Како дизајнирати пусх пулл претварач - основна теорија, конструкција и демонстрација

Што се тиче рада са енергетском електроником, топологија ДЦ-ДЦ претварача постаје веома битна за практичне дизајне. У енергетској електроници су углавном доступне две врсте главних топологија претварања у једносмерну и једносмерну струју, и то преклопни претварач и линеарни претварач.

Сада из закона о очувању енергије знамо да се енергија не може створити нити уништити, већ се само може трансформисати. Исто важи и за пребацивање регулатора, излазна снага (снага) било ког претварача је производ напона и струје, ДЦ-ДЦ претварач идеално претвара напон или струју док је снага константна. Пример би могла бити ситуација када би излаз од 5 В могао пружити 2А струје. Раније смо дизајнирали 5В, 2А СМПС круг, то можете проверити ако је то нешто што тражите.

Сада размотрите ситуацију у којој морамо да га променимо у излаз од 10 В за одређену апликацију. Сада, ако се на овом месту користи ДЦ-ДЦ претварач, а 5В 2А, који има излазну снагу од 10В, је константан, идеално је да ДЦ-ДЦ претварач претвори напон у 10В са струјом од 1А. То се може постићи употребом топологије преусмеравања појачања где се прекидачка индуктивност непрестано укључује.

Још једна скупа, али корисна метода је употреба пусх-пулл претварача. Пусх-пулл претварач отвара мноштво могућности конверзије, као што су Буцк, Боост, Буцк-Боост, изоловане или чак неизолиране топологије, такође је једна од најстаријих комутационих топологија које се користе у енергетској електроници којима су потребне минималне компоненте за производњу излази средње снаге (Типично - 150В до 500В) са вишеструким излазним напоном. Треба променити намотај трансформатора за промену излазног напона у изолованом колу пусх-пулл претварача.

Међутим, све ове особине постављају многа питања у нашем уму. Као, како функционише Пусх-пулл претварач? Које су компоненте важне за изградњу склопа двосмерног претварача? Дакле, читајте даље, сазнаћемо све потребне одговоре и на крају ћемо изградити практично коло за демонстрацију и тестирање, па кренимо одмах у то.

Изградња претварача са двоструким повлачењем

Име има одговор. Гурање и повлачење имају два супротна значења исте ствари. Које је значење Пусх-Пулл у лаичким терминима? Речник каже да реч гурање значи померање напред употребом силе за пролазак људи или предмета за померање у страну. У пусх-пулл ДЦ-ДЦ претварачу, пусх дефинише потискивање или напајање струје. Шта значи повлачење? Поново, речник каже да присилимо некога или нешто да би изазвали кретање према себи. У пусх-пулл претварачу поново се повлачи струја.

Дакле, пусх-пулл претварач је врста комутационог претварача где се струје непрестано гурају у нешто и непрестано извлаче из нечега. Ово је врста повратног трансформатора или пригушнице. Струја се стално потискује и извлачи из трансформатора. Користећи ову пусх-пулл методу, трансформатор преноси ток на секундарну завојницу и даје неку врсту изолованог напона.

Сада, пошто је ово врста преклопног регулатора, такође како трансформатор треба да се укључи тако да струју треба синхроно потискивати и вући, за то нам треба нека врста прекидачког регулатора. Овде је потребан асинхрони пусх-пулл покретач. Сада је очигледно да су прекидачи направљени са различитим врстама транзистора или мосфета.

На тржишту електронике доступно је много пусх-пулл покретачких програма који се могу одмах користити за рад у вези са пусх-пулл разговором.

Неколико таквих ИЦ управљачких програма можете наћи на доњој листи -

1. ЛТ3999
2. МАКС258
3. МАКС13253
4. ЛТ3439
5. ТЛ494

Како ради претварач са потиском?

Да бисмо разумели принцип рада пусх-пулл претварача, нацртали смо основно коло које је основни полу-мост пусх-пулл претварач, а његово приказано у наставку, ради једноставности, покрили смо топологију полу-моста, али постоји још једна уобичајена топологија која је позната као потисни претварач пуног моста.

Два НПН транзистора ће омогућити пусх-пулл функционалност. Два транзистора К1 и К2 не могу се истовремено укључити. Када се К1 укључи, К2 ће остати искључен, а када се К1 искључи, К2 ће се укључити. То ће се догодити узастопно и наставиће се као петља.

Као што видимо, горњи круг користи трансформатор, ово је изоловани пусх-пулл претварач.

Горња слика приказује стање у којем је К1 укључен, а К2 искључен. Тако ће струја тећи кроз средишњу славину трансформатора и ићи ће на земљу преко транзистора К1, док ће К2 блокирати проток струје на другој славини трансформатора. Управо се обрнуто дешава када се К2 укључи, а К1 остане искључен. Кад год дође до промена у струјном току, трансформатор преноси енергију са примарне на секундарну страну.

Горњи графикон је веома користан за проверу како се то дешава, у почетку у колу није било напона или струје. К1 укључен, константни напон прво удара у славину јер је круг сада затворен. Струја почиње да расте и тада се напон индукује на секундарну страну.

У следећој фази, након временског кашњења, транзистор К1 се искључује и укључује се К2. Ево неколико важних ствари на делу - паразитски капацитет трансформатора и индуктивитет формирају ЛЦ коло које почиње да се пребацује у супротном поларитету. Набој почиње да тече назад у супротном смеру кроз други намотај славине трансформатора. На тај начин, та два транзистора непрекидно потискују струју у алтернативним режимима. Међутим, како се повлачење врши помоћу ЛЦ кола и средишњег славине трансформатора, то се назива пусх-пулл топологија. Често се описује на такав начин да два транзистора наизменично потискују струју, називајући конвенционални пусх-пулл тамо где транзистори не повлаче струју. Таласни облик оптерећења изгледа попут тестере, међутим, то није приказано у горњем таласном облику.

Како смо научили како функционише дизајн двостраног претварача, пређимо на изградњу стварног кола за њега, а затим то можемо анализирати на клупи. Али пре тога, погледајмо шему.

Компоненте потребне за изградњу практичног претварача са потискивањем

Па, доњи круг је направљен на плочи за плочу. Компоненте које се користе за испитивање кола су следеће -

1. 2 ком индуктора са истом оценом - тороидални индуктор 220уХ 5А.
2. 0,1уФ кондензатор од полиестерског филма - 2 ком
3. 1к отпорник 1% - 2 ком
4. УЛН2003 Парни транзистор Дарлингтон
5. 100уФ 50В кондензатор

Практични дијаграм струјног круга претварача

Шема је прилично равна. Анализирајмо везу, УЛН2003 је низ транзисторских пара Дарлингтон. Овај низ транзистора је користан јер су диоде слободног окретаја доступне унутар чипсета и не захтевају никакве додатне компоненте, чиме се избегава свако сложено усмеравање на плочи. За синхрони управљачки програм користимо једноставан РЦ тајмер који ће синхроно укључивати и искључивати транзисторе да би створио пусх-пулл ефекат преко индуктора.

Практични претварач пусх-пулл - ради

Рад кола је једноставан. Уклонимо дарлингтонски пар и поједноставимо коло помоћу два транзистора К1 и К2.

РЦ мреже повезане су у попречном положају са базом К1 и К2, које укључују алтернативне транзисторе техником повратне спреге која се назива регенеративна повратна спрега.

Почиње да ради овако - Када применимо напон на средишњу славину трансформатора (где је заједничка веза две пригушнице), струја ће тећи кроз трансформатор. У зависности од густине флукса и засићења поларитета, негативног или позитивног, струја прво пуни Ц1 и Р1 или Ц2 и Р2, а не обоје. Замислимо да Ц1 и Р1 прво добију струју. Ц1 и Р1 пружају тајмер који укључује транзистор К2. Л2 део трансформатора ће индуковати напон помоћу магнетног флукса. У овој ситуацији, Ц2 и Р2 почињу да се пуне и укључују К1. Л1 одељак трансформатора тада индукује напон. Време или фреквенција у потпуности зависе од улазног напона, засићеног флукса трансформатора или пригушнице, примарних завоја, квадратног центиметра попречног пресека језгра.Формула фреквенције је-

ф = (В _у * 10 ⁸) / (4 * β _с * А * Н)

Где је Вин улазни напон, 10 ⁸ је константна вредност, β _с је засићена густина флукса језгра која ће се одразити на трансформатору, А је површина попречног пресека и Н број завоја.

Испитивање склопа претварача са потисним потезом

За испитивање кола потребни су следећи алати -

1. Два милиметра - један за проверу улазног напона и други за излазни напон
2. Осцилоскоп
3. Стоно напајање.

Коло је направљено у плочи за плочу и снага се полако повећава. Улазни напон је 2,16В, док је излазни напон 8,12В, што је готово четири пута више од улазног напона.

Међутим, ово коло не користи никакву топологију повратних информација, тако да излазни напон није константан и нити изолован.

Фреквенција и пребацивање пусх-пулл-а примећују се у осцилоскопу-

Стога круг сада делује као двоструки претварач појачања где излазни напон није константан. Очекује се да би овај пусх-пулл претварач могао да обезбеди снагу до 2В, али га нисмо тестирали због недостатка повратних информација.

Закључци

Ово коло је једноставан облик двостраног претварача. Међутим, увек се препоручује употреба одговарајуће ИЦ -покретачке склопке за жељени излаз. Коло се може конструисати на начин да се изолују или не изолују, могу се изградити било какве топологије у пусх-пулл конверзији.

Доњи круг је прави круг контролисаног пусх-пулл претварача једносмерне у једносмерну струју. То је 1: 1 двоструки претварач који користи ЛТ3999 за аналогне уређаје (Линеар Тецхнологиес).

Надам се да вам се свидео чланак и научили сте нешто ново ако имате питања у вези са овом темом, ставите коментар доле или можете своје питање послати директно на наш форум.