Пушпульный двухтактный импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, источник питания. Преимущества, недостатки, применение. Принцип работы. Примеры схем

Как работает пуш-пульный стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание принципа действия. Пошаговая инструкция по разработке и расчету (10+)

Пушпульный двухтактный импульсный преобразователь напряжения. Расчет. Примеры схем - Принцип действия

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Логичным развитием идеи прямоходового преобразователя является пушпульная схема. Действительно, если уж нам приходится мотать размагничивающую обмотку, то было бы интересно ее как-то использовать. В пушпульной топологии применяются два плеча. Обмотка одного плеча является размагничивающей для другого.

Схема работает так. Сначала открывается один ключ (например, правый). Ток идет по контуру S1. Работа цепи вторичной обмотки ничем не отличается от работы той же цепи прямоходового преобразователя. Потом правый ключ закрывается, а левый пока тоже закрыт. Начинает идти ток размагничивания. Он идет по контуру S2 по второй половинке первичной обмотки, а далее через обратный диод. Далее открывается левый ключ, и работа устройства повторяется зеркально. На схеме показана только половинка цикла с открытием правого ключа.

Как и для прямоходового преобразователя, очень важным является минимизация индуктивности утечки (связи) между двумя половинками размагничивающей обмотки. В идеальных условиях (при отсутствии индуктивности связи) напряжение на силовом ключе не может превышать удвоенное напряжение питания. Но эта паразитная индуктивность приводит к труднопрогнозируемым скачкам напряжения. Обычно делается запас по напряжению около 30%, но и его бывает недостаточно, если устройство работает при больших токах нагрузки. Чтобы минимизировать индуктивность связи обычно первичную обмотку мотают из жгута проводов. В жгуте берется вдвое больше проводов, чем получилось при расчете, мотается столько витков, сколько получилось в расчете для одной половинки обмотки, то есть для, например, L6. Потом провода в жгуте разбираются на две равных кучки, и соединяются внутри этих кучек. Получается две обмотки, хорошо сплетенные между собой. Это гарантирует низкую индуктивность утечки.

У меня, когда я только познакомился с этой схемой, сразу появились два вопроса:

Во-первых, нужны ли диоды, шунтирующие силовые ключи, если мы применяем полевые транзисторы. В полевых транзисторах итак конструктивно сформирован обратный диод между стоком и истоком. Но, как выяснилось, этот диод настолько плохого качества (очень большие время рассасывания и прямое падение напряжения), что в интересах повышения КПД и снижения нагрева силовых транзисторов этот диод никогда не должен открываться. Так что шунтирующие диоды нужны даже полевым транзисторам.

Во-вторых, зачем нужен диод VD2, ведь диодный мост и так проводит ток в нужном направлении. Но ток через мост идет через два диода, включенных последовательно, то есть падение напряжения на мосте будет вдвое больше, чем на одиночном диоде, а значит вдвое больше будут потери и нагрев.

Эти соображения относятся не только к пушпульной, но и к полумостовой и мостовой схемам.

В пушпульных схемах применяется ШИМ - контроллер, позволяющий управлять двумя силовыми ключами (не такой, как в рассмотренных ранее понижающей, повышающей, инвертирующей, обратноходовой и прямоходовой топологиях). Коэффициентом заполнения для такого контроллера мы будем считать произведение суммы времени в открытом состоянии правого и левого ключей и частоты работы контроллера. Мы очень любим микросхему 1156ЕУ2. Она как раз подходит для таких случаев и позволяет управлять как полевыми, так и биполярными транзисторами.

У пушпульных схем есть генетическая болезнь. Вследствие несимметричности плечей магнитопровод трансформатора может намагничиваться до насыщения. Чтобы этого избежать, применяется магнитопровод с небольшим зазором (как в прямоходовом варианте) и ограничивается максимальный коэффициент заполнения на уровне 80%. Это обеспечивает саморазмагничивание и компенсирует несимметричность плечей. Каждый ключ будет при таком выборе максимального коэффициента заполнения будет открыт максимум 40% времени.

Применение

Применяются пушпульные схемы для повышения напряжения, например, для получения высокого напряжения из низкого. Причем в том случае, если нужна мощность более 300 Вт. При меньшей мощности лучше подойдет прямоходовая топология. Предпочтение пушпульной или прямоходовой схемам отдается в том случае, если входное напряжение довольно небольшое. При этом через силовые ключи течет довольно большой ток. В названных топологиях в один момент времени ток протекает только через один ключ, что снижает потери. В мостовой схеме ток протекает сразу через два ключа, а в полумостовой через один ключ течет удвоенный ток. Так что эти схемы больше подходят для работы от более высокого напряжения. Зато максимальное напряжение на силовых ключах пушпульной или прямоходовой схем в разы превышает напряжение питания. Это приемлемо, если питание низковольтное. Найти транзистор на 75 В при питании от 25 В не составит проблем, но подобрать транзистор на 900 В при питании от 300 В будет затруднительно.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. [2] сообщений.

Покажите схему сброса напряжения с накопительных конденсаторов в источник питания. Читать ответ...

Здравствуйте! Вызывает большой интерес, блок S1, преобразователь-поедатель выбросов. Что он из себя представляет? Какая топология для него используется, полумост? Читать ответ...