移相控制芯片UC3879在金属热处理感应加热电源中的应用.docVIP

移相控制芯片UC3879在金属热处理感应加热电源中的应用 　　摘要:本课题主要以串联谐振型感应加热电源为研究对象,通过移相谐振全桥软开关控制器UC3879对逆变侧电源设计了零电压全桥移相控制电路。获得了与理论相吻合的PWM移相波形,实现了输出波形0°-180°范围的移相;通过实验分析,验证了参数设计的正确性,揭示了元件参数对移相控制的影响规律,并对振荡参数、死区时间等重要参数进行了优化设计。 　　Abstract: In this thesis,the series resonant induction heating power supply is mainly discussed. Adopting phase-shifting control chip UC3879,fu11-bridge zero-voltage-switching control circuit is designed in this paper. The phase-shifting PWM waveform,which is consistent with theoretical analysis,is obtained,and phase-shitting range from 0° to 180° degree is realized. Correctness of parameter design is verified through experimental analysis. Influence regularity of component on phase-shifting control is put forward. and some important parameters are optimized such as oscillation parameters and delay time. 　　关键词:感应加热;移相调功;软开关电源;UC3879;优化设计 　　Key words: induction heating;PS-PWM;FB-ZVS-PWM;UC3879;optimal design 　　中图分类号:TM924.5 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)24-0214-03 　　 　　0引言 　　感应加热技术是一种先进的加热技术,它具有传统加热方法所不具备的优点如:加热效率高、速度快、可控性好及易于实现自动化等,被广泛用于金属透热、热处理和焊接等工业生产过程中,成为了国民经济和社会生活中不可或缺的技术手段。随着感应热处理生产线自动化控制程度及对电源可靠性要求的提高,感应加热电源正向数字化、智能化控制方向发展。UC3879是一种能进行相位调制的PWM集成芯片,通过移相的开关方式改变半桥电路驱动脉冲电压,来控制全桥逆变器的开关管,从而改变其逆变器输出功率。普通PWM集成芯片(如SC3525)构成电源的开关频率与开关损耗成正函数关系,即其开关频率越高效率越低,而UC3879可在恒频脉宽调制时结合谐振过程实现高效率高性能的零电压开关,因而由其构成的全桥电路使开关电源微型化向前跨了一大步。 　　1全桥移零电压开关原理 　　感应加热电源逆变部分多采用零电压全桥移相变换电路拓扑结构,不仅能够获得较大的功率输出,且有利于与频率有关的器件如电感、电容的优化设计。其对PWM控制加以改进,采用方波移相控制以实现在功率器件切换段软开关换流。在全桥变换电路中,4个开关管在恒定的频率下持续运行,通过调节桥臂驱动脉冲的相位来调整功率输出。谐振产生在前后桥臂的2个功率开关切换的微小延迟时间(死区)内。谐振控制方式的全桥变换电路目前正是研究的热点。 　　感应加热典运逆变主电路采用H型全桥相移零电压开关结构,移相芯片选用UC3879,驱动部分采用日前较为成热的IR2110专用驱动芯片。软开关技术的应用在较大程度上解决了功率开关损耗过大的问题,并降低功率器件du/du和di/dt减少电磁干扰(EMI)和射频干扰((RFI),降低了逆变器的重量,频率提高,减小了电路中电感、电容的体积,输出纹波的降低,提高了功率密度和系统动态性能。 　　感应加热电源主电路主要分为整流,滤波,逆变三个部分。其中逆变侧部分Q1~Q4为功率MOSFET开关管,分为超前桥臂(左半桥)和滞后桥臂(右半桥)。电路零电压开关依靠功率开关管反并联的二极管(VD1～VD4)的导通实现功率器件零电压开通,通过功率管谐振电容C的充电过程实现功率器件的零电压关断。在全桥相移零压开关变换器中,开关管的导通关断时间恒定。导通顺序为Q1-Q4-Q2-Q3同一桥臂的开关管为反相导通。对角管导通具有相移,从而使共同导通时间随相移的变化而变化。由于开关管存在关断