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单电感电流连续型推挽类拓扑的推衍和特性研究

2019-08-03 07:27:45      点击:
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根据蓄电池电压Ubat与母线电压Ubus的大小关系,可将PCU分成Ubat>Ubus、Ubat>Ubus或Ubat<Ubus和Ubat<Ubus3种。在Ubat>Ubus的PCU中,BDR为降压变换器,BCR为升压变换器;在Ubat<=>Ubus的PCU中,BDR、BCR均为升降压变换器;在Ubat<Ubus的PCU中,BDR为升压变换器,BCR为降压变换器。本文研究的推挽类拓扑属于升压变换器,根据PCU系统中母线侧电流为低纹波的要求,输入电流为低纹波的拓扑适于在Ubat>Ubus的PCU中用作BCR,输出电流为低纹波的拓扑适于在Ubat<Ubus的PCU中用作BDR。

以42V母线为例,对适用于BDR、BCR的推挽类拓扑的特性分别进行比较,如表1、2所示。由于Smart类变换器的占空比d'范围为0~1,Weinberg类变换器的占空比D范围为0~0.5,因此适用于BDR的推挽类拓扑有最低蓄电池电压的限制,适用于BCR的推挽类拓扑有最高蓄电池电压的限制。从表中可以发现,Weinberg类变换器无论在器件数量还是驱动方式方面均优于Smart类变换器,再加上之前提到的关于Smart变换器控制上的劣势,因此Weinberg类变换器在航天领域的应用前景更为广阔。

相比于后3类推挽单元的拓扑族,I类推挽单元拓扑族50%以上的功率直接通过变压器副边中抽传递至负载而不经过变换器,因此损耗较小,效率略高。

对于BDR应用场合,拓扑II-B、III-B、IV-B无法实现母线侧电流低纹波,因此均不适用作BDR。由表1可知:

1)拓扑III-A的输入电流脉动幅度为所有变换器中最小,有利于减小滤波器体积。

2)拓扑IV-A的开关管Q1、Q2电压应力最小,易于选型。

3)拓扑I-B和I-C比其他几种拓扑少用一只MOS管,从结构上看更为简单,并且MOS管均为对地管,易于驱动。拓扑I-C比I-B多使用一只二极管,但是减小了Q1、Q2的电压应力,且流过二极管的电流为原来的一半;