Paano magdisenyo ng isang push pull converter - pangunahing teorya, konstruksyon, at pagpapakita

Pagdating sa pagtatrabaho sa mga electronics na kapangyarihan, ang isang topology ng converter ng DC-DC ay naging napakahalaga para sa mga praktikal na disenyo. Higit sa lahat mayroong dalawang uri ng pangunahing mga topology ng conversion ng DC-DC na magagamit sa electronics ng kuryente, lalo, ang switching converter at ang Linear converter.

Ngayon mula sa batas ng pag-iingat ng enerhiya, alam natin na ang enerhiya ay hindi maaaring malikha o masira, ngunit maaari lamang itong mabago. Ang parehong napupunta para sa paglipat ng mga regulator, ang output power (wattage) ng anumang converter ay ang produkto ng boltahe at kasalukuyang, isang DC-DC converter na perpektong na-convert ang boltahe, o ang kasalukuyang habang ang wattage ay pare-pareho. Ang isang halimbawa ay maaaring ang sitwasyon kung saan ang isang 5V output ay maaaring magbigay ng 2A ng kasalukuyang. Dati nagdisenyo kami ng isang 5V, 2A SMPS Circuit, maaari mong suriin iyon kung iyon ang isang bagay na iyong hinahanap.

Isaalang-alang ngayon ang isang sitwasyon kung saan kailangan naming baguhin ito sa isang 10V output para sa isang tukoy na application. Ngayon, kung ang isang DC-DC converter ay ginagamit sa lugar na ito, at ang 5V 2A na 10W output ay pare-pareho, perpekto na ang DC-DC converter ay i-convert ang Voltage sa isang 10V na may kasalukuyang rating na 1A. Maaari itong magawa gamit ang isang boosting topology na paglipat kung saan ang isang switching inductor ay patuloy na lumilipat.

Isa pang magastos ngunit kapaki-pakinabang na pamamaraan ay ang paggamit ng isang push-pull converter. Ang isang push-pull converter ay magbubukas ng maraming mga posibilidad ng conversion, tulad ng Buck, Boost, Buck-Boost, nakahiwalay, o kahit na hindi nakahiwalay na mga topology, din ito ay isa sa pinakamatandang switching topology na ginamit sa mga electronics na kuryente na nangangailangan ng pinakamaliit na sangkap upang makabuo medium output output (Karaniwan - 150W hanggang 500W) na may maraming boltahe ng output. Kailangang baguhin ng isa ang paikot-ikot na transpormer para sa pagbabago ng boltahe ng output sa isang nakahiwalay na push-pull converter circuit.

Gayunpaman, ang lahat ng mga tampok na ito ay naglalagay ng maraming mga katanungan sa aming isipan. Tulad ng, paano gumagana ang isang Push-pull converter? Anong mga sangkap ang mahalaga upang makabuo ng isang push-pull converter circuit? Kaya, basahin at malalaman natin ang lahat ng kinakailangang mga sagot at sa huli, magtatayo kami ng isang praktikal na circuit para sa pagpapakita at pagsubok, kaya't pasukin natin ito.

Pagtatayo ng isang Push-Pull Converter

Ang pangalan ang may sagot. Ang Push at Pull ay may dalawang magkatulad na kahulugan ng parehong bagay. Ano ang kahulugan ng Push-Pull sa mga tuntunin ng awam? Sinasabi ng diksyonaryo na ang salitang push ay nangangahulugang sumulong sa pamamagitan ng paggamit ng puwersa na ipasa ang mga tao o mga bagay upang tumabi. Sa isang push-pull DC-DC converter, tinutukoy ng push ang pagtulak sa kasalukuyang o pagpapakain ng kasalukuyang. Ngayon, ano ang ibig sabihin ng paghila? Muli, sinasabi ng diksyonaryo na magsikap sa isang tao o sa isang bagay upang maging sanhi ng paggalaw patungo sa sarili. Sa converter ng push-pull, muli itong kasalukuyang hinihila.

Kaya, ang isang push-pull converter ay isang uri ng switching converter kung saan ang mga alon ay patuloy na itinutulak sa isang bagay at patuloy na hinihila mula sa isang bagay. Ito ay isang uri ng flyback transpormer o isang inductor. Ang kasalukuyang ay patuloy na itinulak at hinila mula sa transpormer. Gamit ang pamamaraang push-pull na ito, inililipat ng transpormer ang pagkilos ng bagay sa pangalawang likaw at nagbibigay ng ilang uri ng nakahiwalay na boltahe.

Ngayon, dahil ito ay isang uri ng regulator ng paglipat, pati na rin ang transpormer ay kailangang ilipat sa isang paraan na ang kasalukuyang kailangang itulak at hilahin nang magkakasabay, para sa kailangan namin ng ilang uri ng switching regulator. Dito, kinakailangan ng isang asynchronous na driver ng push-pull. Ngayon, malinaw na ang mga switch ay ginawa gamit ang iba't ibang mga uri ng Transistors o Mosfets.

Mayroong maraming mga driver ng push-pull na magagamit sa merkado ng electronics na maaaring magamit kaagad para sa gawaing nauugnay sa push-pull na pag-uusap.

Ilan sa mga naturang Driver ICs ay matatagpuan sa listahan sa ibaba-

LT3999
MAX258
MAX13253
LT3439
TL494

Paano Gumagana ang isang Push Pull Converter?

Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng push-pull converter, gumuhit kami ng isang pangunahing circuit na kung saan ay isang pangunahing half-bridge push-pull converter, at ipinakita sa ibaba, alang-alang sa pagiging simple, natakpan namin ang kalahating tulay na topolohiya, ngunit may isa pang pangkaraniwang topology na magagamit, at iyon ay kilala bilang isang buong tulay na push-pull converter.

Dalawang NPN transistors ang magpapagana ng pagpapaandar ng push-pull. Ang dalawang transistors Q1 at Q2 ay hindi maaring i-on nang sabay. Kapag ang Q1 ay naka-on, ang Q2 ay mananatiling naka-off, kapag ang Q1 ay naka-off, ang Q2 ay bubukas. Mangyayari ito nang sunud-sunod at magpapatuloy bilang isang loop.

Tulad ng nakikita natin, ang circuit sa itaas ay gumagamit ng isang transpormer, ito ay isang nakahiwalay na converter ng push-pull.

Ipinapakita ang imahe sa itaas ng estado kung saan naka-on ang Q1 at papatayin ang Q2. Sa gayon ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng gitnang gripo ng transpormer at pupunta sa lupa sa pamamagitan ng transistor Q1 habang ang Q2 ay hahadlangan ang kasalukuyang daloy sa iba pang gripo ng transpormer. Eksakto ang kabaligtaran na bagay ang nangyayari kapag ang Q2 ay nakabukas at ang Q1 ay nananatiling naka-off. Kailan man maganap ang mga pagbabago sa kasalukuyang daloy, inililipat ng transpormer ang enerhiya mula sa pangunahing bahagi hanggang sa pangalawang bahagi.

Ang graph sa itaas ay lubhang kapaki-pakinabang upang suriin kung paano ito nangyayari, sa una, dati ay walang mga voltages o kasalukuyang daloy sa circuit. Ang Q1 ay nakabukas, isang pare-parehong boltahe na unang welga sa gripo habang ang circuit ay sarado ngayon. Ang kasalukuyang nagsisimula upang madagdagan at pagkatapos ang boltahe ay sapilitan sa pangalawang bahagi.

Sa susunod na yugto, pagkatapos ng isang pagkaantala ng oras, ang transistor Q1 ay naka-off at ang Q2 ay nakabukas. Narito ang ilang mahahalagang bagay sa trabaho - ang transpormer na parasitiko ng capacitance at ang inductance ay bumubuo ng isang LC circuit na nagsisimulang lumipat sa tapat ng polarity. Ang pagsingil ay nagsisimulang dumaloy pabalik sa kabaligtaran na direksyon sa pamamagitan ng iba pang gripo ng paikot-ikot ng transpormer. Sa ganitong paraan, ang kasalukuyang ay patuloy na itinutulak sa mga kahaliling mode ng dalawang transistor na iyon. Gayunpaman, habang ang paghila ay ginagawa ng circuit ng LC at ang gitna ng gripo ng transpormer, ito ay tinatawag na top-push topology. Kadalasan ito ay inilarawan sa isang paraan na ang dalawang transistors ay itulak ang kasalukuyang halili na pagpapangalanan ng push-pull ng kombensiyon kung saan ang mga transistors ay hindi hilahin ang kasalukuyang. Ang pag-load ng waveform ay katulad ng sawtooth, gayunpaman, hindi ito ipinapakita sa nasa itaas na form ng alon.

Tulad ng natutunan natin kung paano gumagana ang isang disenyo ng push-pull converter, magpatuloy tayo sa pagbuo ng isang tunay na circuit para dito, at pagkatapos ay maaari nating pag-aralan iyon sa bench. Ngunit bago ito, tingnan natin ang eskematiko.

Mga sangkap na kinakailangan upang bumuo ng isang Praktikal na Push Pull Converter

Sa gayon, ang circuit sa ibaba ay itinayo sa isang breadboard. Ang mga sangkap na ginamit para sa pagsubok ng mga circuit ay ang mga sumusunod-

2 Pcs inductors na mayroong parehong rating - 220uH 5A toroidal inductor.
0.1uF polyester film capacitor - 2 mga PC
1k risistor 1% - 2 pcs
ULN2003 Darlington na transistor ng pares
100uF 50V capacitor

Isang Praktikal na Push-Pull Converter Circuit Diagram

Ang eskematiko ay medyo tuwid pasulong. Pag-aralan natin ang koneksyon, ang ULN2003 ay ang Darlington pares na transistor array. Ang array ng Transistor na ito ay kapaki-pakinabang dahil ang mga freewheeling diode ay magagamit sa loob ng chipset at hindi ito nangangailangan ng anumang karagdagang mga sangkap sa gayon pag-iwas sa anumang karagdagang kumplikadong pagruruta sa isang breadboard. Para sa magkasabay na driver, gumagamit kami ng isang simpleng RC timer na magkakasabay na bubuksan at i-off ang mga transistor upang lumikha ng isang epekto ng push-pull sa mga Inductor.

Praktikal na Push-Pull Converter - Nagtatrabaho

Ang pagtatrabaho ng circuit ay simple. Tanggalin natin ang pares ng Darlington at gawing simple ang circuit gamit ang dalawang transistors Q1 at Q2.

Ang mga network ng RC ay konektado sa isang cross posisyon sa base ng Q1 at Q2, na binubuksan ang mga kahaliling transistor gamit ang isang diskarteng feedback na tinatawag na regenerative feedback.

Nagsisimula itong gumana tulad nito - Kapag naglalagay kami ng boltahe sa gitnang gripo ng transpormer (kung saan ang karaniwang koneksyon sa pagitan ng dalawang mga inductor), ang kasalukuyang ay dumadaloy sa pamamagitan ng transpormer. Nakasalalay sa density ng pagkilos ng bagay at saturation ng polarity, negatibo o positibo, ang kasalukuyang unang singil ng hanggang C1 at R1 o C2 at R2, hindi pareho. Isipin muna natin na makuha ng C1 at R1 ang kasalukuyang. Ang C1 at R1 ay nagbibigay ng isang timer na magbubukas sa transistor Q2. Ang seksyon ng L2 ng transpormer ay magpapahiwatig ng boltahe gamit ang magnetic flux. Sa sitwasyong ito, ang C2 at R2 ay nagsisimulang singilin at i-on ang Q1. Ang seksyon ng L1 ng transpormer pagkatapos ay induces isang boltahe. Ang tiyempo o dalas ay ganap na nakasalalay sa input boltahe, ang puspos na pagkilos ng bagay ng transpormer o inductor, ang pangunahing liko, cross-sectional square centimeter area ng core.Ang pormula ng dalas ay-

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

Kung saan Vin ay ang input boltahe, 10 ⁸ ay isang pare-pareho ang halaga, β _s ay ang saturated flux density ng core na ay maipapakita sa transpormer, A ay ang cross-sectional area at N ay ang bilang ng mga liko.

Pagsubok sa Push Pull Converter Circuit

Para sa pagsubok sa circuit, kinakailangan ang mga sumusunod na tool-

Dalawang millimeter - isa para sa pagsuri ng boltahe ng pag-input at isa pa para sa boltahe ng output
Isang Oscilloscope
Isang supply ng kuryente sa bench.

Ang circuit ay itinayo sa isang breadboard at ang lakas ay dahan-dahang nadagdagan. Ang input boltahe ay 2.16V samantalang ang output boltahe ay 8.12V, na halos apat na beses ang boltahe ng pag-input.

Gayunpaman, ang circuit na ito ay hindi gumagamit ng anumang topology ng feedback, kaya ang boltahe ng output ay hindi pare-pareho at hindi rin nakahiwalay.

Ang dalas at ang paglipat ng push-pull ay sinusunod sa oscilloscope-

Sa gayon ang circuit ay kumikilos ngayon bilang isang push-pull boost converter kung saan ang output boltahe ay hindi pare-pareho. Inaasahan na ang push-pull converter na ito ay maaaring magbigay ng wattage hanggang 2W, ngunit hindi namin ito nasubukan dahil sa kawalan ng henerasyon ng feedback.

Konklusyon

Ang circuit na ito ay isang simpleng form ng push-pull converter. Gayunpaman, palaging inirerekumenda na gumamit ng tamang push-pull driver IC para sa nais na output. Ang circuit ay maaaring maitayo sa isang paraan kung saan nakahiwalay o hindi nakahiwalay, ang anumang mga topology sa push-pull conversion ay maaaring maitayo.

Ang circuit sa ibaba ay isang tamang circuit ng kontroladong push-pull DC sa DC converter. Ito ay isang 1: 1 push-pull converter gamit ang LT3999 para sa Mga Analog Device (Linear Technologies).

Inaasahan kong nagustuhan mo ang artikulo at natutunan ng isang bagong bagay kung mayroon kang anumang mga katanungan tungkol sa paksang ito, maglagay ng isang puna sa ibaba, o maaari mong mai-post ang iyong katanungan nang direkta sa aming forum.