单电感电流连续型推挽类拓扑的推衍和特性研究
2.4IV类推挽单元的拓扑族
依照III类推挽单元拓扑族的推导方法同样可以得到拓扑IV-A和IV-B,分别如图8(a)、(b)所示。拓扑IV-A的控制思想与拓扑II-A相同[15]。该拓扑只有当N=1时输出电流为低纹波,此时输入电流呈脉冲状,且高值为1.5iL,低值为0.5iL。其输入输出电压关系为Uout/Uin=1+2d'。
拓扑IV-B的控制思想与拓扑I-B、I-C相同。该拓扑输入电流为低纹波;为满足稳态时一个等效开关周期内的电感电流正向变化量与负向变化量相等,需满足N=1。此时输出电流高值为iL,低值为iL/3,输入输出电压关系满足Uout/Uin=1/(1−4d/3)。
3Smart类和Weinberg类拓扑族根据拓扑结构以及控制方式的不同,将以上分析的拓扑分成两类——Smart类和Weinberg类。本文介绍的所有拓扑中I-A、II-A、III-A、IV-A属于Smart类拓扑,I-B、I-C、II-B、III-B、IV-B属于Weinberg类拓扑。
Smart类拓扑由Buck单元和推挽单元两部分级联而成,Buck电路的开关管通过脉宽调制控制输出电压,推挽电路开关管的占空比固定为0.5,且相位相差180°。实际上由于Q1、Q2的控制脉冲的占空比不可能恰好为0.5,输出电流会出现凹陷,输出纹波将增大,并且开关管数量较多,功率密度比较低。近年来Smart类拓扑在航天领域已很少使用。
Weinberg类拓扑由电感和推挽单元两部分构成,通过调节推挽电路开关管的占空比控制输出电压。由于此类拓扑具有效率高、输入输出电流连续以及偏磁现象不严重等优点,因而广泛应用于卫星电源中。Weinberg类拓扑中由于变压器漏感的存在,拓扑I-B、I-C的低纹波电流存在电流尖峰,且尖峰的幅值、宽度与漏感值成正比,而拓扑II-B、III-B、IV-B则不存在电流尖峰,这是由于其低纹波电流为电感电流。
4推挽类拓扑在PCU系统中的应用