Двотактний перетворювач напруги

Однією з найпопулярніших топологій імпульсних перетворювачів напруги є двотактний перетворювач або push-pull (в дослівному перекладі – тягни-штовхай).

На відміну від однотактного обратноходового перетворювача (flyback), енергія в осерді пуш-пулу керуються не запасається, тому що в даному випадку це – сердечник трансформатора, а не сердечник дроселя, він служить тут провідником для змінного магнітного потоку, створюваного по черзі двома половинами первинної обмотки .

Проте, не дивлячись на те, що це саме імпульсний трансформатор з фіксованим коефіцієнтом трансформації, напругу стабілізації виходу двотактники все одно може змінюватися за допомогою варіювання ширини робочих імпульсів (за допомогою широтно-імпульсної модуляції).

В силу високої ефективності (ККД до 95%) і наявності гальванічної розв’язки первинної та вторинної ланцюгів, двотактні імпульсні перетворювачі широко використовується в стабілізаторах і инверторах потужністю від 200 до 500 Вт (блоки живлення, автомобільні інвертори, ДБЖ і т.д.)

На малюнку нижче зображено загальну схема типового двотактного перетворювача. Як первинна, так і вторинна обмотки мають відводи від середин, щоб в кожний з двох робочих полупериодов, коли активний тільки один з транзисторів, була б задіяна своя половина первинної обмотки і відповідна половина вторинної обмотки, де напруга впаде лише на одному з двох діодів.

Застосування двухполуперіодного випрямляча з діодами Шотткі, на виході двотактного перетворювача, дозволяє знизити активні втрати і підвищити ККД, адже економічно набагато доцільніше намотати дві половини вторинної обмотки, ніж нести втрати (фінансові та активні) з доданими мостом з чотирьох діодів.

Ключі в первинному ланцюзі двотактного перетворювача (MOSFET або IGBT) повинні бути розраховані на подвоєне напруга живлення, щоб витримати дію не тільки ЕРС джерела, а й додаткову дію ЕРС, що наводяться під час роботи один одного.

Особливості пристрою і режиму роботи двотактної схеми вигідно відрізняють її від полумостовой, прямоходовой і обратноходового. На відміну від полумостовой, тут немає необхідності розв’язувати ланцюг управління ключами від вхідної напруги. Двотактний перетворювач працює як два однотактний прямоходових перетворювача в одному пристрої.

До того ж, на відміну від прямоходового, духтактному перетворювача не потрібна обмежувальна обмотка, так як один з вихідних діодів продовжує проводити струм навіть при закритих транзисторах. Нарешті, на відміну від обратноходового перетворювача, в двотактники ключі і муздрамтеатр використовуються більш щадним чином, а ефективна тривалість імпульсів більше.

У вбудованих блоках живлення електронних пристроїв все більш популярні двотактні схеми з керуванням по току. При такому підході проблема підвищеної напруги на ключах виключається повністю. У загальну Істоковий ланцюг ключів включається резистор-шунт, з якого знімається напруга зворотного зв’язку для захисту по струму. Кожен цикл роботи ключів обмежується по тривалості моментом досягнення струмом заданої величини. Під навантаженням вихідна напруга, як правило, обмежується за допомогою ШІМ.

При проектуванні двотактного перетворювача особливу увагу приділяють підбору ключів, щоб опір відкритого каналу і ємність затвора були б якомога менше. Для управління затворами польових транзисторів в двотактному перетворювачі найчастіше застосовують мікросхеми-драйвери затворів, які легко справляються зі своїм завданням навіть на частотах в стогни кілогерц, властивих імпульсних джерел живлення будь-якої топології.

Посилання на основну публікацію