- Izdelava pretvornika z vlečenjem
- Kako deluje pretvornik Push Pull?
- Komponente, potrebne za izdelavo praktičnega pretvornika z vlečenjem
- Praktični diagram vezja pretvornika z vlečenjem
- Praktični pretvornik s potisnim vlekom - deluje
- Preskušanje vezja pretvornika potisnega vleka
- Zaključki
Pri delu z energetsko elektroniko postane topologija pretvornika DC-DC zelo pomembna za praktične zasnove. V močnostni elektroniki sta na voljo predvsem dve vrsti glavnih topologij pretvorbe DC-DC, in sicer preklopni pretvornik in linearni pretvornik.
Zdaj iz zakona o ohranjanju energije vemo, da energije ni mogoče ustvariti niti uničiti, ampak jo je mogoče samo preoblikovati. Enako velja za preklopne regulatorje, izhodna moč (moč) katerega koli pretvornika je plod napetosti in toka, pretvornik DC-DC v idealnem primeru pretvori napetost ali tok, medtem ko je moč konstantna. Primer je lahko situacija, ko lahko 5V izhod zagotavlja 2A toka. Prej smo oblikovali 5V, 2A SMPS vezje, to lahko preverite, če to iščete.
Zdaj razmislite o situaciji, ko jo moramo spremeniti v izhod 10 V za določeno aplikacijo. Če je na tem mestu uporabljen pretvornik DC-DC in je napetost 5V 2A z močjo 10 W konstantna, bi idealno pretvornik DC-DC pretvoril napetost v 10V s trenutno 1A oceno. To je mogoče doseči z uporabo topologije preklopnega ojačevalnika, kjer se preklopni induktor neprestano preklaplja.
Druga draga, a uporabna metoda je uporaba pretvornika s pritiskom na vleko. Potisni pretvornik odpira veliko možnosti pretvorbe, kot so Buck, Boost, Buck-Boost, izolirane ali celo neizolirane topologije, prav tako pa je ena najstarejših preklopnih topologij, ki se uporablja v močnostni elektroniki in za izdelavo potrebuje najmanj komponent srednje izhodne moči (običajno - 150 W do 500 W) z več izhodno napetostjo. Treba je spremeniti navitje transformatorja za spreminjanje izhodne napetosti v izoliranem vezju pretvornika.
Vse te lastnosti pa nam v mislih postavljajo številna vprašanja. Na primer, kako deluje pretvornik Push-pull? Katere komponente so pomembne za izdelavo vezja pretvornika? Torej, preberite, našli bomo vse potrebne odgovore in na koncu bomo zgradili praktično vezje za predstavitev in preizkušanje, zato se lotimo tega.
Izdelava pretvornika z vlečenjem
Ime ima odgovor. Push in Pull imata dva nasprotna pomena iste stvari. Kakšen pomen ima Push-Pull v laičnem izrazu? V slovarju piše, da beseda push pomeni premik naprej s silo za prehod ljudi ali predmetov za premik vstran. V pretvorniku DC-DC s potiskom določa potiskanje toka ali dovajanje toka. Kaj pomeni vlečenje? Tudi v slovarju piše, da sili na nekoga ali nekaj, kar povzroči gibanje proti sebi. V potisnem pretvorniku je spet vlečen tok.
Potisni pretvornik je torej vrsta preklopnega pretvornika, pri katerem se tokovi nenehno potiskajo v nekaj in nenehno vlečejo iz nečesa. To je vrsta povratnega transformatorja ali induktorja. Tok se nenehno potiska in potegne iz transformatorja. S pomočjo te potisne metode transformator prenaša tok na sekundarno tuljavo in zagotavlja nekakšno izolirano napetost.
Ker je to vrsta preklopnega regulatorja, tudi zato, ker je treba transformator preklopiti tako, da je treba sinhrono potiskati in vleči tok, za to potrebujemo nekakšen preklopni regulator. Tu je potreben asinhroni push-pull gonilnik. Zdaj je očitno, da so stikala narejena z različnimi vrstami tranzistorjev ali Mosfetov.
Na trgu elektronike je na voljo veliko potisnih gonilnikov, ki jih je mogoče takoj uporabiti za delo s pogovorom s potisnim vlečenjem.
Na spodnjem seznamu je nekaj takih IC-jev gonilnikov -
- LT3999
- MAX258
- MAX13253
- LT3439
- TL494
Kako deluje pretvornik Push Pull?
Za razumevanje principa delovanja potisnega pretvornika smo narisali osnovno vezje, ki je osnovni pretvornik vlečnega vleka polovičnega mostu, in je zaradi enostavnosti prikazano spodaj, zaradi enostavnosti smo zajeli topologijo pol mostov na voljo pa je še ena skupna topologija, ki je znana kot pretvornik z vlečnim vlečenjem s polnim mostom.
Dva NPN tranzistorja omogočata funkcijo push-pull. Oba tranzistorja Q1 in Q2 ni mogoče vklopiti hkrati. Ko je Q1 vklopljen, bo Q2 ostal izklopljen, ko se Q1 izklopi, pa se vklopi Q2. To se bo zgodilo zaporedno in se bo nadaljevalo kot zanka.
Kot lahko vidimo, zgornje vezje uporablja transformator, to je izoliran pretvornik s potisnim vlekom.
Zgornja slika prikazuje stanje, ko je Q1 vklopljen in Q2 izklopljen. Tako bo tok tekel skozi osrednjo pipo transformatorja in bo šel na tla preko tranzistorja Q1, medtem ko bo Q2 blokiral tok toka na drugi pipi transformatorja. Ravno nasprotno se zgodi, ko se Q2 vklopi in Q1 ostane izklopljen. Kadar koli pride do sprememb trenutnega toka, transformator prenese energijo s primarne strani na sekundarno stran.
Zgornji graf je zelo koristen za preverjanje, kako se to zgodi, sprva v tokokrogu ni bilo napetosti ali toka. Q1 vklopljen, konstantna napetost najprej pritisne na pipo, ko je vezje zdaj zaprto. Tok se začne povečevati in nato se napetost inducira na sekundarno stran.
V naslednji fazi se po časovni zakasnitvi tranzistor Q1 izklopi in vklopi Q2. Tu je nekaj pomembnih stvari pri delu - parazitska kapacitivnost transformatorja in induktivnost tvori LC vezje, ki začne preklapljati v nasprotni polarnosti. Naboj začne teči nazaj v nasprotno smer skozi drugo navitje transformatorja. Na ta način ta dva tranzistorja nenehno potiskata tok v nadomestnih načinih. Ker pa vlečenje izvaja LC vezje in osrednja pipa transformatorja, se to imenuje push-pull topologija. Pogosto je opisano tako, da oba tranzistorja izmenično potiskata tok in poimenujeta konvencionalni push-pull, kjer tranzistorji ne vlečejo toka. Oblika vala obremenitve izgleda kot žaga, vendar ni prikazana v zgornji valovni obliki.
Ko smo se naučili, kako deluje zasnova potisnega pretvornika, nadaljujmo z izdelavo dejanskega vezja zanj, nato pa to lahko analiziramo na klopi. Pred tem pa si oglejmo shemo.
Komponente, potrebne za izdelavo praktičnega pretvornika z vlečenjem
No, spodnje vezje je zgrajeno na plošči. Sestavni deli, ki se uporabljajo za preskušanje vezij, so naslednji:
- 2 kos induktorjev z enako močjo - 220uH 5A toroidni induktor.
- 0,1uF kondenzator iz poliestrskega filma - 2 kos
- 1k upor 1% - 2 kos
- ULN2003 parni tranzistor Darlington
- 100uF 50V kondenzator
Praktični diagram vezja pretvornika z vlečenjem
Shema je precej naravnost naprej. Analizirajmo povezavo, ULN2003 je par tranzistorjev Darlingtonove pare. Ta niz tranzistorjev je uporaben, saj so diode prostega tečaja na voljo znotraj nabora čipov in ne zahtevajo dodatnih komponent, s čimer se izognejo kakršnemu koli zapletenemu usmerjanju na plošči. Za sinhroni gonilnik uporabljamo preprost RC-časovnik, ki bo sinhrono vklapljal in izklapljal tranzistorje, da ustvari učinek push-pull preko induktorjev.
Praktični pretvornik s potisnim vlekom - deluje
Delo vezja je preprosto. Odstranimo par Darlington in s pomočjo dveh tranzistorjev Q1 in Q2 olajšamo vezje.
Omrežja RC so v navzkrižnem položaju povezana z bazo Q1 in Q2, ki vklopijo nadomestne tranzistorje s tehniko povratnih informacij, imenovano regenerativna povratna informacija.
Začne delovati takole - ko napetost pripišemo na sredinsko pipo transformatorja (kjer je skupna povezava med dvema induktorjema), tok teče skozi transformator. Odvisno od gostote pretoka in nasičenosti polarnosti, negativne ali pozitivne, tok najprej napolni C1 in R1 ali C2 in R2, ne obojega. Predstavljajmo si, da C1 in R1 najprej dobita tok. C1 in R1 zagotavljata časovnik, ki vklopi tranzistor Q2. L2 odsek transformatorja bo induciral napetost z magnetnim tokom. V tem primeru se C2 in R2 začneta polniti in vklopiti Q1. Nato odsek L1 transformatorja inducira napetost. Čas ali frekvenca sta v celoti odvisna od vhodne napetosti, nasičenega pretoka transformatorja ali induktorja, primarnih zavojev, kvadratnega centimetrskega prereza jedra.Formula frekvence je
f = (V v * 10 8) / (4 * β s * A * N)
Kjer je Vin vhodna napetost, 10 8 je konstantna vrednost, β s je gostota nasičenega pretoka jedra, ki se bo odražalo na transformatorju, A je površina preseka in N število zavojev.
Preskušanje vezja pretvornika potisnega vleka
Za testiranje vezja so potrebna naslednja orodja -
- Dva milimetra - eden za preverjanje vhodne napetosti in drugi za izhodno napetost
- Osciloskop
- Stolno napajanje.
Vezje je zgrajeno v plošči in moč se počasi povečuje. Vhodna napetost je 2,16V, medtem ko je izhodna napetost 8,12V, kar je skoraj štirikrat več od vhodne napetosti.
Vendar to vezje ne uporablja nobene povratne topologije, zato izhodna napetost ni konstantna in niti izolirana.
Frekvenca in preklop potisnega vleka je opazen v osciloskopu
Tako vezje zdaj deluje kot pretvornik za povečanje pritiska, kjer izhodna napetost ni konstantna. Pričakuje se, da bi ta potisni pretvornik lahko zagotavljal moč do 2W, vendar ga zaradi pomanjkanja povratnih informacij nismo preizkusili.
Zaključki
To vezje je preprosta oblika potisnega pretvornika. Vendar je vedno priporočljivo, da za želeni izhod uporabite ustrezno IC -potisno gonilno enoto. Vezje je mogoče izdelati tako, da je mogoče izdelati kakršno koli izolacijo ali izolacijo v poljubni topologiji pretvorbe push-pull.
Spodnje vezje je pravilno vezje krmiljenega pretvornika enosmernega v enosmerni tok. Gre za pretvornik 1: 1 z vlečenjem, ki uporablja LT3999 za analogne naprave (Linear Technologies).
Upam, da vam je bil članek všeč in ste se naučili kaj novega, če imate kakršna koli vprašanja v zvezi s to temo, dodajte komentar spodaj ali lahko svoje vprašanje objavite neposredno na našem forumu.