UCC28950移相全橋設計指南

1、UCC28950移相全橋設計指南一，拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理(1) 主電路拓撲本設計采用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(ZVS)和滯后橋臂的零電流開關(ZCS)。電路拓撲如圖3.6所示。 圖3.6 全橋ZVZCS電路拓撲當、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，輸出端鉗位電容充電。當關斷時，電源對充電，通過變壓器初級繞組放電。由于的存在，為零電壓關斷，此時變壓器漏感和輸出濾波電感串聯(lián)，共同提供能量，由于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)生感應電動勢作用于，加速了的放電，為的零電壓開通

2、提供條件。當放電完全后，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，此時關段，開通，由于漏感兩邊電流不能突變，所以為零電流關斷，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8種模式。 模式1 圖1 模式1主電路簡化圖及等效電路圖 模式2 圖2 模式2簡化電路圖 模式3 圖3模式3簡化電路圖 模式4 圖4模式4主電路簡化圖及等效電路圖 模式5 圖5模式5 主電路簡化圖及等效電路圖 模式6 圖6 模式6主電路簡化圖及等效電路圖 模式7 圖7模式7主電路簡化電路圖 模式8 圖8 模式8主電路簡化電路圖 二，關鍵問題1：滯后臂較難實現(xiàn)ZVS原因：滯后臂諧振的時候

3、，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： 、增大勵磁電流。但會增大器件與變壓器損耗。 、增大諧振電感。但會造成副邊占空比丟失更嚴重。 、增加輔助諧振網(wǎng)絡。但會增加成本與體積。2，副邊占空比的丟失 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，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： 、減少原副邊的匝比。但會造成次級整

4、流管的耐壓增大的后果。 、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)轱柡碗娏鳎皇蔷€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， 定制件設計與功率器件選型1，輸出儲能電感設計： 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倍開關頻率，其計算公式為： Lf = Vo *(1-Dmin)/(4*fs* I)2，主變壓器設計： 首先計算出移相全橋的次級輸出最低電壓：

5、Vsec(min)=( Vo(max)+VLf+VD)/ Dsec(max) 初次級的變壓器匝比為:n=Vin(min) /Vsec(min) 選擇變壓器，使用Ap法： Ap =Ae*Aw= Po*104 /(4*fs*B*J*Ku*)接下來計算變壓器原邊匝數(shù)： Np= Vin(min)*D(max)/(4*fs*Ae*Bmax)那么次級繞組匝數(shù)為： Ns= Np/n3，諧振電感設計： LrI2p/2=( V2in*C上管)/2+( V2in*C下管)/2= V2in*Clag 即 Lr= 2* V2in*Clag /I2p其中 Lr ：諧振電感值 Vin：輸入電壓 Clag：滯后橋臂電容(外

6、加電容與MOSFET結(jié)電容)Ip：滯后橋臂關斷時刻原邊電流大小 計算還要考慮以下幾點因素： 、Vin應取最高輸入電壓值，保證任意輸入電壓下,滯后橋臂均能實現(xiàn)ZVS。 、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)。 、輸出電流iLf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 /2)/n4，輸入電容5，輸出電容6，隔直電容四， UCC28950周邊元件配置及選型設置電流傳感網(wǎng)絡CT, RS, RRE, DA為這個設計有一個選擇的C

7、T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 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RS估計功率損耗: 計算DA上的最大反向電壓(VDA) 估計達功率損耗(PDA): 計算RS重置電阻器RRE:電阻器RRE用于重置當前變壓器CT。 電阻器RLF和電容器CLF形成一個低通濾波器對當前信號(引腳15)。對于這個設計我們選擇以下值。這個過濾器頻率極低(fLFP)在482千赫。這應該工作大多數(shù)應用程序但也許適合個體的布局調(diào)整和EMI的設計。 UCC28950 VREF輸出(引腳1)需要高頻旁

8、路電容濾除高頻噪音。這個引腳需要至少1F高頻旁路電容(CBP1)。請參考圖1適當?shù)奈恢谩?電壓放大器參考電壓(引腳2,EA +)可以設置與分壓器(RA,RB)，這個設計實例我們要設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RA值。 設置電壓放大器參考電壓:Vref=5V 分壓器由電阻器RC和RI選擇，設置直流輸出電壓(電壓輸出)引腳3(EA)。選擇一個標準電阻器RC: 計算R1 然后選擇一個標準的電阻: 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):10% 控制

9、輸出傳遞函數(shù)近似(GCO(f)作為頻率的函數(shù): 雙極GCO頻率(f): 補償電壓回路2型反饋網(wǎng)絡。下面的傳遞函數(shù)補償增益作為頻率的函數(shù)(GC(f)。請參閱圖1為組件的位置。 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)。 選擇一個標準電阻RF。 計算反饋電容器(CZ)在交叉點的移相。 選擇一個設計標準電容值。 在2被FC的地方放置一個極點 選擇一個設計標準電容值。 環(huán)路增益作為頻率的函數(shù)，以dB的形式。 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UCC28950有軟啟動功能(引腳5)，應用程

10、序設置軟啟動時間15 ms(tSS)。 選擇一個標準電容器的設計。 本應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)零電壓切換開關節(jié)點上QBd的FETs QA的開機(tABSET)延遲，初步制定和QB需要基于LS和理論開關節(jié)點之間的交互電容。下面的方程用于設置tABSET最初。將LS設置輸出電容的兩倍 計算槽頻率: 設置初始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計差異。 形成的電阻分壓器RDA1 RDA2決定tABSET,tCDSE

11、T UCC28950的延遲范圍。選擇一個標準RDA1電阻值。注意：tABSET之間可以編程30 ns - 1000 ns。 電壓的ADLE輸入UCC28950(VADEL)需要設置RDA2基于以下條件。如果tABSET > 155 ns設置VADEL = 0.2 V,tABSET 155 ns和1000 ns之間可以編程:如果tABSET155 ns設置VADEL = 1.8 V,tABSET可以編程29 ns - 155 ns:基于VADEL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: 電阻器RDELAB由tABSET決定選擇一個標準電

12、阻的值設計: 一旦你已經(jīng)啟動并運行原型建議你微調(diào)tABSET光負荷的峰谷之間的共振LS和開關節(jié)點電容。在這個設計延遲設定在10%負載。請最初的起點QC和QD打開延誤(tCDSET)應該最初設置為相同的延遲，QA和QB打開延遲(引腳6)。以下方程程序QC和QD接通延遲(tCDSET)，通過適當選擇電阻RDELCD(引腳7)。 電阻 RDELCD 由tCDSET決定 選擇一個標準電阻器的設計: 一旦你已經(jīng)啟動并運行原型建議微調(diào)tCDSET光負載。在這個設計CD節(jié)點將山谷開關負荷在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晶體管QD

13、和QC岔道/。這是因為有更多的峰值電流激勵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晶體管場效應晶體管QA岔道后QF(tAFSET)的岔道場效應晶體管QE QF后,場效應晶體管QB岔道(tBESET)。好地方設置這些延誤tABSET的50%。這將確保適當?shù)耐秸髌髦瓣P閉AB零電壓過渡。如果這個延遲太大將導致OUTE正確和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 RCA2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 - 1

14、100 ns之間設置。 電壓的ADELEF引腳UCC28950(VADELEF)需要設置RCA2基于以下條件。如果tAFSET < 170 ns設置VADEL = 0.2 V,tABSET可以編程32 ns - 170 ns:如果tABSET >或= 170 ns設置VADEL = 1.7 V,tABSET 170 ns和1100 ns之間可以編程:基于VADELEF選擇、計算RCA2:選擇最接近標準RCA2電阻值: 重新計算VADELEF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計。 電阻器RTMIN項目最低工作

15、周期時間(tMIN)UCC28950(引腳9)可以需求在進入破裂模式。如果UCC28950控制器試圖要求責任周期的時間不到tMIN電源將進入爆發(fā)模式操作。詳情請參見UCC28950數(shù)據(jù)表關于破裂模式。這個設計我們設置最低100 ns。 設定的最低時間選擇RTMIN用下面的方程。 標準電阻的值然后選擇設計。 有提供銷設置變換器開關頻率(引腳10)。頻率可以選擇通過調(diào)整定時電阻RT。 選擇一個標準電阻器的設計。 UCC28950還提供了斜坡補償峰值電流模式控制(引腳12)。這個可以設置通過設置RSUM用下面的方程。下面的方程將計算所需的量斜坡補償(VSLOPE)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。 幫助改善噪聲免疫力VSLOPE總設置有一個斜坡,等于最大值的10%目前感覺信號(0.2 V)在一個感應開關。 如果VSLOPE2 < VSLOPE1 設置VSLOPE = VSLOPE1如果VSLOPE2VSLOPE1 設置VS