Konwerter push-pull - Push–pull converter

Konwerter push-pull (+ 12V → ± 18V; 50W) jako moduł zalewany . ① transformator ; Kondensatory elektrolityczne ② i ③ montowane pionowo i poziomo; ④ dyskretna płytka drukowana w technologii przewlekanej

Konwerter push-pull jest rodzajem DC-to-DC , a konwerter przełączania wykorzystującym transformator do zmiany napięcia z zasilacza DC. Cechą wyróżniającą przekształtnik przeciwsobny jest to, że po stronie pierwotnej transformatora prąd z linii wejściowej jest zasilany parami tranzystorów w symetrycznym układzie przeciwsobnym . Tranzystory są naprzemiennie włączane i wyłączane, okresowo odwracając prąd w transformatorze. Dlatego prąd jest pobierany z linii podczas obu połówek cyklu przełączania. Kontrastuje to z przetwornicami typu buck-boost , w których prąd wejściowy jest dostarczany przez pojedynczy tranzystor, który jest włączany i wyłączany, więc prąd jest pobierany z linii tylko w połowie cyklu przełączania. W drugiej połowie moc wyjściowa jest dostarczana przez energię zmagazynowaną w cewkach lub kondensatorach w zasilaczu. Przetwornice push-pull mają stabilniejszy prąd wejściowy, wytwarzają mniej szumów na linii wejściowej i są bardziej wydajne w zastosowaniach o większej mocy.

Działanie obwodu

Schemat obwodu konwertera z pełnym mostkiem

Schemat koncepcyjny konwertera pełno-mostkowego. To nie jest konwerter typu push-pull z gwintem centralnym lub dzielonym.

U góry: Przedstawiony prosty obwód falownika z przełącznikiem elektromechanicznym
i automatycznym równoważnym
urządzeniem do automatycznego przełączania z dwoma tranzystorami i automatycznym transformatorem z dzielonym uzwojeniem zamiast przełącznika mechanicznego.

Termin push-pull jest czasami używany w odniesieniu do dowolnego przekształtnika z dwukierunkowym wzbudzeniem transformatora. Na przykład w przetwornicy z pełnym mostkiem przełączniki (połączone jako mostek H ) zmieniają napięcie po stronie zasilania transformatora, powodując, że transformator działa tak, jak w przypadku zasilania prądem przemiennym i wytwarzają napięcie po jego stronie wyjściowej. . Jednak termin push-pull częściej odnosi się do topologii z dwoma przełącznikami z podzielonym uzwojeniem pierwotnym.

W każdym przypadku wyjście jest następnie prostowane i wysyłane do obciążenia. Kondensatory są często dołączane na wyjściu, aby odfiltrować szum przełączania.

W praktyce konieczne jest pozostawienie niewielkiej przerwy między zasilaniem transformatora w jedną stronę, a zasilaniem w drugą: „przełączniki” to zwykle pary tranzystorów (lub podobne urządzenia), w przypadku których oba tranzystory w parze przełączałyby się tam jednocześnie grozi przerwanie zasilania. Dlatego trzeba trochę poczekać, aby uniknąć tego problemu. Ten czas oczekiwania nazywa się „czasem martwym” i jest konieczny, aby uniknąć przebicia tranzystora.

Tranzystory

Można stosować tranzystory mocy typu N i P. Tranzystory MOSFET mocy są często wybierane do tej roli ze względu na ich zdolność przełączania wysokiego prądu i z natury niską rezystancję włączenia. Bramki lub podstawy tranzystorów mocy są połączone przez rezystor z jednym z napięć zasilania. Tranzystor typu P służy do podnoszenia bramki tranzystora mocy typu N ( wspólne źródło ), a tranzystor typu N służy do obniżania bramki tranzystora mocy typu P.

Alternatywnie, wszystkie tranzystory mocy mogą być typu N, które zapewniają około trzykrotnie większe wzmocnienie niż ich odpowiedniki typu P. W tej alternatywie tranzystor typu N używany zamiast typu P musi być sterowany w następujący sposób: napięcie jest wzmacniane przez jeden tranzystor typu P i jeden tranzystor typu N w konfiguracji wspólnej bazy do szyny-szyny amplituda. Następnie tranzystor mocy jest sterowany w konfiguracji wspólnego drenu w celu wzmocnienia prądu.

W zastosowaniach o wysokiej częstotliwości oba tranzystory są sterowane wspólnym źródłem .

Działanie obwodu oznacza, że ​​oba tranzystory faktycznie pchają, a wyciąganie odbywa się ogólnie przez filtr dolnoprzepustowy oraz przez środkowy zaczep transformatora w zastosowaniu konwertera. Ale ponieważ tranzystory pchają naprzemiennie, urządzenie nazywa się konwerterem przeciwsobnym.

wyczucie czasu

Jeśli oba tranzystory są włączone, następuje zwarcie. Z drugiej strony, jeśli oba tranzystory są w stanie wyłączenia, pojawiają się piki wysokiego napięcia z powodu wstecznej EMF.

Jeśli sterownik tranzystorów jest wystarczająco mocny i szybki, tylna siła elektromagnetyczna nie ma czasu na naładowanie pojemności uzwojeń i diody korpusu tranzystorów MOSFET do wysokich napięć.

Jeśli używany jest mikrokontroler, można go użyć do pomiaru napięcia szczytowego i cyfrowej regulacji taktowania tranzystorów, tak aby szczyt tylko się pojawił. Jest to szczególnie przydatne, gdy tranzystory startują z zimna bez szczytów i znajdują się w fazie rozruchu.

Cykl zaczyna się bez napięcia i bez prądu. Następnie włącza się jeden tranzystor, do pierwotnego przykładane jest stałe napięcie, prąd rośnie liniowo, aw obwodzie wtórnym indukowane jest stałe napięcie. Po pewnym czasie T tranzystor zostaje wyłączony, pasożytnicze pojemności tranzystorów i transformatora oraz indukcyjność transformatora tworzą obwód LC, który zmienia biegunowość. Następnie włącza się drugi tranzystor. W tym samym czasie ładunek T przepływa z powrotem do kondensatora, następnie automatycznie zmienia kierunek i po raz kolejny ładunek T płynie w transformatorze. Następnie ponownie włącza się pierwszy tranzystor, dopóki prąd nie zostanie zatrzymany. Następnie cykl się kończy, kolejny cykl można rozpocząć w dowolnym momencie później. Prąd w kształcie litery S jest potrzebny do ulepszenia prostszych przetworników i efektywnego radzenia sobie z remanencją .

Zobacz też

Zewnętrzne linki

  • Zasilacz impulsowy do car audio 12V na symetryczny konwerter push-pull do zasilania wzmacniaczy car audio. Jest to prawdziwa topologia typu push-pull z dwoma przełącznikami i transformatorem z odczepem centralnym.
  • Podstawy konwertera przeciwsobnego Artykuł przedstawiający podstawowe zasady działania konwertera przeciwsobnego.