Portal aktualnościowo-analityczny „Czas elektroniki”. Przetwornice push-pull Przetwornice 2-cyklowe w zasilaczach

Wady tej nie ma w obwodach autooscylatorów przeciwsobnych, co pozwala nie tylko zwiększyć sprawność przetwornicy, ale także uzyskać impulsy napięciowe o kształcie zbliżonym do prostokąta, co upraszcza filtr wygładzający i zapewnia większą stałość wyprostowanego napięcia. W tych obwodach zaleca się stosowanie obwodów prostowniczych, w których nie występuje stałe wymuszone namagnesowanie obwodu magnetycznego (dwufazowy pełnookresowy z wyjściem w punkcie środkowym i mostkiem jednofazowym).

W obwodach oscylatorów typu push-pull rolę przełączników pełnią tranzystory, które naprzemiennie otwierają się i zamykają, podobnie jak tranzystory w symetrycznych obwodach multiwibratora. Takie obwody można montować ze wspólnym emiterem, wspólną podstawą i wspólnym kolektorem. Najbardziej rozpowszechnionym obwodem jest obwód ze wspólnym emiterem, który działa przy niskim napięciu źródła U wejście pozwala uzyskać wysoką wydajność.

Przetwornica napięcia przeciwsobnego, zmontowana według wspólnego obwodu emitera (rys. 3), składa się z dwóch tranzystorów VT 1 VT 2 oraz transformator posiadający trzy uzwojenia: kolektor (składający się z dwóch półuzwojeń ω K1 i ω K2), podstawę (składającą się z dwóch półuzwojeń ω B1 i ω B2) oraz wyjście ω OUT. Podobnie jak w przetwornicy jednocyklowej, uzwojenie kolektora jest uzwojeniem pierwotnym, a uzwojenie podstawy jest uzwojeniem sprzężenia zwrotnego.

Ryż. 3. Półprzewodnikowy przetwornik napięcia typu push-pull zmontowany według wspólnego obwodu emitera

Rdzeń magnetyczny transformatora wykonany jest z materiału o prostokątnej pętli histerezy (ryc. 4, a).

Ryż. 4. Do zasady działania przetwornicy napięcia typu push-pull:

A- pętla histerezy obwodu magnetycznego transformatora impulsowego;

B - wykresy napięć, strumienia magnetycznego i prądów w obwodzie

Jako materiały na rdzeń magnetyczny stosuje się permalloj i ferryty różnych gatunków. Dzielnik napięcia R 1 R 2 zapewnia start konwertera, ponieważ po włączeniu napięcia zasilania Uin na rezystorze R 1 (ryc. 3) pojawia się niewielki spadek napięcia (średnio 0,7 V), którego minus wynosi nałożony na podstawy tranzystorów. Napięcie to przenosi punkt pracy tranzystora do obszaru wysokich prądów, zapewniając samowzbudzenie generatora. Kondensator C 1 zwiększa niezawodność procesu samowzbudzenia. Pojemność C 1 dobiera się eksperymentalnie; jego wartość waha się od 0,1 do 2 μF.

Zasada działania obwodu konwertera push-pull jest następująca. Gdy zasilanie jest włączone U wejście spadek napięcia na R 1 otwiera oba tranzystory VT 1 I VT 2 , Ponadto, ze względu na rozrzut parametrów tranzystora, prądy I K1 i I Przepływający przez nie K2 nie może być dokładnie taki sam. Powiedzmy I K1 > I K2, w tym przypadku w obwodzie magnetycznym transformatora pojawi się strumień magnetyczny, którego kierunek jest określony przez dominujący prąd kolektora I K1 (ryc. 3, kierunek I K1 jest pokazany ciągłymi strzałkami). Przepływ ten indukuje pole elektromagnetyczne na wszystkich uzwojeniach transformatora (rys. 3, znaki bez nawiasów), a pole elektromagnetyczne indukowane w półuzwojeniach podstawy ω B1 i ω B2 wytworzy się u podstawy VT 1 „minus” i na podstawie VT 2 „plus”, co doprowadzi do jeszcze większej różnicy prądów I K1 i I K2. Dzięki dodatniemu sprzężeniu zwrotnemu w obwodzie następuje proces otwierania VT 1 i zamykanie VT 2 płynie jak lawina i bardzo szybko napędza tranzystor VT 1 do trybu nasycenia. Napięcie zostanie przyłożone do półuzwojenia ω B1

Gdzie U ke1 us - spadek napięcia na otwartym tranzystorze VT 1 .

Tranzystor VT 1 będzie otwarty, dopóki strumień magnetyczny transformatora nie osiągnie wartości F S (przepływ nasycenia). Jak widać z rys. 4, a przy prostokątnej pętli histerezy transformatora strumień magnetyczny wówczas prawie się nie zmienia, pozostając praktycznie stały i jak wiadomo z teorii transformatorów (rozdział 1) przy stałym strumieniu magnetycznym w uzwojeniach transformatora, Nie można indukować pola elektromagnetycznego. Z tego powodu w tym momencie strumień magnetyczny osiąga wartość F S pole elektromagnetyczne zanika (lub staje się bardzo małe) we wszystkich uzwojeniach transformatora, a zatem i prądy w tych uzwojeniach.

Gwałtowny spadek prądów w uzwojeniach powoduje pojawienie się w nich pola elektromagnetycznego o przeciwnej polaryzacji (rys. 3, znaki w nawiasach), tj. na bazie VT 1 pojawi się dodatnie napięcie względem emitera i tranzystora VT 1 zamknie się i będzie oparty na tranzystorze VT 2 w stosunku do emitera pojawi się ujemne napięcie co doprowadzi do odblokowania VT 2 i do pojawienia się prądu I K2 w połowie uzwojenia ω K2 (kierunek I K2 jest pokazane linią przerywaną). Powoduje to wzrost ujemnego napięcia bazowego VT 2 i dalszy wzrost prądu I K2; proces ten przebiega jak lawina i bardzo szybko napędza tranzystor VT 2 do trybu nasycenia. W rezultacie (z open VT 2) napięcie zostanie przyłożone do półuzwojenia ω k2

Zatem napięcie na każdym z półuzwojeń ω k1 i ω k2 jest określone wzorami (1) i (2) i ma postać prostokątnych impulsów (ryc. 4, b, wykres I Do).

Częstotliwość generacji konwertera wg

Gdzie U ke us to spadek napięcia na tranzystorze w trybie nasycenia; U R-spadek napięcia na rezystancji czynnej połowy uzwojenia pierwotnego transformatora, V; ω k - liczba zwojów połowy uzwojenia wtórnego (ω k =ω k1= ω k2); B S-wartość indukcji nasycenia, T; S C - pole przekroju obwodu magnetycznego transformatora.

Jak widać z (3), częstotliwość generacji konwersji F n zależy od napięcia zasilania U BX i od prądu obciążenia I 0. Faktem jest, że wraz ze wzrostem prądu obciążenia wzrasta prąd na wyjściu falownika ( I Out), w wyniku czego wzrasta prąd w uzwojeniu pierwotnym (prąd I Do). Rosnący prąd I spowoduje wzrost spadku napięcia na nim, tj. U R i zgodnie ze wzorem (3) częstotliwość F n zmniejszy się.

W przypadku zwarcia na wyjściu przetwornicy, tranzystory VT 1 I VT 2 wyjdź z trybu nasycenia, a generowanie zostanie zatrzymane. Eliminując zwarcie, obwód można łatwo wzbudzić; Zatem, Obwód ten jest niewrażliwy na zwarcia.

Dość mocny i prosty konwerter napięcia typu push-pull można zbudować przy użyciu zaledwie dwóch potężnych tranzystorów polowych. Wielokrotnie stosowałem taki falownik w różnych konstrukcjach. Obwód wykorzystuje dwa mocne tranzystory z kanałem N, zaleca się przyjmowanie ich przy napięciu roboczym 100 woltów i dopuszczalnym prądzie 40 amperów lub większym.

Schemat jest dość popularny w Internecie.

Oprócz tranzystorów w obwodzie mamy ultraszybkie diody, można zastosować diody takie jak UF4007, HER207, HER307, HER308, MUR460 i inne. Dwie 12-woltowe diody Zenera w celu ograniczenia napięcia na bramkach przełączników polowych; zaleca się stosowanie diod Zenera o mocy 1 lub 1,5 W; jeśli 12-woltowe diody Zenera nie są dostępne, można je zastosować z napięcie stabilizacyjne 9-15 woltów, niekrytyczne.

Wskazane jest, aby wziąć rezystory ograniczające o mocy 0,5 lub 1 W, możliwe jest lekkie przegrzanie tych rezystorów.Transformator można nawinąć na rdzeń z zasilacza komputerowego, nie można nawet niczego nawinąć i użyć transformatora w odwrotną stronę – jako step-up. Na wszelki wypadek powiem, że uzwojenie pierwotne lub zasilające składa się z 2x5 zwojów, nawiniętych szyną zbiorczą z 5 oddzielnych drutów po 0,7 mm każdy (każda szyna zbiorcza), drut nie jest krytyczny.

Uzwojenie wtórne, zwiększające uzwojenie, jest nawinięte na uzwojenie pierwotne i składa się z 45 zwojów - to wystarczy, aby wytworzyć 220 woltów, biorąc pod uwagę częstotliwość roboczą generatora.

Obwód nie zawiera elementów krytycznych, rozpiętość podstawy elementu jest dość szeroka. Tranzystory należy zamontować na radiatorze, nie zapomnij o oddzieleniu ich od radiatora mikowymi przekładkami, ale dzieje się tak w przypadku jednego, solidnego radiatora.

Dławik można nawinąć na pierścień z dławików wyjściowych zasilacza komputerowego, uzwojenie jest nawinięte szyną zbiorczą złożoną z 3 żył drutu 1 mm (każda), liczba zwojów wynosi od 6 do 12.

Trochę o mocy i środkach bezpieczeństwa. Napięcie wyjściowe zależy od podłączonego obciążenia, falownik ten jest przeznaczony do pracy z obciążeniami pasywnymi (lampa, lutownica itp.), ponieważ częstotliwość wyjściowa jest setki razy wyższa niż częstotliwość sieci.

Aby podłączyć obciążenia aktywne do falownika, należy najpierw wyprostować napięcie na wyjściu transformatora, a następnie wygładzić kondensatorem elektrolitycznym; nie zapominaj, że prostownik musi wykorzystywać szybkie diody o napięciu wstecznym co najmniej 600 woltów i prądzie o natężeniu 2 amperów lub większym. Kondensator elektrolityczny na napięcie 400 V, pojemność 47-330 µF. Moc falownika wynosi 300 watów!

Bądź niezwykle ostrożny— napięcie wyjściowe za prostownikiem z kondensatorem jest zabójcze!

Najbardziej rozpowszechnione są wtórne źródła zasilania typu push-pull, chociaż mają one bardziej złożony obwód elektryczny w porównaniu do źródeł jednocyklowych. Pozwalają uzyskać znacznie większą moc wyjściową przy dużej wydajności.
Obwody przetwornic typu push-pull mają trzy rodzaje połączeń kluczowych tranzystorów i uzwojenia pierwotnego transformatora wyjściowego: półmostkowy, mostkowy i z uzwojeniem pierwotnym odczepionym od środka.

Pół mostu schemat kluczowej budowy kaskady.
Jego cechą jest włączenie uzwojenia pierwotnego transformatora wyjściowego w punkcie środkowym dzielnika pojemnościowego C1 - C2.

Amplituda impulsów napięcia na przejściach tranzystora emiter-kolektor T1 i T2 nie przekracza wartości napięcia zasilania. Pozwala to na zastosowanie tranzystorów o maksymalnym napięciu Uek do 400 woltów.
Jednocześnie napięcie na uzwojeniu pierwotnym transformatora T2 nie przekracza wartości Upit/2, ponieważ jest ono usuwane z dzielnika C1 - C2 (Upit/2).
Napięcie sterujące o przeciwnej polaryzacji jest dostarczane do baz kluczowych tranzystorów T1 i T2 poprzez transformator Tr1.


W chodnik W przetwornicy dzielnik pojemnościowy (C1 i C2) zastąpiono tranzystorami T3 i T4. Tranzystory w każdym półcyklu otwierają się parami po przekątnej (T1, T4) i (T2, T3).

Napięcie na przejściach Uec zamkniętych tranzystorów nie przekracza napięcia zasilania Upit. Ale napięcie na uzwojeniu pierwotnym transformatora Tr3 wzrośnie i będzie równe wartości Upit, co zwiększa wydajność przetwornicy. Prąd płynący przez uzwojenie pierwotne transformatora Tr3 przy tej samej mocy, w porównaniu z obwodem półmostkowym, będzie mniejszy.
Ze względu na trudność w ustawieniu obwodów sterujących tranzystorów T1 - T4 rzadko stosuje się mostkowy obwód przełączający.

Obwód falownika z tzw pchać ciągnąć moc wyjściowa jest najbardziej preferowana w wydajnych przetwornicach-falownikach. Charakterystyczną cechą tego obwodu jest to, że uzwojenie pierwotne transformatora wyjściowego Tr2 ma zacisk od środka. Dla każdego półcyklu napięcia działa naprzemiennie jeden tranzystor i jedno półuzwojenie transformatora.

Obwód ten charakteryzuje się najwyższą sprawnością, niskim poziomem tętnienia oraz niską emisją hałasu. Osiąga się to poprzez zmniejszenie prądu w uzwojeniu pierwotnym i zmniejszenie strat mocy w kluczowych tranzystorach.
Amplituda napięcia impulsów w połowie uzwojenia pierwotnego Tr2 wzrasta do wartości Upit, a napięcie Uek na każdym tranzystorze osiąga wartość 2 Upit (samoindukcja emf + Upit).
Konieczne jest użycie tranzystorów o dużej wartości Ucat, równej 600 - 700 woltów.
Średni prąd płynący przez każdy tranzystor jest równy połowie zużycia prądu z sieci zasilającej.

Sprzężenie zwrotne prądu lub napięcia.

Cechą obwodów samowzbudnych typu push-pull jest obecność sprzężenia zwrotnego (sprzężenia zwrotnego) od wyjścia do wejścia, pod względem prądu lub napięcia.

W schemacie aktualna informacja zwrotna uzwojenie komunikacyjne w3 transformatora Tr1 jest połączone szeregowo z uzwojeniem pierwotnym w1 transformatora wyjściowego Tr2. Im większe obciążenie na wyjściu falownika, tym większy prąd w uzwojeniu pierwotnym Tr2, tym większe sprzężenie zwrotne i większy prąd bazowy tranzystorów T1 i T2.
Jeżeli obciążenie jest mniejsze od minimalnego dopuszczalnego, prąd sprzężenia zwrotnego w uzwojeniu w3 transformatora Tr1 jest niewystarczający do sterowania tranzystorami i wytwarzanie napięcia przemiennego zostaje zakłócone.
Innymi słowy, gdy obciążenie zostanie utracone, generator nie działa.

W schemacie sprzężenie zwrotne napięcia Uzwojenie sprzężenia zwrotnego w3 transformatora Tr2 jest połączone poprzez rezystor R z uzwojeniem komunikacyjnym w3 transformatora Tr1. Obwód ten zapewnia sprzężenie zwrotne z transformatora wyjściowego na wejście transformatora sterującego Tr1, a następnie do obwodów bazowych tranzystorów T1 i T2.
Sprzężenie zwrotne napięcia jest słabo zależne od obciążenia. W przypadku bardzo dużego obciążenia na wyjściu (zwarcie) napięcie na uzwojeniu w3 transformatora Tr2 maleje i może nadejść moment, w którym napięcie na uzwojeniach bazy w1 i w2 transformatora Tr1 nie będzie wystarczające do wysterowania tranzystorów . Generator przestanie działać.
W pewnych okolicznościach zjawisko to można wykorzystać jako zabezpieczenie przed zwarciem na wyjściu.
W praktyce szeroko stosowane są obydwa obwody ze sprzężeniem zwrotnym zarówno prądowym, jak i napięciowym.

Obwód falownika typu push-pull ze sprzężeniem zwrotnym napięcia

Rozważmy na przykład działanie najpopularniejszego obwodu przetwornicy-falownika - obwodu półmostkowego.
Obwód składa się z kilku niezależnych bloków:

• — zespół prostowniczy – przetwarza napięcie przemienne 220 woltów 50 Hz na napięcie stałe 310 woltów;
• — urządzenie impulsowe wyzwalające – generuje krótkie impulsy napięciowe w celu uruchomienia autogeneratora;
• — generator napięcia przemiennego – przetwarza napięcie stałe o wartości 310 woltów na prostokątne napięcie przemienne o wysokiej częstotliwości 20 – 100 kHz;
• - prostownik - przetwarza napięcie przemienne 20 -100 kHz na napięcie stałe.

Natychmiast po włączeniu zasilania 220 V zaczyna działać urządzenie impulsowe wyzwalające, czyli generator napięcia piłokształtnego (R2, C2, D7). Z niego impulsy wyzwalające docierają do bazy tranzystora T2. Uruchomi się autogenerator.
Kluczowe tranzystory otwierają się jeden po drugim i w uzwojeniu pierwotnym transformatora wyjściowego Tr2, podłączonego do przekątnej mostka (T1, T2 - C3, C4), powstaje prostokątne napięcie przemienne.
Napięcie wyjściowe jest usuwane z uzwojenia wtórnego transformatora Tr2, prostowane diodami D9 - D12 (prostowanie pełnookresowe) i wygładzane kondensatorem C5.
Na wyjściu wytwarzane jest stałe napięcie o zadanej wartości.
Transformator T1 służy do przesyłania impulsów zwrotnych z transformatora wyjściowego Tr2 do baz kluczowych tranzystorów T1 i T2.


Obwód UPS typu push-pull ma wiele zalet w porównaniu z obwodem jednocyklowym:

• — rdzeń ferrytowy transformatora wyjściowego Tr2 pracuje z aktywnym odwracaniem magnesowania (rdzeń magnetyczny jest najpełniej wykorzystywany pod względem mocy);
• — napięcie kolektor-emiter Uek na każdym tranzystorze nie przekracza napięcia źródła prądu stałego wynoszącego 310 woltów;
• — gdy prąd obciążenia zmienia się z I = 0 na Imax, napięcie wyjściowe zmienia się nieznacznie;
• — skoki wysokiego napięcia w uzwojeniu pierwotnym transformatora Tr2 są bardzo małe, a poziom emitowanych zakłóceń jest odpowiednio niższy.

I jeszcze jedna uwaga na korzyść obwodu push-pull!!

Porównajmy działanie autogeneratorów dwusuwowych i jednocyklowych przy tym samym obciążeniu.
Każdy kluczowy tranzystor T1 i T2 jest używany tylko przez połowę czasu (jedną półfali) podczas jednego cyklu zegara generatora; druga połowa cyklu to „spoczynek”. Oznacza to, że cała wygenerowana moc generatora jest dzielona w połowie pomiędzy obydwa tranzystory, a przekazywanie energii do obciążenia odbywa się w sposób ciągły (z jednego tranzystora, potem z drugiego), podczas całego cyklu. Tranzystory działają w trybie łagodnym.
W generatorze jednocyklowym akumulacja energii w rdzeniu ferrytowym następuje w połowie cyklu, a w drugiej połowie cyklu jest ona uwalniana do obciążenia.

Tranzystor kluczowy w obwodzie jednocyklowym działa cztery razy intensywniej niż tranzystor kluczowy w obwodzie przeciwsobnym.

Jedną z najpopularniejszych topologii impulsowych przetwornic napięcia jest przetwornica push-pull lub push-pull (w dosłownym tłumaczeniu - push-pull).

W odróżnieniu od jednostronnej przetwornicy typu flyback, energia nie jest magazynowana w rdzeniu push-poolu, gdyż w tym przypadku jest to rdzeń transformatora, a nie służy jako przewodnik dla przemiennego strumienia magnetycznego wytwarzanego z kolei przez dwie połówki uzwojenia pierwotnego.

Jednak pomimo tego, że jest to transformator impulsowy o stałym współczynniku transformacji, napięcie stabilizacji wyjścia przeciwsobnego można nadal zmieniać poprzez zmianę szerokości impulsów roboczych (za pomocą).

Ze względu na wysoką sprawność (sprawność do 95%) oraz obecność izolacji galwanicznej obwodów pierwotnego i wtórnego, przetwornice impulsów push-pull znajdują szerokie zastosowanie w stabilizatorach i falownikach o mocach od 200 do 500 W (zasilacze, motoryzacja falowniki, UPS, itp.)

Poniższy rysunek przedstawia ogólny obwód typowego konwertera przeciwsobnego. Zarówno uzwojenie pierwotne, jak i wtórne posiadają odczepy od środka, dzięki czemu w każdym z dwóch półcykli roboczych, gdy aktywny jest tylko jeden z tranzystorów, wykorzystana zostanie jego połowa uzwojenia pierwotnego i odpowiadająca mu połowa uzwojenia wtórnego , gdzie napięcie spadnie tylko na jednej z dwóch diod.

Zastosowanie prostownika pełnookresowego z diodami Schottky'ego na wyjściu przetwornicy przeciwsobnej pozwala na zmniejszenie strat aktywnych i zwiększenie wydajności, ponieważ ekonomicznie znacznie bardziej opłacalne jest nawijanie dwóch połówek uzwojenia wtórnego niż ponoszenie strat (finansowy i aktywny) z mostkiem diodowym złożonym z czterech diod.

Przełączniki w obwodzie pierwotnym konwertera przeciwsobnego (MOSFET lub IGBT) muszą być zaprojektowane na dwukrotnie większe napięcie zasilania, aby wytrzymać nie tylko źródłowe pole elektromagnetyczne, ale także dodatkowy efekt pola elektromagnetycznego indukowanego podczas wzajemnego działania.

Cechy urządzenia i sposób działania obwodu przeciwsobnego odróżniają go korzystnie od obwodów półmostkowych, do przodu i typu flyback. W przeciwieństwie do półmostka nie ma potrzeby odłączania obwodu sterującego kluczem od napięcia wejściowego. Konwerter push-pull działa jak dwa konwertery typu single-ended w jednym urządzeniu.

Ponadto, w przeciwieństwie do konwertera przewodzenia, konwerter cykli spirytusowych nie wymaga uzwojenia ograniczającego, ponieważ jedna z diod wyjściowych nadal przewodzi prąd, nawet gdy tranzystory są zamknięte. Wreszcie, w przeciwieństwie do konwertera typu flyback, w konwerterze przeciwsobnym przełączniki i obwód magnetyczny są wykorzystywane oszczędniej, a efektywny czas trwania impulsu jest dłuższy.

Obwody przeciwsobne sterowane prądem stają się coraz bardziej popularne w zintegrowanych zasilaczach urządzeń elektronicznych. Dzięki takiemu podejściu problem zwiększonego napięcia na klawiszach zostaje całkowicie wyeliminowany. Rezystor bocznikowy jest podłączony do wspólnego obwodu źródła przełączników, z którego usuwane jest napięcie zwrotne w celu zabezpieczenia prądowego. Każdy cykl działania wyłączników jest ograniczony w czasie do momentu osiągnięcia przez prąd określonej wartości. Pod obciążeniem napięcie wyjściowe jest zwykle ograniczone przez PWM.

Projektując konwerter push-pull szczególną uwagę zwraca się na taki dobór przełączników, aby rezystancja kanału otwartego i pojemność bramki były jak najmniejsze. Do sterowania bramkami tranzystorów polowych w przetworniku push-pull najczęściej stosuje się mikroukłady sterownika bramki, które z łatwością radzą sobie ze swoim zadaniem nawet przy częstotliwościach setek kiloherców, typowych dla zasilaczy impulsowych dowolnej topologii.

W autonomicznych przenośnych i mobilnych urządzeniach radiowych, które pobierają stosunkowo mało energii, jako źródła energii elektrycznej wykorzystywane są źródła prądu stałego niskiego napięcia działające niezależnie od sieci zewnętrznej: ogniwa galwaniczne, baterie, termogeneratory, baterie słoneczne i jądrowe. Czasami do działania sprzętu radiowego konieczna jest konwersja napięcia stałego o jednej wartości znamionowej na napięcie stałe o innej wartości znamionowej. Zadanie to realizują różne przetwornice prądu stałego, a mianowicie: maszynowe elektryczne, elektromechaniczne, elektroniczne i półprzewodnikowe.

W przetworniku półprzewodnikowym energia prądu stałego jest przekształcana w energię impulsu prostokątnego za pomocą urządzenia przełączającego. Głównymi elementami tego urządzenia są tranzystory i tyrystory MOS FET i IGBT. Nazywa się konwertery z wyjściem AC falowniki. Jeżeli wyjście falownika zostanie podłączone do prostownika wyposażonego w filtr antyaliasingowy, wówczas wyjście urządzenia zwanego przetwornik, możesz uzyskać stałe napięcie U wyjściowego, które może znacznie różnić się od napięcia wejściowego U BX, , te. Przetwornica jest rodzajem transformatora stałonapięciowego.

Przy wysokim napięciu zasilania, a także przy braku ograniczeń dotyczących masy i objętości, racjonalne jest stosowanie tyrystorów w przetwornicach. Przetwornice półprzewodnikowe oparte na tranzystorach i tyrystorach dzielimy na nieregulowane i regulowane, przy czym te ostatnie znajdują zastosowanie również jako stabilizatory napięcia stałego i przemiennego.

Zgodnie z metodą wzbudzania oscylacji w konwerterze Istnieją obwody z samowzbudzeniem i niezależnym wzbudzeniem. Obwody samowzbudne to samooscylatory impulsowe. Niezależnie wzbudzone obwody składają się z głównego oscylatora i wzmacniacza mocy. Impulsy z wyjścia głównego oscylatora wchodzą na wejście wzmacniacza mocy i sterują nim.

1. Przetwornice samowzbudne

Przetwornice samowzbudne pracują z mocą do kilkudziesięciu watów. W urządzeniach radiowych znalazły zastosowanie jako autonomiczne źródła zasilania małej mocy oraz jako oscylatory główne potężnych przekształtników.Schemat blokowy przetwornicy samowzbudnej przedstawiono na rys. 1.

Ryż. 1. Schemat blokowy samowzbudnej przetwornicy napięcia

Na wejście przetwornicy podawane jest stałe napięcie zasilania U BX. W samooscylatorze napięcie stałe jest przekształcane na napięcie w postaci prostokątnych impulsów.

Impulsy prostokątne za pomocą transformatora zmieniają amplitudę i są podawane na wejście prostownika, po czym na wyjściu przetwornika (przetwornika) uzyskujemy wymaganą wielkość i napięcie stałe U na zewnątrz . Przy prostokątnym kształcie impulsu napięcie wyprostowane ma kształt zbliżony do stałego, przez co uproszczony jest filtr wygładzający prostownika.

2. Jednostronny konwerter napięcia.

Działanie obwodu (rys. 2), podobnie jak większości przetwornic, opiera się na zasadzie przerywania prądu stałego w uzwojeniu pierwotnym transformatora impulsowego za pomocą tranzystora pracującego w trybie przełączania.

Ryż. 2. Jednostronny konwerter półprzewodnikowy

napięcie samowzbudne

Uzwojenie pierwotne transformatora ω k jest zawarte w obwodzie kolektora tranzystora, a uzwojenie sprzężenia zwrotnego ω b jest zawarte w obwodzie podstawy emitera. Ponieważ uzwojenia ω k i ω b są umieszczone w tym samym obwodzie magnetycznym, istniejące między nimi połączenie magnetyczne oraz kolejność łączenia końców uzwojeń ostatecznie zapewniają dodatnie sprzężenie zwrotne w autogeneratorze.

Podczas podłączania źródła prądu stałego U BX w obwodzie kolektora tranzystora VT a w uzwojeniu ω k zaczyna płynąć prąd, co powoduje rosnący strumień magnetyczny w rdzeniu magnetycznym transformatora impulsowego. Przepływ ten, działając na uzwojenie sprzężenia zwrotnego ω b, indukuje w nim samoindukcję pola elektromagnetycznego, a uzwojenie ω b zostaje włączone względem uzwojenia ω k w taki sposób, że indukowane w nim pole elektromagnetyczne jeszcze bardziej otwiera tranzystor (Do p-p-p tranzystor u podstawy względem emitera, powstaje dodatkowe napięcie ujemne). Kiedy strumień magnetyczny osiągnie nasycenie, pole elektromagnetyczne i prądy w uzwojeniach znikną, pojawi się wsteczne pole elektromagnetyczne, blokując tranzystor, i proces rozpocznie się od nowa. Należy zauważyć, że gdy tranzystor jest otwarty VT ze względu na małą wartość jego rezystancji wewnętrznej spadek napięcia na nim będzie bardzo mały, nawet przy prądzie równym prądowi nasycenia. Dlatego w tym przypadku prawie całe napięcie wejściowe U BX przyłożony do uzwojenia kolektora pierwotnego transformatora ω k.

W wyniku okresowego włączania tranzystora przez uzwojenie pierwotne transformatora ω popłynie prąd, którego impulsy będą miały kształt prawie prostokątny. Impulsy o tym samym kształcie, częstotliwości powtarzania i polaryzacji są przetwarzane na uzwojenie wtórne transformatora ω out; impulsy te są wykorzystywane do wytwarzania wyprostowanego napięcia za pomocą prostownika półfalowego. Rezystor RR B w bazie tranzystora ogranicza prąd bazy.

Przetwornice opisanego typu zaleca się stosować przy wysokich napięciach wyjściowych U B S X i niskie prądy, w szczególności do zasilania anody wysokiego napięcia w lampach elektronopromieniowych. Główny niekorzyść obwód oscylatora jednocyklowego to stałe namagnesowanie obwodu magnetycznego, ze względu na fakt, że prąd przez uzwojenie kolektora (pierwotne) transformatora płynie tylko w jednym kierunku.Stałe namagnesowanie pogarsza warunki przenoszenia mocy z uzwojenia pierwotnego transformator do strony wtórnej, dlatego oscylatory jednocyklowe są używane przy małych mocach (kilka watów), gdy niska wydajność nie jest czynnikiem decydującym.