Cara merancang penukar tolakan - teori asas, pembinaan, dan demonstrasi

Ketika bekerja dengan elektronik kuasa, topologi penukar DC-DC menjadi sangat penting untuk reka bentuk praktikal. Terdapat dua jenis topologi penukaran DC-DC utama yang terdapat dalam elektronik kuasa, iaitu, penukar pensuisan dan penukar Linear.

Sekarang dari undang-undang pemuliharaan tenaga, kita tahu bahawa tenaga tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah. Hal yang sama berlaku untuk pengatur beralih, kuasa output (watt) mana-mana penukar adalah produk voltan dan arus, penukar DC-DC dengan idealnya menukar voltan, atau arus semasa watt tetap. Contohnya ialah keadaan di mana output 5V dapat memberikan arus 2A. Sebelum ini kami telah merancang Litar SMPS 5V, 2A, anda boleh menyemaknya jika itu adalah sesuatu yang anda cari.

Sekarang pertimbangkan situasi di mana kita perlu mengubahnya menjadi output 10V untuk aplikasi tertentu. Sekarang, jika penukar DC-DC digunakan di tempat ini, dan 5V 2A yang output 10W adalah tetap, idealnya penukar DC-DC akan menukar Voltan menjadi 10V dengan penarafan 1A semasa. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan topologi peralihan dorongan di mana suatu induktor pensuisan sentiasa dihidupkan.

Kaedah lain yang mahal tetapi berguna adalah menggunakan penukar push-pull. Penukar push-pull membuka banyak kemungkinan penukaran, seperti Buck, Boost, Buck-Boost, topologi terpencil, atau bahkan tidak terpencil, juga merupakan salah satu topologi beralih tertua yang digunakan dalam elektronik kuasa yang memerlukan komponen minimum untuk menghasilkan output kuasa sederhana (Biasanya - 150W hingga 500W) dengan voltan keluaran berganda. Seseorang perlu mengubah belitan pengubah untuk mengubah voltan keluaran dalam litar penukar tolakan-tolak terpencil.

Namun, semua ciri ini menimbulkan banyak persoalan di dalam fikiran kita. Seperti, bagaimana penukar Push-pull berfungsi? Komponen apa yang penting untuk membina litar penukar push-pull? Jadi, baca terus dan kita akan mengetahui semua jawapan yang diperlukan dan pada akhirnya, kita akan membina litar praktikal untuk demonstrasi dan ujian, jadi mari kita masuk ke dalamnya.

Pembinaan Penukar Push-Pull

Nama itu ada jawapannya. Tolak dan Tarik mempunyai dua makna yang berlawanan dari perkara yang sama. Apakah maksud Push-Pull dalam istilah orang awam? Kamus mengatakan bahawa kata tolak bermaksud bergerak maju dengan menggunakan kekuatan untuk melepasi orang atau objek untuk bergerak ke samping. Dalam penukar DC-DC push-pull, tolak mentakrifkan menolak arus atau memberi makan arus. Sekarang, apakah maksud tarikan? Sekali lagi, kamus mengatakan untuk memaksa seseorang atau sesuatu yang menyebabkan pergerakan ke arah diri sendiri. Dalam penukar push-pull, ia adalah arus yang sedang ditarik.

Oleh itu, penukar push-pull adalah jenis penukar pensuisan di mana arus terus didorong ke sesuatu dan terus ditarik dari sesuatu. Ini adalah jenis pengubah flyback atau induktor. Arus sentiasa didorong dan ditarik dari pengubah. Dengan menggunakan kaedah push-pull ini, transformer memindahkan fluks ke gegelung sekunder dan memberikan semacam voltan terpencil.

Sekarang, kerana ini adalah jenis pengatur beralih, juga kerana pengubah perlu dihidupkan sedemikian rupa sehingga arus perlu didorong dan ditarik secara serentak, untuk itu kita memerlukan semacam pengatur beralih. Di sini, pemacu push-pull asinkron diperlukan. Sekarang, jelas bahawa suis dibuat dengan pelbagai jenis Transistor atau Mosfets.

Terdapat banyak pemacu push-pull yang tersedia di pasaran elektronik yang dapat digunakan dengan segera untuk pekerjaan yang berkaitan dengan percakapan push-pull.

Beberapa IC Pemandu tersebut boleh didapati dalam senarai di bawah-

LT3999
MAX258
MAX13253
LT3439
TL494

Bagaimana Penukar Push Pull Berfungsi?

Untuk memahami prinsip kerja penukar push-pull, kami telah melakarkan litar asas yang merupakan penukar tolakan tolak jambatan separuh asas , dan yang ditunjukkan di bawah ini, demi kesederhanaan, kami telah membahas topologi jambatan separuh, tetapi ada satu lagi topologi umum yang tersedia, dan ia dikenali sebagai penukar push-pull jambatan penuh.

Dua transistor NPN akan membolehkan fungsi push-pull. Kedua-dua transistor Q1 dan Q2 tidak dapat dihidupkan pada masa yang sama. Apabila Q1 dihidupkan, Q2 akan tetap dimatikan, ketika Q1 dimatikan, Q2 akan menyala. Ia akan berlaku secara berurutan dan akan berterusan sebagai gelung.

Seperti yang kita lihat, litar di atas menggunakan transformer, ini adalah penukar push-pull terpencil.

Gambar di atas menunjukkan keadaan di mana Q1 dihidupkan dan Q2 akan dimatikan. Oleh itu arus akan mengalir melalui paip tengah transformer dan akan menuju ke tanah melalui transistor Q1 sementara Q2 akan menyekat aliran arus pada paip transformer yang lain. Tepat perkara sebaliknya berlaku apabila Q2 menyala dan Q1 tetap dimatikan. Setiap kali berlaku perubahan arus, transformer akan memindahkan tenaga dari sisi primer ke sisi sekunder.

Grafik di atas sangat berguna untuk memeriksa bagaimana ini berlaku, pada mulanya, tidak ada voltan atau aliran arus di litar. Q1 dihidupkan, voltan malar pertama menyerang ke paip kerana litar ditutup sekarang. Arus mula meningkat dan kemudian voltan dimasukkan ke sisi sekunder.

Pada fasa seterusnya, setelah kelewatan waktu, transistor Q1 dimatikan dan Q2 dihidupkan. Berikut adalah beberapa perkara penting di tempat kerja - kapasitans parasit transformer dan induktansi membentuk litar LC yang mula beralih dalam kekutuban bertentangan. Cas mula mengalir kembali ke arah yang bertentangan melalui penggulungan paip pengubah yang lain. Dengan cara ini, arus terus didorong dalam mod alternatif oleh kedua-dua transistor tersebut. Namun, kerana penarikan dilakukan oleh litar LC dan keran tengah pengubah, ia dipanggil topologi tarik-tarik. Selalunya ia dijelaskan sedemikian rupa sehingga kedua transistor menolak arus secara bergantian menamakan konvensyen push-pull di mana transistor tidak menarik arus. Bentuk gelombang beban seperti gigi gergaji, bagaimanapun, tidak seperti yang ditunjukkan dalam bentuk gelombang di atas.

Oleh kerana kita telah mengetahui bagaimana reka bentuk penukar push-pull berfungsi, mari kita terus membina rangkaian sebenar untuknya, dan kemudian kita dapat menganalisisnya di bangku simpanan. Tetapi sebelum itu, mari kita lihat skema.

Komponen yang diperlukan untuk membina Penukar Push Pull Praktikal

Nah, litar di bawah dibina di papan roti. Komponen yang digunakan untuk menguji litar adalah seperti berikut-

2 induktor Pcs mempunyai penilaian yang sama - induktor toroidal 220uH 5A.
Kapasitor filem poliester 0.1uF - 2 pcs
Perintang 1k 1% - 2 pcs
Transistor pasangan Darlington ULN2003
Kapasitor 100uF 50V

Rajah Litar Penukar Push-Pull Praktikal

Skematiknya agak lurus ke hadapan. Mari kita analisis sambungannya, ULN2003 adalah array transistor pasangan Darlington. Array Transistor ini berguna kerana dioda freewheeling terdapat di dalam chipset dan ia tidak memerlukan komponen tambahan sehingga mengelakkan perutean kompleks tambahan pada papan roti. Untuk pemacu segerak, kami menggunakan pemasa RC ringkas yang akan menghidupkan dan mematikan transistor secara serentak untuk mewujudkan kesan tolakan di seluruh Induktor.

Penukar Push-Pull Praktikal - Berfungsi

Kerja litar adalah sederhana. Mari keluarkan pasangan Darlington dan buat litar mudah dengan menggunakan dua transistor Q1 dan Q2.

Rangkaian RC disambungkan dalam kedudukan silang dengan dasar Q1 dan Q2, yang menghidupkan transistor gantian menggunakan teknik maklum balas yang disebut maklum balas regeneratif.

Ia mula beroperasi seperti ini - Apabila kita menggunakan voltan pada keran tengah pengubah (di mana sambungan biasa antara dua induktor), arus akan mengalir melalui pengubah. Bergantung pada ketumpatan fluks dan ketepuan kekutuban, negatif atau positif, arus pertama mengecas C1 dan R1 atau C2 dan R2, bukan kedua-duanya. Mari kita bayangkan C1 dan R1 mendapat arus pertama. C1 dan R1 menyediakan pemasa yang menghidupkan transistor Q2. Bahagian L2 pengubah akan mendorong voltan menggunakan fluks magnet. Dalam keadaan ini, C2 dan R2 mula mengisi dan menghidupkan Q1. Bahagian L1 pengubah kemudian menghasilkan voltan. Pemasaan atau frekuensi bergantung sepenuhnya pada voltan masukan, fluks tepu dari pengubah atau induktor, putaran utama, keratan rentas keratan rentas teras.Formula kekerapan adalah-

f = (V _dalam * 10 ⁸) / (4 * β _s * A * N)

Di mana Vin adalah voltan masukan, 10 ⁸ adalah nilai malar, β _s adalah ketumpatan fluks tepu teras yang akan dipantulkan pada pengubah, A adalah luas keratan rentas dan N adalah bilangan lilitan.

Menguji Litar Penukar Push Pull

Untuk menguji litar, alat berikut diperlukan-

Dua milimeter - satu untuk memeriksa voltan input dan satu lagi untuk voltan keluaran
Osiloskop
Bekalan kuasa bangku.

Litar dibina di papan roti dan daya perlahan-lahan meningkat. Voltan input ialah 2.16V sedangkan voltan keluarannya adalah 8.12V, iaitu hampir empat kali ganda voltan input.

Walau bagaimanapun, litar ini tidak menggunakan topologi maklum balas, jadi voltan keluaran tidak tetap dan tidak terasing.

Kekerapan dan pertukaran push-pull diperhatikan di osiloskop-

Oleh itu, litar ini sekarang bertindak sebagai penukar push-pull boost di mana voltan output tidak tetap. Dijangkakan bahawa penukar push-pull ini dapat memberikan watt hingga 2W, tetapi kami belum mengujinya kerana kurangnya penjanaan maklum balas.

Kesimpulannya

Litar ini adalah bentuk ringkas penukar tekan-tarik. Walau bagaimanapun, selalu disarankan untuk menggunakan IC pemacu push-pull yang betul untuk output yang diinginkan. Litar boleh dibina dengan cara di mana terpencil atau tidak terpencil, mana-mana topologi dalam penukaran push-pull dapat dibina.

Litar di bawah adalah litar penukar tolak tolak DC ke DC yang betul. Ia adalah penukar push-pull 1: 1 menggunakan LT3999 untuk Peranti Analog (Linear Technologies).

Saya harap anda menyukai artikel ini dan mengetahui sesuatu yang baru jika anda mempunyai pertanyaan mengenai topik ini, berikan komen di bawah, atau anda boleh menghantar soalan anda terus di forum kami.