，此時原邊電流不足以提供副邊的負載電流，因此副邊電感就會導通另一個二極管續(xù)流，

4、即副邊處于近似短路狀態(tài)；Dloss與諧振電感量大小以及負載RL大小成正比，與輸入電壓大小成反比。解決方法：1、減少原副邊的匝比。但會造成次級整流管的耐壓增大的后果。2、將諧振電感改為可飽和電感。因為在初級換流的過程中，一旦進入電感的飽和狀態(tài)，那么流過電感的電流馬上就會變?yōu)轱柡碗娏?，而不是線性的減少，這就意味著減少了換流時間，等效于減少了占空比丟失時間。當然我這么解釋看起來有點不好理解，要結(jié)合移相全橋的工作過程來理解，還是可以慢慢去體會的三，定制件設(shè)計與功率器件選型1，輸出儲能電感設(shè)計：Lf = Vo *(1- Dmin)/(4*fs*I)2，主變壓器設(shè)計：首先計算出移相全橋的次級輸出最低電壓：

5、Vsec(mi n)=( Vo(max)+VLf+VD)/ Dsec(max)初次級的變壓器匝比為:n二Vin(min) /Vsec(m in)選擇變壓器，使用A法：p4Ap =Ae*Aw= Po*10/(4* ?*fs*B*J*Ku*)接下來計算變壓器原邊匝數(shù)：Np= Vin( mi n)*D/(4*fs*A *B )(max)e max那么次級繞組匝數(shù)為：Ns= Np/n3，諧振電感設(shè)計：2 2 2 2LI /2=( V.*C上管)/2+( V.*C下管)/2= V.*C,r p in上管in下管in lag2 2即L = 2* V *C /Irin lagp其中L:諧振電感值rVn:輸入

6、電壓Cag:滯后橋臂電容(外加電容與MOSFET吉電容)I:滯后橋臂關(guān)斷時刻原邊電流大小p計算還要考慮以下幾點因素：、Vin應(yīng)取最高輸入電壓值，保證任意輸入電壓下，滯后橋臂均能實現(xiàn)ZVS移相全橋的輸出儲能電感其實可以看做一個單純的BUCK電感，由于其正負半周期各工作一次，所以其工作頻率等于2倍開關(guān)頻率，其計算公式為下載可編輯.專業(yè).整理.、考慮在輕載Ipl(10%-20%負載)時刻，需要滯后橋臂仍然需要工作在ZVS狀態(tài)3、輸出電流i“在某個值(比如2A)時刻，輸出儲能電感電流任然連續(xù)或處在臨界點。也就是說，輸出儲能電感的脈動電流等于2倍此值即iLf= 2 *2A=4A那么Ip=(Ipl+iLf

7、/2)/n4,輸入電容IP金5,輸出電容6,隔直電容四，UCC28950周邊元件配置及選型*設(shè)置電流傳感網(wǎng)絡(luò)CT, RS, RRE, DA為這個設(shè)計有一個選擇的CT的100:1比率(a2)在VINMIN下計算一般峰值電流(IP1):原邊電流峰值峰值電流達到上限時的電壓VP= 2V計算電流檢測電阻(RS)并且預留200 mV斜坡補償選擇一個標準電阻RS:對RSf古計功率損耗R.Rs48.70計算DAh的最大反向電壓(VDA)CT下載可編輯.專業(yè).整理.估計達功率損耗（PDA）:計算RS重置電阻器RRE:電阻器RR用于重置當前變壓器CT。尺甘 100* Rg 4.67ki電阻器RLF和電容器CLF

8、形成一個低通濾波器對當前信號（引腳15）。對于這個設(shè)計我們選擇以下值。這個過濾器頻率極低（fLFP）在482千赫。這應(yīng)該工作大多數(shù)應(yīng)用程序但也許適合個體的布局調(diào)整和EMI的設(shè)計。C, pFUCC28950 VREfFro出（引腳1）需要高頻旁路電容濾除高頻噪音。這個引腳需要至少1 n F高頻旁路電容（CBP1）。請參考圖1適當?shù)奈恢谩? 1MF電壓放大器參考電壓（引腳2,EA +）可以設(shè)置與分壓器（RA,RB），這個設(shè)計實例我們要設(shè)置誤差放大器參考電壓（V1）2.5 v .選擇一個標準電阻RB值,然后計算電阻RA1。設(shè)置電壓放大器參考電壓：Vref=5V分壓器由電阻器RC和RI選擇，設(shè)置直流輸

9、出電壓（電壓輸出）引腳3（EA）。選擇一個標準電阻器RC:Re2 37kl計算R1然后選擇一個標準的電阻R.=補償反饋回路可以通過適當選擇反饋組件（RF、CZ和CP）。這些組件被放置盡可能接近U CC28950引腳3和4。計算負載阻抗負載（RLOAD）:1O%控制輸出傳遞函數(shù)近似（GCO（f）作為頻率的函數(shù)雙極GCOS率(f):fpp *隹=50kHzCLAMP下載可編輯.專業(yè).整理.Angular velocityS（r）2nxjxf補償電壓回路2型反饋網(wǎng)絡(luò)。下面的傳遞函數(shù)補償增益作為頻率的函數(shù)計算電壓回路反饋電阻器(RF)基于交叉電壓(fC)循環(huán)在第10個雙極頻率(fPP)H - - u1

10、U選擇一個標準電阻RF。RR二27.4kli計算反饋電容器(CZ)在交叉點的移相。- 廠 2* rT - iR.-呂 選擇一個設(shè)計標準電容值。Cz=5.6nF在2被FC的地方放置一個極點選擇一個設(shè)計標準電容值。Cp = 560pF 環(huán)路增益作為頻率的函數(shù)，以dB的形式。20IO0寶口I)環(huán)路增益和相位圖形檢查循環(huán)穩(wěn)定性理論循環(huán)。(圖4)得了在約3.7 kHz的階段大于90度。限制在上升期間啟動UCC2895C有軟啟動功能(引腳5)，應(yīng)用程序設(shè)置軟啟動時間15 ms(tSS)選擇一個標準電容器的設(shè)計。本應(yīng)用筆記提供了一個固定延遲方法實現(xiàn)零電壓從100%負荷降至50%負載。當轉(zhuǎn)換器操作低于50%加

11、載轉(zhuǎn)換器將在山谷切換操作。為了實現(xiàn)零電壓切換開關(guān)節(jié)點上QBd勺FETs QA的開機(tABSET)延遲，初步制定和QB需要基于LS和理論開關(guān)節(jié)點之間的交互電容。下面的方程用于設(shè)置將LS設(shè)置輸出電容的兩倍計算槽頻率設(shè)置初始tABSET延遲時間，適當調(diào)整計劃注意：2.25 tABSET方程的因素來源于實證測試數(shù)據(jù)，可能會有所不同基于個人設(shè)計差異(GC(f)。請參閱圖1為組件的位置xRpxCz+1如- S SBflpF15 mstABSET最初。下載可編輯.專業(yè).整理. W 1r形成的電阻分壓器RDA1 RDA決定tABSET,tCDSET UCC28950的延遲范圍。選擇一個標準RDA1電阻值。注

12、意：tABSET之間可以編程30 ns - 1000 ns。電壓的ADLE輸入UCC28950（VADEL需要設(shè)置RDA2基于以下條件。如果tABSET 155 ns設(shè)置VADEL = 0.2 V,tABSET 155 ns和1000 ns之間可以編程：女口果tABSETW 155 ns設(shè)置VADEL = 1.8 V,tABSET可以編程29 ns - 155 ns:基于VADE選擇、計算RDA2:選擇最接近標準RDA2電阻值：重新計算VADEL基于電阻分壓器的選擇AnFL=0.202 V電阻器RDELA由tABSET決定選擇一個標準電阻的值設(shè)計一旦你已經(jīng)啟動并運行原型建議你微調(diào)tABSET光

13、負荷的峰谷之間的共振LS和開關(guān)節(jié)點電容。在這個設(shè)計延遲設(shè)定在10%負載。請最初的起點QCfflQDT開延誤（tCDSET）應(yīng)該最初設(shè)置為相同的延遲，QAfflQB打開延遲（引腳6）。以下方程程序QC和Q號通延遲（tCDSET），通過適當選擇電阻RDELCD引腳7）。ABSETCDSET電阻RDELCD由tCDSET決定選擇一個標準電阻器的設(shè)計utLco30 *一旦你已經(jīng)啟動并運行原型建議微調(diào)tCDSET光負載。在這個設(shè)計CD節(jié)點將山谷開關(guān)負荷在10%左右。請參考如圖6所示。在輕負載獲得零電壓開關(guān)節(jié)點QDd由于容易多了反映了輸出電流出現(xiàn)在主變壓器的場效應(yīng)晶體管Q和QC岔道/。這是因為有更多的峰值

14、電流激勵LS在此之前過渡,而QA和QB岔道/有一個可編程延遲岔道的場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管QA岔道后QF（tAFSET）的岔道場效應(yīng)晶體管QE QF后,場效應(yīng)晶體管QB岔道（tBESET）。好地方設(shè)置這些延誤tABSET的50%這將確保適當?shù)耐秸髌髦瓣P(guān)閉AB零電壓過渡。如果這個延遲太大將導致OUTEE確和OUTF不重疊，它將創(chuàng)建多余的身體二極管傳導FETs量化QE和QF。形成的電阻分壓器RCA1 RCA由tAFSET和tBESET決定，UCC28950的延遲范圍。選擇一個標準RCA1電阻值。注意：tEFSET tBESET可以在32 ns - 1100 ns之間設(shè)置。電壓的ADELEF引

15、腳UCC28950(VADELEF需要設(shè)置RCA2基于以下條件。如果tAFSET 或=170 ns設(shè)置VADEL = 1.7 V,tABSET 170 ns和1100 ns之間可以編程基于VADELE選擇、計算RCA2: A.Ui=Li=l-斗x選擇最接近標準RCA2電阻值：-5VAOEUEF下載可編輯.專業(yè).整理.下載可編輯.專業(yè).整理.重新計算VADELE基于電阻分下面的方程被用來計劃tAFSET和tBESET通過適當選擇電阻RDELEF選擇一個標準電阻器的設(shè)計。14 k)將進入爆發(fā)模式操作。詳情請參見UCC2895（數(shù)據(jù)表關(guān)于破裂模式。這個設(shè)計我們設(shè)置最低100 nsJ iWn*設(shè)定的最

16、低時間選擇RTMIN用下面的方程。標準電阻的值然后選擇設(shè)計。尺 TM” - TSk璽 2有提供銷設(shè)置變換器開關(guān)頻率（引腳10）。頻率可以選擇通過調(diào)整定時電阻RT。2.5RT= -f一-2 5V|K2 5103=60kf?、2 J選擇一個標準電阻器的設(shè)計。Rr-61.9M1UCC2895還提供了斜坡補償峰值電流模式控制（引腳12）。這個可以設(shè)置通過設(shè)置RSUMI下面的方程。下面的方程將計算所需的量斜坡補償所需的循環(huán)穩(wěn)定性。注意：磁化電流的變化在主dILMAG導致斜坡補償。h2 鼻a=(1 Dm )II旨fNX mA幫助改善噪聲免疫力VSLOP總設(shè)置有一個斜坡，等于最大值的10%目前感覺信號（0.2 V）在一個感應(yīng)開關(guān)。如口果VSLOPE2 VSLOPE1設(shè)置VSLOPE = VSLOPE1如口果VSLOPEVSLOPE1設(shè)置VSLOPE = VSLOPE225 4kL2選擇一個標準電阻器RSUIM尺GUM=27kO提高效率在輕負載UCC2895C編程（DCM）引腳12，在輕負載關(guān)閉同步FETs條件的二次側(cè)變換器（QE和QF）。這閾值設(shè)定電阻分壓器RE和RG這DCM閾值需要設(shè)置水平在電感電流不再生產(chǎn)。以下方程設(shè)置同步ADCLrr1 692VR_ 廿些SH”)ns(2.65V-VMl,h 132)x10*5電阻器RTMIN項目最低工作周期時間（tMIN）