Двухтактный преобразователь - Push–pull converter

Двухтактный преобразователь (+ 12В → ± 18В; 50Вт) в виде герметизированного модуля. ① трансформатор ; ② и ③ электролитические конденсаторы вертикального и горизонтального монтажа; ④ дискретная печатная плата в сквозной технологии

Двухтактный преобразователь представляет собой тип постоянного тока в постоянный ток преобразователя , в переключения преобразователя , который использует трансформатор для изменения напряжения от источника питания постоянного тока. Отличительной особенностью двухтактного преобразователя является то, что на первичную обмотку трансформатора подается ток от входной линии парами транзисторов по симметричной двухтактной схеме . Транзисторы попеременно включаются и выключаются, периодически меняя направление тока в трансформаторе. Следовательно, ток отводится от линии в течение обеих половин цикла переключения. В этом отличие от повышающих-понижающих преобразователей , в которых входной ток обеспечивается одним транзистором, который включается и выключается, так что ток отводится от линии только в течение половины цикла переключения. В течение другой половины выходная мощность обеспечивается энергией, накопленной в катушках индуктивности или конденсаторах источника питания. Двухтактные преобразователи имеют более стабильный входной ток, создают меньше шума на входной линии и более эффективны в приложениях с более высокой мощностью.

Схема работы

Принципиальная схема полномостового преобразователя

Концептуальная схема полномостового преобразователя. Это не двухтактный первичный преобразователь с центральным ответвлением или разделением.

Вверху: показана простая схема инвертора с электромеханическим переключателем
и автоматическим эквивалентным устройством
автоматического переключения, реализованным с двумя транзисторами и автотрансформатором с разделенной обмоткой вместо механического переключателя.

Термин двухтактный иногда используется для обозначения любого преобразователя с двунаправленным возбуждением трансформатора. Например, в полномостовом преобразователе переключатели (подключенные как H-мост ) меняют напряжение на стороне питания трансформатора, заставляя трансформатор работать так же, как и для питания переменного тока, и создавать напряжение на своей выходной стороне. . Однако « двухтактный» чаще относится к топологии с двумя переключателями с разделенной первичной обмоткой.

В любом случае выход затем исправляется и отправляется на нагрузку. На выходе часто включаются конденсаторы для фильтрации шума переключения.

На практике необходимо оставить небольшой интервал между подачей питания на трансформатор в одну сторону и подачей на него другим: «переключатели» обычно представляют собой пары транзисторов (или подобных устройств), и два транзистора в паре переключаются одновременно. существует риск короткого замыкания в источнике питания. Следовательно, необходимо немного подождать, чтобы избежать этой проблемы. Это время ожидания называется «мертвым временем» и необходимо для предотвращения пробоя транзистора.

Транзисторы

Могут использоваться силовые транзисторы N-типа и P-типа. Для этой роли часто выбирают силовые полевые МОП-транзисторы из-за их высокой коммутационной способности и низкого сопротивления при включении. Затворы или базы силовых транзисторов через резистор связаны с одним из напряжений питания. Транзистор P-типа используется для подтягивания затвора силового транзистора N-типа ( общий исток ), а транзистор N-типа используется для опускания затвора силового транзистора P-типа.

В качестве альтернативы, все силовые транзисторы могут быть N-типа, что дает примерно в три раза больший коэффициент усиления, чем их эквиваленты P-типа. В этой альтернативе транзистор N-типа, используемый вместо P-типа, должен управляться следующим образом: напряжение усиливается одним транзистором P-типа и одним транзистором N-типа в конфигурации с общей базой для перехода от шины к шине. амплитуда. Затем силовой транзистор приводится в действие в конфигурации общего стока для усиления тока.

В высокочастотных приложениях оба транзистора работают от общего источника .

Работа схемы означает, что оба транзистора на самом деле работают в толчке, а тяга выполняется фильтром нижних частот в целом и центральным ответвлением трансформатора в приложении преобразователя. Но поскольку транзисторы работают попеременно, устройство называется двухтактным преобразователем.

Сроки

Если оба транзистора находятся во включенном состоянии, возникает короткое замыкание. С другой стороны, если оба транзистора находятся в выключенном состоянии, появляются пики высокого напряжения из-за обратной ЭДС.

Если драйвер для транзисторов достаточно мощный и быстрый, обратная ЭДС не успевает зарядить емкость обмоток и основного диода полевых МОП-транзисторов до высоких напряжений.

Если используется микроконтроллер, его можно использовать для измерения пикового напряжения и цифровой регулировки времени для транзисторов, чтобы пик только появлялся. Это особенно полезно, когда транзисторы запускаются из холодного состояния без пиков и находятся в фазе загрузки.

Цикл начинается без напряжения и без тока. Затем включается один транзистор, на первичную обмотку подается постоянное напряжение, линейно возрастает ток и индуцируется постоянное напряжение на вторичной обмотке. Через некоторое время T транзистор выключается, паразитные емкости транзисторов и трансформатора, а также индуктивность трансформатора образуют LC-цепь, которая переключается на противоположную полярность. Затем включается другой транзистор. В то же время заряд T течет обратно в накопительный конденсатор, затем автоматически меняет направление, а в другое время T заряд течет в трансформаторе. Затем снова включается первый транзистор до прекращения подачи тока. Тогда цикл завершен, другой цикл может начаться в любое время позже. S-образный ток необходим для улучшения по сравнению с более простыми преобразователями и для эффективного устранения остаточной намагниченности .

Смотрите также

внешняя ссылка

  • Импульсный блок питания для автомобильной аудиосистемы 12 В - двухтактный преобразователь с симметричным выходом, используемый для питания усилителей автомобильной аудиосистемы. Это настоящая двухтактная топология с двумя переключателями и трансформатором с центральным отводом.
  • Основы двухтактного преобразователя Статья, посвященная основным принципам работы двухтактного преобразователя.