一種基于PWM軟開關模式的開關電源設計方案

　　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。

　　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。

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　　圖5 超前橋臂開關管驅動電壓與管壓降波形圖

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　　圖6 滯后橋臂開關管驅動電壓與電流波形圖

　　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是滯后橋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。

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　　圖7 滯后橋臂開關管VT3和VT4實現ZCS關斷

　　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。

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　　圖8 Uab的波形

　　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。

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　　圖9 Ucb的波形

　　從上圖可以看出，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。

　　綜上所述，我們能夠發現，采用UC3875作為核心控制器件的好處是結構簡單、性能可靠。并且主電路的開關管全部實現了軟開關，同時還避免了ZVS以及ZCS模式當中常見的一些錯誤。能夠顯著的減少在開關過程當中開關管發生的損耗，進而提高開關頻率，減少電源的體積并減輕重量。