Push-in spanningsomvormer
Een van de meest populaire topologieën van schakelende spanningsomzetters is een push-pull-converter of push-pull (letterlijk push-pull).
In tegenstelling tot een terugslagconverter met één cyclus wordt de energie in de pool-poolkern niet opgeslagen, aangezien het in dit geval de kern van de transformator is en niet gasklep kern, het dient hier als een geleider voor een wisselende magnetische flux die beurtelings wordt gegenereerd door twee helften van de primaire wikkeling.
Ondanks dat dit precies een pulstransformator is met een vaste transformatieverhouding, kan de stabilisatiespanning van de opgetrokken uitgang toch veranderd worden door de breedte van de werkpulsen te veranderen (met behulp van pulsbreedtemodulatie).
Door hun hoge rendement (rendement tot 95%) en de aanwezigheid van galvanische scheiding van de primaire en secundaire circuits, worden push-pull schakelende omvormers veel gebruikt in stabilisatoren en omvormers met een vermogen van 200 tot 500 W (voedingen, auto omvormers, UPS, enz.)
De onderstaande afbeelding toont een algemeen schema van een typische push-pull-converter.De primaire en secundaire wikkelingen hebben middelste aftakkingen, zodat in elk van de twee werkende halve cycli wanneer slechts één van de transistoren actief is, zijn eigen helft van de primaire wikkeling en de overeenkomstige helft van de secundaire wikkeling worden ingeschakeld, waar de spanning zal dalen tot slechts één van de twee diodes.
Het gebruik van een dubbelfasige gelijkrichter met Schottky-diodes aan de uitgang van een push-down-omzetter maakt het mogelijk om actieve verliezen te verminderen en de efficiëntie te verhogen, aangezien het economisch handiger is om twee helften van de secundaire wikkeling op te winden dan om de verliezen op te vangen ( financieel en actief ) met een diodebrug van vier diodes.
De schakelaars in de primaire lus van een push-pull-converter (MOSFET of IGBT) moeten geschikt zijn voor dubbele voedingsspanning om niet alleen de werking van de bron-EMF te weerstaan, maar ook de extra EMF-actie die wordt veroorzaakt tijdens de werking van elkaar.
De apparaatkenmerken en werking van het push-pull-circuit zijn gunstig in vergelijking met een halve brug, vooruit en achteruit. In tegenstelling tot een halve brug is het niet nodig om het schakelbesturingscircuit los te koppelen van de ingangsspanning. Het convertormechanisme werkt als twee pull-forward converters in één apparaat.
Ook heeft de buck-pull-down-omzetter, in tegenstelling tot de voorwaartse, geen begrenzingsspoel nodig omdat een van de uitgangsdiodes stroom blijft geleiden, zelfs als de transistors gesloten zijn. Ten slotte worden, in tegenstelling tot de inverse converter, de drukknop en het magnetische circuit spaarzamer gebruikt en is de effectieve pulsduur langer.
Push-pull stroomregelcircuits worden steeds populairder in ingebedde voedingen voor elektronische apparaten. Met deze aanpak wordt het probleem van verhoogde stress op de toetsen volledig geëlimineerd. Een shuntweerstand is opgenomen in het gemeenschappelijke broncircuit van de schakelaars waarvan de feedbackspanning wordt verwijderd voor stroombeveiliging. Elke schakelcyclus is beperkt in duur vanaf het moment dat de stroom de gespecificeerde waarde bereikt. Onder belasting wordt de uitgangsspanning meestal beperkt door PWM.
Bij het ontwerp van een push-pull-converter wordt speciale aandacht besteed aan de selectie van schakelaars, zodat de open kanaalweerstand en poortcapaciteit zo laag mogelijk zijn. Om de poorten van veldeffecttransistors in een push-pull-omzetter te besturen, worden meestal gate-driver-microschakelingen gebruikt, die hun taak gemakkelijk aankunnen, zelfs bij frequenties van honderden kilohertz, kenmerkend voor gepulseerde voedingen van elke topologie.