移相全桥调试方法.pdf

华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书
实验三十八移相全桥零电压开关电路实验

（电力电子学—检测技术综合实验）

一、实验原理

1．移相全桥零电压开关电路结构
移相全桥电路是一种软开关电路。移相全桥电路的基本电路如图38-1所示。该变换
器由四个开关管组成全桥电路，特点是利用变压器原边漏感（或原边串联电感Lr）和开
关管的寄生电容来实现零电压开关ZVS，从而有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声，
减少了器件开关过程中产生的电磁干扰。

C3
S1C1S3

S2
C2S4
C4
Lr

DR1

Lf
C
fRL

DR2

图38-1移相全桥零电压开关变换器结构
其中的S1，S2称为领先桥臂，其导通利用变压器漏感和滤波电感的能量，滤波电
感一般臂变压器漏感大得多，较容易实现零电压开关。S3和S4组成滞后桥臂，其开通
仅能利用变压器漏感和谐振电感获得能量。
电路中开关器件的控制波形采用恒频移相控制方式，每对桥臂的两个开关器件成
180°互补导通，而通过改变不同桥臂之间对角开关管的驱动信号移相角α的大小来实
现输出电压的调节。当α＝180°时，S1和S3或S2和S4同时导通，输出电压为零；
当α＝0°时，S1和S4或S2和S3同时导通，输出电压达到最大值。

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图38-2移相全桥零电压开关电路的控制驱动信号

2.控制电路核心——UC3875芯片的工作原理简介
(1)芯片电路图和引脚

图38-3UC3875的内部结构图

UC3875芯片是美国UNITRODE公司生产的移相式PWM控制集成电路,其核心是
相位调制器，其A输出信号与B输出信号反相，C输出信号与D输出信号反相，A、C

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输出信号的相位移和B、D输出信号相位移相同。该电路中具有独立的过电流保护，欠
电压封锁电路。A/B、C/D两对半桥都有可以单独调整死区时间。集成电路还内置带宽超
过7MHz的误差放大器，一个5V基准源，软启动，斜坡电压发生器和斜率补偿电路。

图38-4移相控制器UC3875引脚图

(2)UC3875引脚和控制电路设计说明

1脚：5V参考电压输出；
2脚：内部误差放大器的输出端，该引脚输出低于1V时，驱动信号的移相脚强制设
置为0o；
3脚：运放反向输入端(-),接变换器输出电压作为反馈，2脚与3脚之间接电容和电
阻,形成闭环PI调节器，稳定输出电压；
4脚：运放同向输入端(+),接入给定电压信号,以控制输出电压大小；
5脚：电流检测,可实现过电流保护，芯片内部有一个电流比较器该引脚输入电压超
过2.5V,UC3875自动封锁所有输出引脚，四路输出全部输出低电平;
6脚：软起动，芯片内部在上电后用9uA恒流源给其充电，可接入一个电容，开机
自动充电到4.8V，实现变换器的软启动;
7脚：C/D两功率管的延迟，设置滞后桥臂的死区时间，并联接入电容电阻到地：

RTVth=−delayDS/(62.5e12)
15脚：A/B两功率管的延迟信号,设置滞后桥臂的死区时间，用法同7号脚；
16脚：开关频率设置端，并联接入电容、电阻到地，开关频率公式f=4/RC。

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(3)利用UC3875进行保护电路设计

UC3875内部集成比较器（图38-3的左下角部分）可用来封锁脉冲，即5脚输入超
过2.5V时，自动封锁所有脉冲驱动，故可利用该特性设计变换器的保护电路。利用电流、
电压传感器检测变换器的输出，设计成保护动作值，当该检测值超过2.5V时关断所有主
电路开关元件。实验装置的三相桥实验模块采用IPM智能模块（具有6个开关元件共3
个桥臂，设计中只需让两个桥臂的四个开关元件工作即可），该模块具有输出过流保护，
控制电源欠压保护，IPM错误保护等。利用IPM送来的保护信号，以及传感器检测电路
送来的信号可以实施各种保护：
输出过流保护使用电流传感器检测输出电流，该信号与LM311预置的门槛电压进
行比较，过流则LM311输出高电平信号；
控制电源欠压保护，由于UC3875自带欠压封锁功能，控制电源欠压保护不需要过
多设计。UC3875的11脚接控制电源即可；

IPM内部有多种故障检测电路，出现故障时，IPM的Fo经过光耦输出低电平，所

以Fo经一个非门后形成保护电路的逻辑信号。
3、采用UC3875的控制电路图
见本实验附录图。

4、变压器原边串联谐振电感的设计原则
参见附录一的参考文献。

二