Jцrg Rehrmann Elektronik - birou de inginerie pentru dezvoltarea circuitelor și sistemelor electronice
Desigur, puteți implementa și ieșiri mici cu un convertor push-pull. Pentru convertoarele DC-DC mici, nereglementate, cu izolație electrică, acesta poate fi chiar forma de convertor ideală. Cel mai simplu este din nou un convertor auto-oscilant, a cărui comutare este declanșată de saturația nucleului. În acest scop, sunt necesare patru înfășurări ale transformatorului pe partea primară, dar doar câteva alte componente. Figura 8.3 A prezintă un convertor auto-oscilant construit cu MOSFET-uri.
Figura 8.3 Un convertor de flux push-pull neregulat pentru puteri mici
Figura 8.3 B Convertor de flux push-pull neregulat pentru putere mare
Fig. 8.3 C Convertor neregulat push-pull forward pentru tensiune mare de funcționare
Figura 8.3 D Convertor de flux neregulat în jumătate de punte pentru tensiuni de funcționare scăzute
Dacă tensiunea de funcționare depășește 15 volți, cronometrul IC NE 555 trebuie să fie prevăzut cu o tensiune de alimentare separată. În cel mai simplu caz, tensiunea este limitată cu o diodă zener și tensiunea de alimentare a CI este alimentată prin R 4. Desigur, un regulator de tensiune pentru temporizatorul IC ar fi și mai bun, de ex. un 78L12 sau 78M12. Cu componentele specificate, se poate atinge din nou un curent de ieșire de 40 amperi. Datorită tensiunii de funcționare mai mari, puterea de ieșire poate fi de aproximativ 500 de wați. În principiu, ieșiri chiar mai mari pot fi implementate în acest mod, cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că sursa de tensiune din circuitul semipont este expusă la o sarcină de curent alternativ foarte mare. Deci aici sunt necesari condensatori electrolitici mari cu rezistență internă scăzută pentru a filtra acești curenți alternativi. Datorită curenților alternativi mari, trebuie acordată o atenție deosebită regulilor de proiectare menționate în capitolul 6.1.
Desigur, în practică veți evita utilizarea transformatoarelor cu un număr inutil de mare de înfășurări, a căror fabricare este foarte complexă, mai ales că gradul lor de utilizare nu este optim. Circuitele de punte jumătate sau pline sunt utilizate pentru a reduce bobina primară la o singură înfășurare. În cel mai simplu caz, se ia un generator din capitolul 5 și se trimite semnalul de ieșire la bobina primară printr-un condensator de cuplare. În Figura 8.3 D și Figura 8.3 D1 pot fi văzute trei versiuni ale unui astfel de convertor. Versiunea simplă din stânga este suficientă pentru tensiuni de funcționare de până la 15 volți. Cu tranzistoarele specificate, pot fi obținuți curenți de ieșire continuă de 40 amperi, ceea ce corespunde unei puteri de ieșire de aproximativ 240 wați (40 A * ± 6 V).
Următorul circuit poate fi utilizat și pentru convertoarele DC-DC izolate simple:
Figura 8.3 D1 Convertor de flux semi-punte nereglat pentru izolarea convertoarelor DC-DC cu tensiuni de funcționare scăzute
Pentru bobine, în funcție de dimensiunea și frecvența miezului, sunt necesare doar câteva spire pe un miez toroidal. Cu ajutorul generatorului încorporat puteți determina cu ușurință câte rotiri aveți de fapt nevoie. Pentru a face acest lucru, trageți de mai multe ori un cablu izolat prin miezul toroidal și conectați-l la ieșirea generatorului. Dacă se atinge numărul necesar de spire, consumul de energie al circuitului și încălzirea miezului toroidal scad semnificativ. Utilizarea unui material de bază cu pierderi reduse, de ex. TDK/Epcos N87 trebuie de asemenea respectat. În funcție de tensiunea de izolație necesară, pentru cel puțin o bobină se folosește un cablu jumper izolat cu rezistență dielectrică suficientă sau un cablu de înaltă tensiune neecranat. Pentru redresorul secundar, cel mai bine este să folosiți un circuit de dublare Villard. Acest lucru este excelent în comparație cu tensiunile alternative asimetrice și, totuși, folosește ambele jumătăți de undă în mod egal pentru transmiterea energiei. Tensiunile secundare reglementate necesare pot fi apoi ușor generate pe partea secundară cu convertoare DC-DC simple, neizolate.
Dacă se vor implementa tensiuni mai mari cu un convertor pe jumătate de punte, este necesar un control fără potențial al tranzistorului superior de comutare. O posibilitate este de ex. utilizarea unui transformator de control, așa cum se poate vedea în Figura 5.1 B. Cu toate acestea, comportamentul dinamic al transformatorului, în special atunci când se controlează MOSFET-urile și IGBT-urile, este întotdeauna un anumit factor de incertitudine. În cazul jumătăților de poduri cu tranzistoare de comutare bipolare, există o metodă deosebit de simplă de control al tranzistoarelor cu un transformator de control, așa cum se poate vedea în Figura 8.3 E. Semipontul este auto-oscilant și transformatorul de control determină în primul rând frecvența de comutare.
Figura 8.3 Convertor cu jumătate de punte E cu transformator de comandă Structura transformatorului de comandă Tr 1
Figura 8.3 F semipont de înaltă tensiune F cu IR 2153
Figura 8.3 G semi-punte de înaltă tensiune pentru performanțe ridicate cu IR 2153
Figura 8.3 H MOSFET punte completă cu circuite integrate de driver de poartă integrate
Figura 8.3 I punte completă MOSFET cu circuite integrate de driver de poartă integrate
IC-urile utilizate au un timp mort mai scurt de aproximativ 0,6 µs în loc de 1,2 µs pentru IR 2151 și IR 2153. Aceasta permite frecvențe de comutare corespunzător mai mari. În principiu, este posibilă și utilizarea a două IR 2153 dacă acestea sunt mai ușor de obținut. În acest caz, pinul 2 al IC 1 nu trebuie să fie conectat direct la pinul 3 al IC 2, ci mai degrabă printr-o diodă Zener de 2,7 V. Un rezistor de la pinul 3 la pinul 1 al IC 2 crește potențialul la pinul 3 cu 2,7 volți, astfel încât funcția de oprire este dezactivată. Această modificare poate fi văzută în Figura 8.3K. În caz contrar, circuitul este identic cu Figura 8.3 H.
Figura 8.3 K full bridge control cu două IR 2153
Figura 8.3 L punte completă de înaltă tensiune cu transformator de comandă și putere mare de ieșire