[基本电路]Pull-push的缺点的改进-一种Boost类型的Push-Pull电路

[基本电路]Pull-push的缺点的改进-一种Boost类型的Push-Pull电路[基本电路]Pull-push的缺点的改进-一种Boost类型的Push-Pull电路摘要：针对传统Push-Pull电路的缺点，提出了一种输入电流连续，变压器变比更小，简化缓冲电路的Push-Pull电路。一．传统的Push-Pull电路的工作及其特点图1传统的Push-Pull电路传统的Push-Pull电路（如图1所示）中，功率开关管T1和T2轮流导通，将电池能量通过变压器传输到副边的直流电容C上。由于T1和T2轮流导通，其占空比D必须小于0.5，这带来了电池电流断续的问题，电池的纹波电流很大，从而减小电池的寿命。如图2中所示，其中is是电池电流（4KW负载），它是断续的，最大纹波为25.78A；当然，电感电流连续。图2传统的Push-Pull电路仿真波形再来看传统的Push-Pull电路的输入输出电压函数：Vo=2NDVin(1)式中：N----变压器变比；D----开关管占空比（D由式(1)可见，传统的Push-Pull电路是Buck类型的，当输出电压要大于输入电压时，变压器变比N一定要大于1。而变压器的变比越大，所要求的成本也会更高。因此，传统的Push-Pull电路存在以下主要缺点：1．输入电流断续带来的电池电流纹波过大，造成了电池寿命缩短；2．变压器变比偏大，成本和损耗增加；为此，以下提出了一种新型的Push-Pull电路，克服了上述缺点。二．新型Push-Pull电路图3新型Push-Pull电路图3是所提出的新型Push-Pull电路，它在结构上与图1传统Push-Pull电路的区别仅在于将滤波电感从变压器副边整流二极管后侧移到了变压器原边电池输入侧，但它的工作原理和特点则与传统Push-Pull电路大相径庭。以下详细阐述之。图4新型Push-Pull电路各工作阶段波形图5-a图5-b1图5-b2图5-c新型Push-Pull电路各工作阶段（如图4和图5所示）1．T0---T1阶段功率管T1&T2同时导通，电池给电感L充电（波形如图4），电流路径如图5-a。这个阶段，由于流过绕组wind1和wind3的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁势互相抵消，因此变压器原边绕组相当于短路。此时，电感L两端电压就是电池电压。即：Vin=L*(di/dt)（2）2．T1----T2阶段功率管T1仍然导通，但功率管T2关断。电感L放电（波形如图4），电流路径如图5-b1。这个阶段，变压器绕组wind1和wind2互相耦合，电感和电池中的能量通过变压器转移给直流电容和负载。将变压器的副边电路简化，可以得到这个阶段的等效电路如图5-b2所示。此时，变压器绕组wind1两端电压为NVo。因此，电感L两端电压为：Vo/N—Vin=L*(di/dt)(3)3．T2----T3阶段功率管T1&T2重新同时导通，电池给电感L充电，电路状态与T0----T1阶段一样。不再赘述。4．T3----T4阶段功率管T2仍然导通，功率管T1关断。电感L放电（波形如图4），电流路径如图5-c。这个阶段同T1----T2阶段工作类似，也不再详述。根据式（2）和式(3)，并定义T0—T1阶段持续时间为DT（如图4），可以推导得到该Push-Pull电路的输入输出电压关系式为：Vo=N*Vin/(1-D)(4)从式(4)可见，该Push-Pull电路是Boost类型的。与式(1)传统Push-Pull电路相比，新型Push-Pull电路具有以下特点：1．电池电流连续，且电流纹波小，因为电感电流就是输入电流。2．变压器变比更小，因为电路本身具有升压功能。对这样一个新型Push-Pull电路（带4KW负载）进行仿真，得到的波形如图6所示。其中，图6-a是启动过程的输出电压和电池电流波形，图6-b是稳态时的展开图。由图6可见，电池电流连续，且纹波电流小，只有5.48A，与图2的纹波电流25.78A相比，大大减小。图6-a新型Push-Pull电路启动波形图6-b新型Push-Pull电路稳态波形将新型Push-Pull电路应用于双Bus电压输出，得到的完整的电路如图7所示。而图8为一现有的Push-Pull电路。比较两者可见，由于新型Push-Pull电路在变压器副边不存在续流电感，因此可以将副边的Subber电路去掉，见Dr.罗“引入变压器提高Push-Pull电路的效率”一文。而图8传统的Push-Pull电路中变压器原边和副边的开关管侧都需要Snubber电路，成本和效率都较差。因此，新型的Push-Pull电路存在技术上的优势。图8传统的输出双Bus电压Push-Pull电路三．结论本文提出了一种新型的Push-Pull电路，与传统的Push-Pull电路相比，具有以下优点：1．由于电感直接接在电池侧，因此电池电流连续，电流纹波小，提高了电池寿命；2．由于电路为Boost工作模式，变压器变比可以更小，从而减小漏感；3．由于变压器副边无续流电感，副边的缓冲电路可以省略，从而降低了成本；4．由于Push-Pull电感接在前侧，通过合理设计PFC电感，两者电感可以共用一个。阅读全文(306)|回复(0)|引用(0)