0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

推挽式转换器的构造及工作过程

科技观察员 来源:Sourav Gupta 作者:Sourav Gupta 2022-06-16 16:54 次阅读

在使用电力电子设备时,DC-DC 转换器拓扑对于实际设计变得非常重要。电力电子领域主要有两种主要的 DC-DC 转换拓扑,即开关转换器和线性转换器。

现在根据能量守恒定律,我们知道能量不能被创造,也不能被消灭,只能转化。开关稳压器也是如此,任何转换器的输出功率(瓦数)都是电压和电流的乘积,DC-DC转换器理想地转换电压或电流,而瓦数是恒定的。一个例子是 5V 输出可以提供 2A 电流的情况。之前我们设计了一个5V、2A SMPS 电路,您可以检查一下是否是您正在寻找的东西。

现在考虑一种情况,我们需要为特定应用将其更改为 10V 输出。现在,如果在这个地方使用 DC-DC 转换器,并且 10W 输出的 5V 2A 是恒定的,理想情况下,DC-DC 转换器会将电压转换为 10V,额定电流为 1A。这可以使用不断切换开关电感器的升压开关拓扑来完成。

另一种昂贵但有用的方法是使用推挽式转换器。推挽式转换器开辟了许多转换可能性,例如降压、升压、降压-升压、隔离甚至非隔离拓扑,它也是电力电子中使用的最古老的开关拓扑之一,需要最少的组件来生产具有多个输出电压的中等功率输出(通常为 150W 至 500W)。人们需要改变变压器绕组以改变隔离推挽转换器电路中的输出电压。

然而,所有这些特征都在我们的脑海中提出了许多问题。比如,推挽式转换器是如何工作的? 构建推挽式转换器电路的重要组件是什么?因此,请继续阅读,我们将找到所有必要的答案,最后,我们将构建一个用于演示和测试的实用电路,所以让我们开始吧。

推挽式转换器的构造

名字就有答案。Push 和 Pull 对于同一件事有两个相反的含义。Push-Pull 通俗地说是什么意思?字典上说推动这个词的意思是通过使用力量将人或物体移到一边而前进。在推挽式 DC-DC 转换器中,推定义为推动电流或馈入电流。现在,拉是什么意思?再一次,字典说要对某人或某物施加力量以引起对自己的运动。在推挽式转换器中,再次被拉动的是电流。

因此,推挽式转换器是一种开关转换器,其中电流不断地推入某物并不断地从某物拉出。这是一种反激变压器或电感器。电流不断地从变压器中推拉。使用这种推挽方法,变压器将磁通量传输到次级线圈并提供某种隔离电压。

现在,由于这是一种开关稳压器,也因为变压器需要以这样的方式切换,即电流需要同步推拉,为此我们需要某种开关稳压器。这里需要一个异步推挽驱动器。现在,很明显这些开关是用不同类型的晶体管Mosfet制成的。

电子市场上有许多推挽式驱动器可以立即用于推挽式对话相关工作。

在下面的列表中可以找到一些这样的驱动器 IC:-

LT3999

MAX258

MAX13253

LT3439

TL494

推挽式转换器如何工作?

为了理解推挽式转换器的工作原理,我们画了一个基本电路,它是一个基本的半桥推挽式转换器,如下图所示,为了简单起见,我们覆盖了半桥拓扑,但还有另一种常见的拓扑结构可用,即全桥推挽式转换器。

poYBAGKq71uAWj0MAABTdSiTjdA486.png

两个NPN 晶体管将启用推挽功能。两个晶体管 Q1 和 Q2 不能同时导通。当 Q1 开启时,Q2 将保持关闭状态,当 Q1 关闭时,Q2 将开启。它会按顺序发生,并将继续循环。

我们可以看到,上面的电路使用了一个变压器,这是一个隔离的推挽式转换器。

pYYBAGKq71eAWKyBAABnHPFX5wU484.png

上图是 Q1 开启,Q2 关闭的状态。因此,电流将流过变压器的中心抽头,并通过晶体管 Q1 接地,而 Q2 将阻止变压器另一个抽头上的电流流动。当 Q2 打开而 Q1 保持关闭时,情况正好相反。每当电流发生变化时,变压器就会将能量从初级侧传输到次级侧。

pYYBAGKq71SAHc23AABAAbdUDOk783.png

上图对于检查这是如何发生的非常有用,起初,电路中没有电压或电流。Q1 开启,当电路现在闭合时,一个恒定电压首先冲击到抽头。电流开始增加,然后电压被感应到次级侧。

在下一阶段,经过一段时间延迟后,晶体管 Q1 关闭,Q2 开启。这里有一些重要的工作 -变压器寄生电容 电感形成一个 LC 电路,该电路开始以相反的极性切换。电荷开始通过变压器的另一个抽头绕组以相反的方向流回。以这种方式,这两个晶体管以交替模式不断推动电流。但是,由于牵引是由 LC 电路和变压器的中心抽头完成的,因此称为推挽拓扑。通常以这样一种方式描述,即两个晶体管交替推动电流,命名为常规推挽式,其中晶体管不拉动电流。负载波形看起来像锯齿,但是,它不是上面波形中显示的。

我们已经了解了推挽式转换器设计的工作原理,让我们继续为它构建一个实际电路,然后我们可以在工作台上对其进行分析。但在此之前,让我们看一下原理图。

构建实用推挽式转换器所需的组件

好吧,下面的电路是在面包板上构建的。用于测试电路的组件如下 -

2 个具有相同额定值的电感器 - 220uH 5A 环形电感器。

0.1uF 聚酯薄膜电容器 - 2 个

1k 电阻 1% - 2 个

ULN2003 达林顿对晶体管

100uF 50V电容

一个实用的推挽式转换器电路图

pYYBAGKq70-AdvatAACauCylWdk550.png

原理图非常简单。我们来分析一下连接,ULN2003是达林顿对晶体管阵列。该晶体管阵列非常有用,因为芯片组内部提供续流二极管,并且它不需要任何额外的组件,从而避免了面包板上任何额外的复杂布线。对于同步驱动器,我们使用了一个简单的 RC 定时器,它将同步打开和关闭晶体管,从而在电感器上产生推挽效应。

实用推挽式转换器 - 工作

电路的工作很简单。让我们移除达林顿对并使用两个晶体管 Q1 和 Q2 使电路变得简单。

pYYBAGKq70SAIWn6AABwsf6IqfY585.png

RC 网络与 Q1 和 Q2 的基极交叉连接,它们使用称为再生反馈的反馈威廉希尔官方网站 打开备用晶体管。

它开始像这样运行 - 当我们将电压施加到变压器的中心抽头(两个电感器之间的公共连接处)时,电流将流过变压器。根据极性的磁通密度和饱和度,负极或正极,电流首先为 C1 和 R1 或 C2 和 R2 充电,而不是同时为两者充电。让我们假设 C1 和 R1 首先获得电流。C1 和 R1 提供了一个定时器,它开启了晶体管 Q2。变压器的 L2 部分将利用磁通量感应电压。在这种情况下,C2 和 R2 开始充电并打开 Q1。然后变压器的 L1 部分感应出电压。时序或频率完全取决于输入电压、变压器或电感器的饱和磁通、初级匝数、磁芯的横截面积平方厘米。

f = (V in * 10 8 ) / (4 * β s * A * N)

其中 Vin 是输入电压,10 8是一个常数值,β s 是将反映在变压器上的磁芯饱和磁通密度,A 是横截面积,N 是匝数。

测试推挽式转换器电路

为了测试电路,需要以下工具 -

两毫米 - 一个用于检查输入电压,另一个用于输出电压

示波器

台式电源

电路在面包板上构建,功率缓慢增加。输入电压为 2.16V,而输出电压为 8.12V,几乎是输入电压的四倍。

poYBAGKq70CAc9nIAAda-t7jHsk886.png

但是,该电路没有使用任何反馈拓扑,因此输出电压不是恒定的,也不是隔离的。

在示波器中观察推挽的频率和切换-

poYBAGKq7z6AXGJvAAc6TURI1HQ776.png

因此,该电路现在充当输出电压不恒定的推挽升压转换器。预计这款推挽式转换器可以提供高达 2W 的功率,但由于缺乏反馈生成,我们尚未对其进行测试。

结论

该电路是推挽式转换器的一种简单形式。但是,始终建议使用适当的推挽式驱动器 IC 来获得所需的输出。该电路可以以隔离或非隔离的方式构建,推挽转换中的任何拓扑都可以构建。

下面的电路是受控推挽式直流到直流转换器的适当电路。它是一款使用 LT3999 的 1:1 推挽式转换器,适用于 Analog Devices (Linear Technologies)。

pYYBAGKq7ziAbVfZAAKDGGvQScU859.png

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • DC-DC转换器
    +关注

    关注

    10

    文章

    617

    浏览量

    55540
  • 推挽式
    +关注

    关注

    0

    文章

    10

    浏览量

    8405
  • 电力电子设备

    关注

    0

    文章

    7

    浏览量

    6266
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    反激转换器工作过程讲解

    反激转换器工作过程讲解;开关器件的工作在反激转换器的整个工作过程中起着重要的作用。
    的头像 发表于 05-23 09:49 4112次阅读
    反激<b class='flag-5'>转换器</b>的<b class='flag-5'>工作过程</b>讲解

    Si9124_500kHz 推挽DC-DC转换器

    Si9124_500kHz 推挽DC-DC转换器
    发表于 08-15 08:47

    汽车非隔离推挽转换器包括BOM及组装图

    描述PMP11186 参考设计是一款非隔离推挽转换器工作输入电压为 6V - 16V,提供 +/- 25V (5A) 输出(最大值 250W)。此设计在 200KHz 下
    发表于 10-08 09:03

    绝缘型反激转换器电路设计

    转换器的特征反激转换器工作和缓冲不连续模式与连续模式设计步骤电源规格的决定设计使用IC的选择绝缘型反激
    发表于 11-28 11:37

    推挽电力转换器之制作

    推挽电力转换器之制作本专题我们采用推挽的架构制作1个直流电力转换器。首先我们使用IsSpic
    发表于 11-20 16:29 27次下载

    IPOA的工作过程是怎样的?

    IPOA的工作过程是怎样的? 整个系统的工作过程如下:首先是Client端的IPOA初始化过程,即Client加入LIS的过程,由Client端的IPOA高层发出初
    发表于 04-07 15:45 578次阅读

    演示SEPIC转换器工作过程

    SEPIC转换器工作的演示实验
    的头像 发表于 08-22 02:10 4485次阅读

    Si9124-500kHz推挽DC-DC转换器

    Si9124-500kHz推挽DC-DC转换器(长城电源威廉希尔官方网站 (山西有限公司)-Si9124-500kHz推挽DC-DC
    发表于 08-04 19:53 25次下载
    Si9124-500kHz<b class='flag-5'>推挽</b><b class='flag-5'>式</b>DC-DC<b class='flag-5'>转换器</b>

    隔离转换器工作原理简单概述

    因为隔离转化工作原理,我们也可以将它称为逆变整流转换器,我们常见的主要类型有:反激、正激
    发表于 11-02 14:56 2180次阅读
    隔离<b class='flag-5'>式</b><b class='flag-5'>转换器</b><b class='flag-5'>工作</b>原理简单概述

    如何设计隔离高频推挽DC/DC转换器

    具有固定占空比为 50% 的简单推挽 DC/DC 转换器通常用作通信系统、医疗器械和分布电源中的低噪声变压驱动
    的头像 发表于 01-09 14:05 3495次阅读
    如何设计隔离<b class='flag-5'>式</b>高频<b class='flag-5'>推挽</b><b class='flag-5'>式</b>DC/DC<b class='flag-5'>转换器</b>

    DC-DC转换器工作过程和作用

    DC-DC转换器是先将一个直流电信号转换为另一个电信号的电子器件,它被广泛应用于各种电子设备中。本文将详细介绍DC-DC转换器工作过程和作用。
    发表于 08-18 17:22 4056次阅读

    降压转换器的基本电路和工作过程

    降压转换器(Buck Converter)是一种电源管理电路,用于将较高的直流输入电压转换为较低的直流输出电压。 降压转换器的基本电路包括至少四个主要元件:开关器件(通常为金属氧化物半导体
    的头像 发表于 02-26 11:09 685次阅读
    降压<b class='flag-5'>转换器</b>的基本电路和<b class='flag-5'>工作过程</b>

    LLC电源转换器工作原理

    领域得到了广泛应用。以下将详细阐述LLC电源转换器工作原理,包括其主要组成部分、工作过程、调制方式、工作区域及其特性、效率提升措施以及应用实例等。
    的头像 发表于 08-20 17:17 1043次阅读

    使用UCC38085的50W推挽转换器参考设计

    电子发烧友网站提供《使用UCC38085的50W推挽转换器参考设计.pdf》资料免费下载
    发表于 12-21 09:37 0次下载
    使用UCC38085的50W<b class='flag-5'>推挽</b><b class='flag-5'>式</b><b class='flag-5'>转换器</b>参考设计

    使用UCC38083的50W推挽转换器参考设计

    电子发烧友网站提供《使用UCC38083的50W推挽转换器参考设计.pdf》资料免费下载
    发表于 12-21 10:27 0次下载
    使用UCC38083的50W<b class='flag-5'>推挽</b><b class='flag-5'>式</b><b class='flag-5'>转换器</b>参考设计