全桥开关稳压电源

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1、目录第一章 前言 01.1 开关电源技术的发展状况01.2 开关电源定义11.3 开关电源的发展历史及其应用范围 11.4 开关电源控制技术分析研究31.5 全桥开关电源应用技术31.6 本设计的内容及参数3第二章 电子元器件及部分电路介绍 52.1 二极管组成电路分析52.1.1 整流桥电路62.1.2 稳压管稳压电路72.2 三极管及其组成电路分析92.2.1 图腾柱驱动电路102.2.2 共射放大电路102.3 场效应管及其组成电路分析112.3.1 场效应晶体管组成的开关驱动电路12第三章 全桥拓扑原理133.1 基本工作原理133.2 全桥变换器设计153.2.1 最大导通时间、初级

2、绕组圈数选择 153.2.2 初级电流、输出功率、输入电压的关系 153.2.3 初级线径的选择 163.3 变压器初级隔直电容的选择16第四章 UC3895 芯片外围电路设计174.1 UC3895 介绍 174.1.1 UC3895 原理框图及特点 174.1.2 UC3895 引脚功能 184.2 UC3895 外围电路计算19第五章 全桥开关电源硬件设计215.1 稳压恒流电路的设计215.2 辅助电源的设计235.3 主功率板总图 245.4 驱动电路设计24结束语 25参考文献 26致谢 27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

3、计了由UC3895构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MOSf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造工艺，这就使

4、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。ABSTRAC：T 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) PWMswitching power supply.

5、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 ofthe power supply;UC3895 adopted ZVS technology reduce switch tube conduction losses, improve the work efficiency of the whole ci

6、rcuit.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 fields,

7、 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, andother logic function, and BCDM

8、OSUC3895 adopted manufacturing technology, which makes UC3895 overall performance has the very big enhancement.Keywords: zero voltage switching technology ； full bridge phase shiftingcontrol ； resonant converter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关实现的， 因此目前都在不断地开发出高效率新型元

9、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。1.1 OB2530 电路原理图1.1 开关电源技术的发展状况电力电子技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

10、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：I.Buck拓扑结构，2.Boost拓扑结构，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PWMB带脉冲调制技术得到了迅速的发展，PWMK

11、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。PWMfe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。PWMt很多种的才$制方法 ：1.等脉宽PWMt 2.随机PWMfe 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永宽调制技术。1.2 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,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）电路电路电路电路工作在开关状态的电源。开关电源中

12、有四大类基本电力电子电路:AC-DC fDC-AC 彳AC-ACDC-DC,这三个基本条件就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 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1.3 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

13、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年得到了很大的提升完全得益于MOSFETS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

14、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（ PF。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（PF。o出现了功率因数校正技术（PFQ可以分为：1. J 主动式PFC2. I 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

15、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：1. r 电能回馈能力2. 输出端与输入端是否电气隔离3.1 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：1.4 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:电源控制双环控制单环控制1.PWM2.3.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、高性能、高功率因数和低污染的新趋势。使得电源的发展:1.正向高频化2.高功率密度3.高功率因数4.高可靠性和高智能化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高频调制技术软开关技术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UC3895K片，这种介绍了 UC3895勺外围电路设计以及在开关源中的应用。 UC389腿相移谐振DC/D吸换