基于UC38 75的ZVZCS PWM软开关直流电源的研制

3 仿真与实验结果分析
PSpice是一款功能强大的电路分析软件，对开关频率70kHz的ZVZCS软开关电源的仿真是在PSpice9．1平台上进行的。
实验样机的主回路结构采用图1所示的电路拓扑，阻断二极管采用超快恢复大功率二极管RHRG30120，其反向恢复时间在100ns以内，满足70kHz开关频率的要求。开关管MOSFET采用IXYS公司的IXFK24N100开关管，这种型号MOS管自身反并有超快恢复二极管，其反向恢复时间约250ns，因此主回路中超前桥臂无需另外再接反并超快恢复二极管，VD1、VD2就利用开关管自身的反并二极管已满足要求，C1、C2利用开关管的结电容，其容值大约为8．2nF。根据实验样机的要求以及相关计算，制作主变压器时，原、副边变比选为1：2．6，主变压器的设计采用了AP法，结合实际制作过程中的反复实验，最后选择型号为EE55的软磁铁氧体磁心作为主变压器的磁心，原边10匝，副边26匝，导线均为多股漆包线，绕制方式：最里层副边13匝、中间层原边10匝、最外层副边13匝，变压器原边电感222μH、漏感1．8μH，副边电感1490μH、漏感9．2μH。副边输出电感的设计同样采用AP法，铁心采用EI型的软磁铁氧体，多股导线并绕。
图5是超前桥臂开关管驱动电压与管压降波形图，(a)为仿真波形、(b)为实验波形，可见超前臂开关管完全实现了ZVS开通，VT1、VT2关断时是依赖其自身很小的结电容来实现的，从图中可以看出，关断时也基本实现了ZVS关断。

图6是滞后桥臂开关管驱动电压与电流波形图，(a)为仿真波形、(b)为实验波形；图7是滞后臂开关管管压降与电流波形图，(a)为仿真波形、(b)为实验波形，从图6、图7可以看出滞后臂开关管VT3、VT4很好地实现了ZCS关断，关断时开关管电流已经为零；滞后臂开关管完全开通之前，开关管电流也几乎为零，基本实现了ZCS开通。而且滞后桥臂开关管VT3、VT4可以在很大负载范围内实现ZCS开关。
图8是两桥臂中点之间的电压Uab的波形图，(a)为仿真波形、(b)为实验波形。图9是阻断电容Cb上的电压U曲波形，(a)为仿真波形、(b)为实验波形。从图上可以看出，由于有Ucb的存在，Uab不是一个方波。当Uab=0时，阻断电容Cb上的电压Ucb使原边电流ip逐渐减小到零，由于阻断二极管的阻断作用，ip不能反向流动，从而实现了滞后桥臂的ZCS开关。

4 结论
本文在介绍了移相谐振控制芯片UC3875的工作特点并详细分析了采用串联阻断二极管的移相式ZVZCS PWM软开关工作特性的基础上，设计了一台1．2kW、开关频率70kHz的全桥软开关直流电源，并应用PSpice软件进行了仿真，实验结果与仿真结果基本符合。实验表明以UC3875为核心的控制部分结构简单可靠，电源主电路开关管均实现了软开关，并克服了单纯的ZVS或ZCS软开关模式的缺点，可有效减小开关管开关过程引起的损耗，有利于提高电源开关频率，减小电源体积和重量。