Előreirányító áramkör

Különféle áramkörök vagy módszerek állnak rendelkezésre a kapcsolt üzemmódú tápegység (SMPS) kiépítéséhez. Az SMPS-t szabályozott és izolált egyenfeszültség előállítására használják szabályozatlan egyenáramú áramforrásból. Az előremenő átalakító áramkör hasonló a visszacsatoló átalakító áramkörhöz, de hatékonyabb, mint a visszacsatoló átalakító áramkör. Az előremeneti átalakítót elsősorban olyan alkalmazásokhoz használják, amelyek nagyobb teljesítményt igényelnek (100-200 watt tartományban).

A Forward Converter alapvetően egy DC-DC Buck Converter, transzformátor integrálásával. Ha a transzformátor több kimeneti tekerccsel rendelkezik, akkor akár növelheti vagy csökkentheti a kimeneti feszültséget. Galvanikus leválasztást biztosít a terhelés számára is.

Az előremenő átalakító áramköre egy vezérlő áramkörből áll, amelynek nagy sebességű kapcsolóberendezése van, egy transzformátor, amelynek elsődleges oldala a vezérlő áramkörhöz, másodlagos oldala pedig a szűrőáramkörhöz csatlakozik. A transzformátor szekunder tekercsének egyenirányított kimenete a terheléshez van csatlakoztatva.

A fenti tömbvázlat szerint, amikor a kapcsolót BE kapcsolják, a bemenetet a transzformátor primer tekercsére vezetik, és feszültség jelenik meg a transzformátor szekunder tekercsén. Ezért a transzformátor tekercseinek pontpolaritása pozitív, emiatt a D1 dióda előre torzul. Ezután a transzformátor kimeneti feszültségét táplálják az aluláteresztő szűrő áramkörbe, amely a terheléshez csatlakozik. A kapcsoló kikapcsolt állapotában a transzformátor tekercsében az áram nullára csökken (feltételezve, hogy a transzformátor ideális).

Különbség a Forward és a Fly-back Converter között

S. Nem.	Továbbító átalakító	Fly-back átalakító
1.	Transformer elszigetelt Buck Converter	Lényegében egy Buck-Boost topológia
2.	Még egy további kimeneti induktivitást igényel	Nem szükséges
3.	Áramkör visszaállítására van szükség	Nem szükséges
4.	Nincs szükség a kimeneti kondenzátorra	Kívánt
5.	Energiatakarékosabb	Alacsonyabb, mint az előremenő átalakító
6.	Költségesebb, mint a repülési átalakító	Olcsóbb az előre konverterhez képest
7.	Az induktivitásban tárolja az energiát, amikor a tranzisztor bekapcsol, és a tárolt energiát továbbítja, amikor a tranzisztort kikapcsolják	Az előremenő átalakító transzformátora nem tárolja az energiát

Áramkör a továbbító átalakítóhoz

Forward Converter áramkör működése

I. mód: Bekapcsolási mód

Az előremenő átalakító tápfeszültség üzemmódban van, amikor a tranzisztor BE állapotban van. Ebben az állapotban a tápfeszültség a transzformátor elsődleges tekercséhez van csatlakoztatva, és a D1 dióda is előre torzul ebben az állapotban. A D2 dióda ebben az állapotban nem fog vezetni, mivel továbbra is elfogult marad. Mindkét tekercs egyidejűleg kezd vezetni, amikor a tranzisztor ON állapotban van. A transzformátor szekunder oldalán lévő kimenet függ a transzformátor fordulatszámától (Np / Ns). És ez a kimeneti feszültség a másodlagos áramkörre vonatkozik, amely LC szűrőből áll. A maximális kapott kimeneti feszültség ideális transzformátor esetén a terhelésnél a következő lesz:

(Ns / Np) * Edc

Ahol az Edc a bemeneti tápfeszültség

Np nem. primer tekercselés

Ns nem. másodlagos tekercselés

II. Mód: Szabadonfutó mód

Az előremeneti átalakító állítólag szabadonfutó üzemmódban van, amikor a tranzisztor OFF állapotban van. Amint a tranzisztor kikapcsol, a transzformátor tekercseinek árama nullára esik (ideális esetben). A D1 ebben az állapotban torzítva lesz megfordítva, ezért elválasztja az áramkör kimeneti szakaszát a transzformátortól és a bemenettől. A szekunder oldalon lévő induktor azonban folyamatos áramot tart fenn a szabadonfutó D2 diódán keresztül. A bemenet szétválasztása után nincs áram a bemenetről, de a terhelt feszültséget a feltöltött kondenzátor és az induktor majdnem állandóan tartja. Az induktorban és a kondenzátorban tárolt energia lassan oszlik el a terhelésben. Mielőtt teljesen eloszlana, a tranzisztor ismét bekapcsol, hogy befejezze a szabadonfutó üzemmódot és fenntartsa a terhelési feszültség nagyságát a szükséges tűrési sávon belül.A fenti áramkör szimulálása után megkapjuk a kimeneti hullámformát az alábbiak szerint:

Az előre konverter kapcsolási frekvenciája a 100 kHz vagy annál nagyobb tartományban van.