- Push-Pull átalakító építése
- Hogyan működik a Push Pull Converter?
- A praktikus tolóhúzó átalakító elkészítéséhez szükséges alkatrészek
- Praktikus push-pull átalakító áramköri ábra
- Praktikus Push-Pull átalakító - működik
- A Push Pull átalakító áramkörének tesztelése
- Következtetések
A teljesítmény-elektronikával való munkavégzés során a DC-DC átalakító topológiája nagyon fontos a gyakorlati tervezés szempontjából. A teljesítmény-elektronikában főként kétféle DC-DC átalakító topológia áll rendelkezésre, nevezetesen a kapcsoló átalakító és a lineáris átalakító.
Most az energia megmaradásának törvényéből tudjuk, hogy az energiát nem lehet létrehozni és megsemmisíteni, de csak átalakítani. Ugyanez vonatkozik a szabályozók kapcsolására is, bármely konverter kimeneti teljesítménye (teljesítménye) a feszültség és az áram szorzata, egy DC-DC átalakító ideális esetben alakítja át a feszültséget vagy az áramot, miközben a teljesítmény állandó. Ilyen lehet például az a helyzet, amikor egy 5 V-os kimenet 2A áramot adhat. Korábban egy 5V-os, 2A-os SMPS áramkört terveztünk, ezt ellenőrizheti, ha valami olyasmit keres.
Most vegyen figyelembe egy olyan helyzetet, amikor egy adott alkalmazás 10 V-os kimenetére kell cserélnünk. Most, ha DC-DC átalakítót használunk ezen a helyen, és az 5 V 2A, amely 10 W kimenet, állandó, ideális esetben a DC-DC átalakító átalakítja a feszültséget 10 V-ra, 1A áramértékkel. Ez egy boost kapcsoló topológia segítségével tehető meg, ahol egy kapcsoló induktort folyamatosan kapcsolnak.
Egy másik költséges, de hasznos módszer a push-pull konverter használata. A push-pull konverter rengeteg konverziós lehetőséget nyit meg, mint például a Buck, a Boost, a Buck-Boost, az izolált vagy akár nem izolált topológiák, és ez is az egyik legrégebbi kapcsoló topológia, amelyet a teljesítményelektronikában használnak, és amelyek előállításához minimális alkatrészek szükségesek közepes kimenetek (általában - 150 - 500 W), több kimeneti feszültséggel. Meg kell változtatni a transzformátor tekercsét a kimeneti feszültség megváltoztatásához egy elszigetelt push-pull átalakító áramkörben.
Mindezek a tulajdonságok azonban sok kérdést vetnek fel a fejünkben. Például, hogyan működik a Push-pull átalakító? Milyen alkatrészek fontosak a push-pull átalakító áramkör kiépítéséhez? Tehát, olvassa végig, és megtudjuk az összes szükséges választ, és végül egy gyakorlati kört építünk a bemutatásra és a tesztelésre, úgyhogy menjünk bele közvetlenül.
Push-Pull átalakító építése
A név megadja a választ. A Push és Pull ugyanazon dolognak két ellentétes jelentése van. Mit jelent a Push-Pull laikus kifejezéssel? A szótár azt állítja, hogy a toló szó azt jelenti, hogy előre kell lépni, erőszakkal átengedni az embereket vagy tárgyakat, hogy félrelépjenek. A push-pull DC-DC átalakítóban a push meghatározza az áram nyomását vagy az áram táplálását. Most mit jelent a húzás? Ismét a szótár azt mondja, hogy erőt gyakoroljon valakire vagy valamire, hogy mozgást okozzon saját maga felé. A push-pull konverterben ismét az áramot húzzák.
Így a push-pull konverter egyfajta kapcsoló konverter, ahol az áramokat állandóan valamibe tolják, és állandóan valamiből. Ez egyfajta flyback transzformátor vagy induktor. Az áram folyamatosan nyomódik és húzódik a transzformátorból. Ezzel a push-pull módszerrel a transzformátor átadja a fluxust a szekunder tekercsnek, és valamiféle izolált feszültséget biztosít.
Mivel ez egyfajta kapcsolószabályozó, az is, hogy a transzformátort úgy kell kapcsolni, hogy az áramot szinkronosan kell tolni és húzni, ehhez valamilyen kapcsolószabályozóra van szükségünk. Itt aszinkron push-pull meghajtóra van szükség. Nyilvánvaló, hogy a kapcsolókat különféle típusú tranzisztorokkal vagy Mosfets-kel végzik.
Az elektronikai piacon rengeteg push-pull meghajtó érhető el, amelyek azonnal használhatók push-pull beszélgetésekkel kapcsolatos munkákhoz.
Kevés ilyen illesztőprogram-IC található az alábbi listában -
- LT3999
- MAX258
- MAX13253
- LT3439
- TL494
Hogyan működik a Push Pull Converter?
A toló-húzó átalakító működési elvének megértése érdekében megrajzoltunk egy alap áramkört, amely egy alapvető félhíd toló-húzó átalakító, és az alábbiakban az egyszerűség kedvéért bemutattuk a félhíd topológiát, de van egy másik közös topológia is, amely teljes híd push-pull konverterként ismert.
Két NPN tranzisztor lehetővé teszi a push-pull funkciót. A két Q1 és Q2 tranzisztort nem lehet egyszerre bekapcsolni. A Q1 bekapcsolásakor a Q2 kikapcsolva marad, a Q1 kikapcsolásakor pedig a Q2 bekapcsol. Ez sorozatosan fog megtörténni, és hurokként folytatódik.
Mint láthatjuk, a fenti áramkör transzformátort használ, ez egy elszigetelt push-pull átalakító.
A fenti kép azt az állapotot mutatja, ahol a Q1 be van kapcsolva, és a Q2 kikapcsol. Így az áram átfolyik a transzformátor középső csapján, és a Q1 tranzisztoron keresztül a földre kerül, míg a Q2 blokkolja az áramot a transzformátor másik csapján. Pontosan az ellenkezője történik, amikor a Q2 bekapcsol, és a Q1 kikapcsolva marad. Valahányszor az áramáramlás változásai bekövetkeznek, a transzformátor az elsődleges oldalról a szekunder oldalra továbbítja az energiát.
A fenti grafikon nagyon hasznos annak ellenőrzésére, hogy ez hogyan történik, először nem voltak feszültségek vagy áramáramok az áramkörben. A Q1 bekapcsolva, állandó feszültség először a csapra csapódik, mivel az áramkör most zárva van. Az áram növekszik, majd a feszültség indukálódik a szekunder oldalon.
A következő fázisban, egy idő késleltetés után a Q1 tranzisztor kikapcsol, és a Q2 bekapcsol. Itt jön néhány fontos dolog a munkában - a transzformátor parazita kapacitása és az induktivitás egy olyan LC áramkört alkot, amely ellentétes polaritással kezd kapcsolni. A töltés ellentétes irányba kezd visszaáramlani a transzformátor másik csapos tekercsén keresztül. Ilyen módon az áramot folyamatosan váltakozó üzemmódban nyomja ez a két tranzisztor. Mivel azonban a húzást az LC áramkör és a transzformátor középső csapja végzi, push-pull topológiának hívják. Gyakran úgy írják le, hogy a két tranzisztor az áramot váltakozva nyomja meg, nevezve az egyezmény push-pull-ot, ahol a tranzisztorok nem húzzák az áramot. A terhelés hullámformája úgy néz ki, mint a fűrészfog, azonban a fenti hullámforma nem ezt mutatja.
Amint megtudtuk, hogyan működik a push-pull átalakító kialakítása, térjünk át egy tényleges áramkör felépítésére, majd ezt elemezhetjük a padon. De előtte nézzük meg a vázlatot.
A praktikus tolóhúzó átalakító elkészítéséhez szükséges alkatrészek
Nos, az alábbi áramkör kenyérlapon van kialakítva. Az áramkörök teszteléséhez használt alkatrészek a következők:
- 2 db azonos névleges induktivitás - 220uH 5A toroid induktivitás.
- 0,1uF poliészter fóliakondenzátor - 2 db
- 1k ellenállás 1% - 2 db
- ULN2003 Darlington páros tranzisztor
- 100uF 50V kondenzátor
Praktikus push-pull átalakító áramköri ábra
A vázlat meglehetősen egyenes. Elemezzük a kapcsolatot, az ULN2003 a Darlington páros tranzisztor tömb. Ez a tranzisztor tömb hasznos, mivel a szabadonfutó diódák a chipset belsejében állnak rendelkezésre, és nem igényel további összetevőket, így elkerülhető a komplex további útválasztás a kenyérlapon. A szinkron meghajtóhoz egy egyszerű RC időzítőt használunk, amely szinkron módon be- és kikapcsolja a tranzisztorokat, hogy push-pull hatást teremtsen az induktorokon.
Praktikus Push-Pull átalakító - működik
Az áramkör működése egyszerű. Távolítsuk el a Darlington párost, és egyszerűsítsük az áramkört két Q1 és Q2 tranzisztor segítségével.
Az RC hálózatok keresztbe vannak kapcsolva a Q1 és Q2 aljzattal, amelyek egy alternatív tranzisztort kapcsolnak be egy regeneratív visszacsatolásnak nevezett visszacsatolási technikával.
Így kezd működni - Amikor feszültséget adunk a transzformátor középső csapjára (ahol két induktor közös csatlakozása van), az áram átfolyik a transzformátoron. A fluxus sűrűségétől és a polaritás negatív vagy pozitív telítettségétől függően az áram először C1-t és R1-t, vagy C2-et és R2-t tölt fel, nem mindkettőt. Képzeljük el, hogy a C1 és R1 kapják meg először az áramot. A C1 és R1 időzítőt biztosít, amely bekapcsolja a Q2 tranzisztort. A transzformátor L2 szakasza feszültséget indukál a mágneses fluxus segítségével. Ebben a helyzetben a C2 és R2 elkezd töltődni és bekapcsolja a Q1-et. Ezután a transzformátor L1 szakasza feszültséget indukál. Az időzítés vagy a frekvencia teljes mértékben függ a bemeneti feszültségtől, a transzformátor vagy induktor telített fluxusától, az elsődleges fordulatoktól, a mag keresztmetszeti négyzetcentiméter területétől.A frekvencia képlete
F = (V in * 10 8) / (4 * β s * A * N)
Ahol Vin a bemeneti feszültség, 10 8 egy állandó érték, β s a mag telített fluxus sűrűsége, amely visszaverődik a transzformátoron, A keresztmetszeti terület és N a fordulatok száma.
A Push Pull átalakító áramkörének tesztelése
Az áramkör teszteléséhez a következő eszközökre van szükség:
- Két milliméter - az egyik a bemeneti feszültség és a másik a kimeneti feszültség ellenőrzésére
- Oszcilloszkóp
- A pad tápellátása.
Az áramkört kenyérlemezbe építik, és a teljesítmény lassan növekszik. A bemeneti feszültség 2,16 V, míg a kimeneti feszültség 8,12 V, ami majdnem négyszerese a bemeneti feszültségnek.
Ez az áramkör azonban nem használ visszacsatolási topológiát, így a kimeneti feszültség nem állandó és nem is elszigetelt.
A push-pull frekvenciáját és kapcsolását az oszcilloszkóp-
Így az áramkör most push-pull boost konverterként működik, ahol a kimeneti feszültség nem állandó. Várható, hogy ez a push-pull átalakító akár 2W teljesítményt is képes biztosítani, de a visszacsatolás generálása hiányában még nem teszteltük.
Következtetések
Ez az áramkör a push-pull átalakító egyszerű formája. A kívánt kimenethez azonban mindig ajánlott megfelelő push-pull meghajtó IC-t használni. Az áramkör úgy építhető fel, hogy elszigetelt vagy nem izolált, bármilyen push-pull konverziós topológia felépíthető.
Az alábbi áramkör a vezérelt push-pull DC-DC átalakító megfelelő áramköre. Ez egy 1: 1 push-pull konverter, amely az LT3999-et használja analóg eszközökhöz (Linear Technologies).
Remélem, tetszett a cikk, és valami újat tanult, ha bármilyen kérdése van ezzel a témával kapcsolatban, tegye meg alább az észrevételeit, vagy közvetlenül a fórumunkra teheti fel kérdését.