專利名稱：一種相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置。該裝置適用于各種類型的相移諧振控制器，特別是一種用于完善全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器UC3879的關(guān)斷控制功能的控制裝置。
目前相移諧振控制器有很多種類型，其中UC3879芯片是美國Unitrode公司生產(chǎn)的全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器，其輸出電流能力達(dá)100mA，工作較為穩(wěn)定。UC3879具有CS(Current Sence)引腳，該引腳是芯片內(nèi)部兩個過流比較器的同相輸入端，這兩個比較器的參考值分別是2.0V和2.5V。當(dāng)CS引腳電壓超過2.0V，并且誤差放大器的輸出電壓超過鋸齒波電壓輸入時，過流限制比較器會逐波檢測并限制相移角度；當(dāng)該引腳電壓超過2.5V時，過流鎖存器動作，導(dǎo)致UC3879輸出關(guān)閉；當(dāng)一個高于2.5V的恒定電壓加在CS端，UC3879的輸出就會關(guān)閉并保持；當(dāng)該電壓低于2.5V后，其緩啟動端SS(Soft Start)電壓開始上升，然后PWM(脈沖寬度調(diào)制)輸出相移從零度開始建立。使用UC3879芯片時，將CS端連接到主功率變換電路的電流采樣電路，當(dāng)主電路發(fā)生輸出過流、短路、過熱、過壓等故障時，電流采樣電路產(chǎn)生一個高于2.5V的電壓輸入到CS引腳，封鎖UC3879的PWM輸出信號，關(guān)閉主功率電路的開關(guān)管。
相移諧振全橋開關(guān)變換電路如圖2所示。UC3879具有四個輸出引腳OUTA(13腳)、OUTB(12腳)、OUTC(8腳)和OUTD(7腳)，這四個引腳分別驅(qū)動功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3和Q4。功率開關(guān)管Q1和Q2為領(lǐng)先橋臂，Q3和Q4為滯后橋臂。當(dāng)電路正常工作時，在一個周期內(nèi)，Q1與Q4共同導(dǎo)通占空時間后，Q1首先關(guān)斷，經(jīng)過輸出電感與功率開關(guān)管結(jié)電容電路諧振后，Q2零電壓導(dǎo)通，然后Q2與Q4形成環(huán)流，使變壓器原邊的電壓箝位為零，經(jīng)過一定時間后，Q4關(guān)斷，Q3開通，變壓器原邊能量由Q2和Q3共同傳遞到副邊；在下半個周期，功率開關(guān)管也遵循類似的順序。為了使滯后橋臂Q3和Q4在負(fù)載較輕時就達(dá)到諧振，主變壓器的漏感一般較大，或者另外串聯(lián)一個電感。根據(jù)電感貯能公式w=12Li2]]>電感的貯能與電感量和勵磁電流平方的乘積成正比，當(dāng)變壓器導(dǎo)通時間增加時，通過原邊電感的勵磁電流也隨之增加，電感中就會貯存較大的能量。如果采用通常的控制方式，即直接用相移諧振控制器來驅(qū)動功率開關(guān)管，當(dāng)在較大占空比時一起關(guān)斷Q1與Q4(或Q2與Q3)，由于變壓器原邊電感貯存的較大能量無法正常釋放，使得相移諧振開關(guān)變換電路功率開關(guān)管承受的電應(yīng)力大大超過普通硬開關(guān)變換電路功率開關(guān)管承受的應(yīng)力，這種情況更容易導(dǎo)致相移諧振開關(guān)變換電路功率開關(guān)管由于dv/dt超過允許值而損壞，或者是與功率開關(guān)管反向并聯(lián)的二極管由于di/dt超過允許值而損壞。
本實(shí)用新型的目的是提供一種相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置，使相移諧振開關(guān)變換電路關(guān)閉時，能有效地減小變壓器原邊電感貯存的能量，防止功率開關(guān)管和與之反向并聯(lián)的二極管由于過應(yīng)力而損壞。
本實(shí)用新型提出了一種相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置，該裝置包括全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器UC3879，反向器N2，二極管D1和由電阻R1、R2、R3，電容C1及運(yùn)算放大器N1組成的積分器，所述積分器中電阻R3與電容C1并聯(lián)跨接在運(yùn)算放大器N1的正向輸入端和輸出端之間；電阻R1的一端連接到運(yùn)算放大器N1的正向輸入端，另一端為輸入端Va；電阻R2一端連接到運(yùn)算放大器N1的反向輸入端，另一端為輸入端Vb。其特征在于所述二極管D1的陽極與UC3879的COMP端(2腳)相連接，陰極與所述積分器的輸出端相連；所述反相器N2的輸出端與UC3879的CS端(4腳)相連，其輸入端接所述積分器的輸出端；所述積分器的輸入端Va為參考電壓輸入端，另一輸入端Vb作為關(guān)機(jī)信號的輸入端；所述全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器UC3879的13腳、12腳、8腳和7腳為其驅(qū)動輸出引腳，用來控制相移諧振開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管。
本實(shí)用新型在UC3879的COMP端通過二極管正向連接到積分器的輸出端，所述積分器將輸入關(guān)機(jī)信號的跳變轉(zhuǎn)化為隨時間線性減小的電壓輸出，因?yàn)閁C3879的PWM(脈沖寬度調(diào)制)輸出受此電壓控制，所以其有效占空比逐波減小，從而減小了相移諧振開關(guān)變換電路中變壓器原邊電感貯存的能量，使得功率開關(guān)管和與之反向并聯(lián)的二極管承受的電應(yīng)力減小，有效地防止功率開關(guān)管和二極管的損壞，同時又不影響UC3879的正常工作。本實(shí)用新型不但可以用于完善UC3879的關(guān)斷控制功能，還可以廣泛用于對其它相移諧振控制器以及全橋變換電路控制器關(guān)斷控制功能的改進(jìn)。
下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本實(shí)用新型相移諧振開關(guān)變換電路控制裝置的原理圖。
圖2是本實(shí)用新型相移諧振開關(guān)變換電路控制裝置的控制對象——相移諧振變換電路的原理圖。
圖3是本實(shí)用新型相移諧振開關(guān)變換電路控制裝置的工作時序圖。
圖4是本實(shí)用新型相移諧振開關(guān)變換電路控制裝置所應(yīng)用的ZV/ZCS軟開關(guān)相移諧振變換電路的原理圖。
圖1所描述的裝置中包括一個具有正向輸入端、反向輸入端以及輸出端的運(yùn)算放大器N1，該運(yùn)算放大器N1為普通運(yùn)算放大器，按通常的方式與電源和系統(tǒng)地線相連接；該電路還包括一個二極管D1，此二極管為開關(guān)二極管；該電路還包括一個反向器N2，此反向器既可以用普通運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，也可以用分離器件電路實(shí)現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用時反向器N2的邏輯翻轉(zhuǎn)電平要滿足UC3879過流限制比較器參考閾值，即2.5V。
該裝置是這樣工作的結(jié)合圖1、圖2、圖3，參考電壓接入積分器的Va端，來自于主功率變換電路的電流采樣電路的關(guān)機(jī)信號接入積分器的Vb端。電路正常工作時的，關(guān)機(jī)信號為零電平，積分器輸出高電平。當(dāng)發(fā)生異?，F(xiàn)象需要緊急關(guān)閉主電路時，電流采樣電路輸出的關(guān)機(jī)信號由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，如圖3b所示，此時關(guān)機(jī)信號高于參考電壓，積分器輸出端的電平線性下降，其下降的斜率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況通過調(diào)整電阻R1和電容C1的時間常數(shù)來確定。由于UC3879的COMP端通過二極管D1正向連接到積分器的輸出端，所以COMP端的電平也隨之線性下降，從而使得UC3879的PWM(脈沖寬度調(diào)制)輸出有效占空比受控地由寬脈沖逐波減小。當(dāng)積分器的輸出降低到零電平時，COMP端的電平也被拉低為零(COMP端的波形變化如圖3b所示),UC3879的PWM輸出移相角為180度，有效占空比為零。由于UC3879的PWM輸出端OUTA、OUTB、OUTC和OUTD分別與圖2所示的相移諧振開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3和Q4相連，所以此時輸入到功率二極管的控制電壓為零電平，主電路已經(jīng)關(guān)閉，同時積分器的輸出通過反相器N2使UC3879的CS端電平拉高(如圖3b所示)超過2.5V,UC3879輸出關(guān)閉。綜上所述，當(dāng)主電路關(guān)閉時，UC3879的PWM輸出有效占空比由寬逐波減小到零，有效地減小了相移諧振開關(guān)變換電路中變壓器原邊電感貯存的能量，使得功率開關(guān)管和與之反向并聯(lián)的二極管承受的電應(yīng)力減小，防止了功率開關(guān)管和二極管的損壞。當(dāng)故障現(xiàn)象消除后需要重新開機(jī)時，關(guān)機(jī)信號由高電平變?yōu)榱汶娖剑e分器輸出電壓重新線性上升為高電平，COMP端的電平也隨之線性上升為高電平，積分器的輸出通過反相器N2使CS端電壓下降為零，此時UC3879利用內(nèi)部自身緩啟動電路建立輸出。開機(jī)時關(guān)機(jī)信號、COMP端信號及CS端信號的工作時序與關(guān)機(jī)時的工作時序剛好相反，如圖3a所示。圖1中所示二極管D1起隔離作用當(dāng)電路正常工作時，積分器輸出為高電平，二極管D1反向截止，COMP端電平只與UC3879的誤差放大器輸入有關(guān)，而不受積分器輸出的控制；電阻R是UC3879誤差放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)。
圖4所示為ZV/ZCS軟開關(guān)相移諧振開關(guān)變換電路，其四個功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3和Q4的工作時序與圖2所示電路中的功率管開關(guān)管工作時序完全相同，只是在領(lǐng)先橋臂的一個功率開關(guān)管Q1或Q2關(guān)斷后，利用諧振電容C1兩端的反向電壓使變壓器原邊的環(huán)路電流回零，然后利用二極管D1和D2阻斷電流反向增加，保證滯后橋臂Q3和Q4實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)流關(guān)斷。如果不利用本實(shí)用新型所示裝置，當(dāng)UC3879在輸出有效占空比寬而突然關(guān)閉四個功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4時，不僅Q1、Q2、Q3、Q4時會承受過高的電應(yīng)力而損壞，而且D1或D2的兩端也將承受很高的電壓尖峰導(dǎo)致其擊穿損壞。采用本實(shí)用新型所示裝置后，當(dāng)電路出現(xiàn)故障需要關(guān)閉時，UC3879的輸出只能在其輸出有效脈沖寬度逐漸減小到零時才關(guān)閉，有效地減小了變壓器原邊電感貯存的能量，功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4承受的電應(yīng)力較小，從而有效地防止了功率開關(guān)管和與之反向并聯(lián)的二極管的損壞，同時也防止D1和D2兩端出現(xiàn)過高的電壓尖峰。由于D1和D2承受的峰值電壓減小，因此D1和D2可以采用額定電壓較低的二極管。
權(quán)利要求1．一種相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置，該裝置包括全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器UC3879，反向器N2，二極管D1和由電阻R1、R2、R3，電容C1及運(yùn)算放大器N1組成的積分器，所述積分器中電阻R3與電容C1并聯(lián)跨接在運(yùn)算放大器N1的正向輸入端和輸出端之間；電阻R1的一端連接到運(yùn)算放大器N1的正向輸入端，另一端為輸入端Va；電阻R2一端連接到運(yùn)算放大器N1的反向輸入端，另一端為輸入端Vb。其特征在于所述二極管D1的陽極與UC3879的COMP端(2腳)相連接，陰極與所述積分器的輸出端相連；所述反相器N2的輸出端與UC3879的CS端(4腳)相連，其輸入端接所述積分器的輸出端；所述積分器的輸入端Va為參考電壓輸入端，另一輸入端Vb作為關(guān)機(jī)信號的輸入端；所述全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器UC3879的13腳、12腳、8腳和7腳為其驅(qū)動輸出引腳，用來控制相移諧振開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置，其特征在于反向器N2可以用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置，其特征在于反向器N2還可以用分離器件電路實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種相移諧振開關(guān)變換電路的控制裝置,該裝置由全橋相移諧振開關(guān)變換電路控制器UC3879、反向器、二極管及積分器組成。積分器用于控制UC3879的PWM輸出的有效占空比,從而減小變壓器原邊電感貯存的能量,有效地防止功率開關(guān)管和與之反向并聯(lián)的二極管由于承受較高的電應(yīng)力而造成的損壞,同時又不影響UC3879的正常工作。本實(shí)用新型不但可以用于完善UC3879的關(guān)斷控制功能,還可以廣泛用于對其它相移諧振控制器以及全橋變換電路控制器關(guān)斷控制功能的改進(jìn)。
文檔編號H03K17/00GK2457793SQ0024994
公開日2001年10月31日 申請日期2000年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月3日
發(fā)明者武士越, 崔萬恒, 甘旭 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司