摘要：介紹開關(guān)電源的發(fā)展過程及其主要發(fā)展方向，著重介紹移相式軟開關(guān)變換器的工作原理和工作過程，以及UC3875的應(yīng)用。

    關(guān)鍵詞：軟開關(guān)  諧振變換器  移相式零電壓變換器

1 引言

    從傳統(tǒng)的線性電源到目前的開關(guān)電源，尤其從70年代以來大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使開關(guān)電源有了質(zhì)的飛躍，從而在電源產(chǎn)品中掀起了一股高頻化、小型化、模塊化的浪潮。目前，開關(guān)電源的體積主要還是由電容、電感和變壓器等儲能元件決定，因而開關(guān)電源的小型化，實質(zhì)上就是一個減小儲能元件體積的過程。在一定頻率范圍之內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感和變壓器的體積，還能抑制干擾，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，因而，高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。

    開關(guān)電源出現(xiàn)之后，最流行的是硬開關(guān)變換器，但由于開關(guān)管在導(dǎo)通和關(guān)斷過程中損耗，隨開關(guān)頻率的提高而增大，因此硬開關(guān)變換器限制了開關(guān)電源頻率的提高，同時電路中的寄生電感和寄生電容在高頻時產(chǎn)生嚴(yán)重的電壓尖峰和浪涌電流，如圖1所示。

    為了實現(xiàn)開關(guān)變換器的高頻化需要著重解決的問題是實現(xiàn)零電壓或零電流開關(guān)，以減小開關(guān)損耗，盡可能減小開關(guān)浪涌，為此先后出現(xiàn)了諧振變換器，但是諧振變換器是通過頻率調(diào)制的，為了在輸入電壓和負(fù)載變化范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓，必須要求很寬的開關(guān)頻率范圍，這就使得濾波器的優(yōu)化設(shè)計十分困難，使磁性元件的利用率減小，因此高頻開關(guān)變換器主要發(fā)展途徑是諧振型和PWM技術(shù)的結(jié)合，即軟開關(guān)PWM技術(shù)。利用諧振的形式使開關(guān)過程“軟化”，完成開關(guān)過渡之后，變換器按PWM型式運行，使環(huán)路能量比諧振變換器小得多，而開關(guān)損耗降低了，所以它是一種性能優(yōu)良的軟開關(guān)變換器，移相式零電壓軟開關(guān)電路就是其中一種。

2 移相式零電壓軟開關(guān)變換器的工作原理

    圖2為移相式零電壓軟開關(guān)變換器原理圖，圖中LR由兩部分組成，一是外加諧振電感；二是變壓器的漏感，CR由變壓器的寄生電容和外加電容組成。

    移相式零電壓軟開關(guān)管變換器中每只開關(guān)管具有相同寬度的驅(qū)動脈沖，通過移相錯位控制有源時間，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。當(dāng)一個開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器的初級電流給關(guān)斷的開關(guān)管的并聯(lián)電容充電，同時使同一橋臂即將開通的開關(guān)管的并聯(lián)電容放電，當(dāng)關(guān)斷的開關(guān)管并聯(lián)電容充到電源電壓時，即將開通的開關(guān)管反并聯(lián)二極管自然導(dǎo)通，這時開通開關(guān)管，則該管就是零電壓開通。而開關(guān)管在關(guān)斷時，由于它有并聯(lián)電容，這樣開關(guān)管是零電壓關(guān)斷，因此在這種移相式控制方式下，開關(guān)管是在零電壓下開關(guān)的，其驅(qū)動波形如圖3所示：

    圖中陰影部分為傳輸能量的有源時間，固定SA、SB的相位，移動SD、SC的相位，即可達(dá)到調(diào)整有源時間的目的，這樣SD（SC）開通時，SA（SB）未導(dǎo)通，沒有電流流過，SD（SC）沒有開通損耗，僅SA（SB）有；SD（SC）關(guān)斷時，SA（SB）未關(guān)斷，SA（SB）漏源極無電壓變化，沒有開通損耗，僅SD（SC）有。

3 移相式零電壓軟開關(guān)變換器電路的優(yōu)點

    移相式零電壓軟開關(guān)變換器電路是在吸收了傳統(tǒng)PWM變換器和諧振變換器的優(yōu)點，克服了它們的不足之后發(fā)展起來的一種新型控制方式，它有以下幾個優(yōu)點：

    （1）功率管實現(xiàn)軟開關(guān)，減小了開關(guān)損耗，因此開關(guān)頻率可以大大提高。由于功耗的減小，可以減小散熱器的體積，頻率的提高可以減小變壓器及濾波器的體積，有利于電源的小型化、輕量化。

    （2）功率管軟開關(guān)改善了導(dǎo)通和關(guān)斷時電壓波形，使開通和關(guān)斷沿的尖峰減小，這樣便減小了電磁干擾和射頻干擾，使得設(shè)備的電磁兼容設(shè)計壓力減小