Push-pull-konverter - Push–pull converter

Push-pull-konverter (+ 12V → ± 18V; 50W) som pottemodul . ① transformer ; ② og ③ elektrolytkondensatorer lodrette og vandrette monterede; ④ diskret printkort i gennemgående hulteknologi

En push-pull-konverter er en type DC-til-DC-konverter , en omskifter, der bruger en transformer til at ændre spændingen i en jævnstrømsforsyning. Det kendetegnende ved en push-pull-konverter er, at transformatorens primære forsynes med strøm fra inputlinjen af ​​par af transistorer i et symmetrisk push-pull-kredsløb . Transistorer tændes og slukkes skiftevis og vender periodisk strømmen i transformeren. Derfor trækkes strøm fra linjen i begge halvdele af skiftecyklussen. Dette står i kontrast til buck-boost-konvertere , hvor indgangsstrømmen leveres af en enkelt transistor, der tændes og slukkes, så strøm trækkes kun fra linjen i løbet af halv skiftecyklus. I den anden halvdel leveres udgangseffekten af ​​energi lagret i induktorer eller kondensatorer i strømforsyningen. Push-pull-konvertere har mere stabil indgangsstrøm, skaber mindre støj på inputlinjen og er mere effektive i applikationer med højere effekt.

Kredsløb

Hele brokonverter kredsløbsdiagram

Konceptskema for en fuldbrokonverter. Dette er ikke en centraltappet eller delt primær push-pull-konverter.

Øverst: Enkelt inverterkredsløb vist med en elektromekanisk afbryder
og automatisk ækvivalent
automatisk omskiftningsenhed implementeret med to transistorer og splitviklet automatisk transformer i stedet for den mekaniske afbryder.

Udtrykket push-pull bruges undertiden til generelt at henvise til enhver konverter med tovejs excitation af transformeren. For eksempel i en fuldbrokonverter skifter switchene (forbundet som en H-bro ) spændingen på tværs af forsyningssiden af ​​transformeren, hvilket får transformatoren til at fungere som den ville for vekselstrøm og producere en spænding på sin udgangsside . Imidlertid henviser push-pull mere almindeligt til en to-switch topologi med en delt primær vikling.

Under alle omstændigheder rettes output derefter og sendes til belastningen. Kondensatorer er ofte inkluderet i udgangen for at filtrere omskiftningsstøj.

I praksis er det nødvendigt at tillade et lille interval mellem at sætte transformatoren i en retning og at tænde den anden: "switches" er normalt par af transistorer (eller lignende enheder), og var de to transistorer i parret til at skifte samtidigt der ville være en risiko for kortslutning af strømforsyningen. Derfor er der behov for en lille ventetid for at undgå dette problem. Denne ventetid kaldes "Dead Time" og er nødvendig for at undgå transistor-gennemskydning.

Transistorer

N-type og P-type effekttransistorer kan bruges. Power MOSFET'er vælges ofte til denne rolle på grund af deres høje strømskifteevne og deres iboende lave ON-modstand. Porte eller baser til effekttransistorer er bundet via en modstand til en af ​​forsyningsspændingerne. En P-type transistor bruges til at trække op af N-typen effekttransistorport ( fælles kilde ), og en N-type transistor bruges til at trække ned P-typen effekttransistorport.

Alternativt kan alle effekttransistorer være af N-typen, som tilbyder omkring tre gange gevinsten af ​​deres P-type ækvivalenter. I dette alternativ skal N-typen transistor, der anvendes i stedet for P-typen, drives på denne måde: Spændingen forstærkes af en P-type transistor og en N-type transistor i fælles basekonfiguration til jernbane-til-jernbane amplitude. Derefter drives transistoren i fælles afløbskonfiguration for at forstærke strømmen.

I højfrekvente applikationer drives begge transistorer med fælles kilde .

Driften af ​​kredsløbet betyder, at begge transistorer faktisk skubber, og trækningen udføres af et lavpasfilter generelt og af et centerhane på transformeren i konverterapplikationen. Men fordi transistorer skubber skiftevis, kaldes enheden en push-pull-konverter.

Timing

Hvis begge transistorer er i tændt tilstand, resulterer en kortslutning. På den anden side, hvis begge transistorer er i slukket tilstand, vises højspændingstoppe på grund af bageste EMF.

Hvis driveren til transistorer er kraftig og hurtig nok, har den bageste EMF ikke tid til at oplade kapaciteten af ​​viklingerne og af MOSFET'ernes kropsdiode til høje spændinger.

Hvis der bruges en mikrocontroller, kan den bruges til at måle spidsen af ​​spidsen og digitalt justere timing for transistorer, så spidsen kun lige vises. Dette er især nyttigt, når transistorer starter fra kulde uden toppe og er i deres opstartsfase.

Cyklussen starter uden spænding og ingen strøm. Derefter tænder en transistor, der tilføres en konstant spænding til den primære, strømmen stiger lineært, og en konstant spænding induceres i den sekundære. Efter nogen tid T er transistoren slukket, de parasitære kapaciteter af transistorer og transformer og transformatorens induktans danner et LC-kredsløb, der svinger til den modsatte polaritet. Derefter tænder den anden transistor. I samme tid strømmer T-ladning tilbage i lagringskondensatoren og ændrer derefter retningen automatisk, og i en anden gang T strømmer ladningen i transformeren. Derefter tænder den første transistor igen, indtil strømmen stoppes. Derefter er cyklussen færdig, en anden cyklus kan starte når som helst senere. Den S-formede strøm er nødvendig for at forbedre de enklere omformere og håndtere effektivt remanence .

Se også

eksterne links