一种基于PWM软开关模式的开关电源设计方案

　　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。

　　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5 超前桥臂开关管驱动电压与管压降波形图

　　图6 滞后桥臂开关管驱动电压与电流波形图

　　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是滞后桥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。

　　图7 滞后桥臂开关管VT3和VT4实现ZCS关断

　　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8 Uab的波形

　　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。

　　图9 Ucb的波形

　　从上图可以看出，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。

　　综上所述，我们能够发现，采用UC3875作为核心控制器件的好处是结构简单、性能可靠。并且主电路的开关管全部实现了软开关，同时还避免了ZVS以及ZCS模式当中常见的一些错误。能够显着的减少在开关过程当中开关管发生的损耗，进而提高开关频率，减少电源的体积并减轻重量。