100kHz/1000W高效全桥软开关稳压电源的试验数据与实测波形

南京航空航天大学严仰光（南京210016）摘要：用国产优质PQ50/50和四只低栅荷IRFP460LC、UC3875等，并在滞后臂增加辅助谐振网络，可制成廉价高效93.5％的100kHz、1000W移相控制ZVS全桥软开关电源。

实用的100kHz、1000W移相控制ZVS全桥软开关电源IC控制系统UC3875与外围电路见图1，驱动电路及RM8Z变压器绕组实际参数见图2，该稳压电源的主功率变换器在断开＋300V漏极电压、无反馈条件下实测控制板驱动电路输入脉冲波形（超前、滞后臂两组）见图3。

图3给出了在低压条件下（高压开关管断开＋300V不工作），实测的驱动电路输入脉冲波形：一是超前臂IC?8、9脚输出加到驱动电路基极的脉冲，二是滞后臂IC?13、14脚输出加到驱动电路基极的脉冲。它们分别是在两种不同的死区时间（延迟调节）下，各给出了两组驱动脉冲波形。图4则给出了在高压反馈条件下，即电源整机正常工作时，驱动电路实测的输入脉冲波形，均在IC控制板上测量加到互补对称驱动管基极上的、已经发生移相控制的激励电压脉冲，其中两个不同的移相量，分别标注在超前臂和

图1用UC3875等组成的1000W全桥软开关电源IC移相控制系统实际外围电路图

2SD667:VCBO=120V,VEBO=5V,IC=1A,PC=0.9W

ICBO=10μA,hFE=60～120,fT=140MHz

COB=12pF,TJ=150℃

2SB647:VCBO=－120V,VEBO=－5V,IC=－1A,PC=0.9W

ICBO=－10μA,hFE=60～320,fT=140MHz

COB=20pF,TJ=150℃

RM8Z?12:初始磁导率：2300μi±25％;饱和磁通密度：5100Gs；

电感因子AL值：1950nH/N2;

磁芯有效截面积：0.53AEcm2

磁芯体积尺寸：19.7mm×16.5mm×23.2mm

图2IC与驱动电路四对分立器件互补管及RM8Z磁芯

驱动变压器绕组实际参数示意图

管脚

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

VDC

4.98

4.83

2.61

2.99

1.08

4.84

2.41

6.99

7.04

15.04

管脚

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

VDC

15.03

0

6.95

6.94

2.41

3.92

3.58

0.68

0.75

0

滞后臂两组波形的对应相位关系图上。图中还给出了PWM脉宽调制的、两个不同的相应区间，为了便于观察，它们是在1000W电源处于半负载条件下测量的。

表1给出了在低压条件下，UC3875各脚直流工作电压测量值。

表1UC3875各脚直流工作电压测量值（V）

图3驱动电路的输入脉冲（在低压条件下测量）

图中R7、R15分别为IC7脚、15脚的对地电阻，可调。

图4加＋300高压与反馈条件下实测的驱动电路输入脉冲波形

图5用国产PQ50/50磁芯和IRFP460LC、辅助谐振网络等组成的主功率变换器电路

100kHz/1000W高效全桥软开关稳压电源的试验数据与实测波形

图61000W（48V、20A）全桥软开关电源的实测波形图

图71000W（±15V、30A）全桥软开关电源的实测波形图

1000W全桥软开关电源的主功率变压器高频磁芯，是采用北京798厂的国产优质品材料R2KB铁氧体磁芯PQ50/50。辅助谐振网络的磁芯也是用国产磁性材料。图5是用国产PQ50/50磁芯和IRFP460LC、辅助谐振网络等组成的主功率变换器电路。

现给出两组试验成功后的1000W（48V、20A）和1000W（±15V、30A）全桥软开关稳压电源的实测波形图。其中图6给出了四个波形图：1000W（48V、20A）软开关电源的原边绕组两端电压波形vAB、原边绕组电流波形ip、副边绕组电压波形vS、副边绕组电流波形is。图7则给出了六个波形图：全桥两臂中点分别对地的开关电压波形vA和vB、两臂下管的基极驱动电压波形（栅极?源极）vGS3和vGS4、原边绕组的电流波形ip、原边绕组两端的电压波形vAB。（注：波形上的杂波是由高频寄生振荡引起的，也与示波器探头接地点有关。）