跳转到内容

英文维基 | 中文维基 | 日文维基 | 草榴社区

推挽转换器

维基百科,自由的百科全书
推挽转换器 (+12V → ±18V; 50W) 的灌装英语Potting (electronics)模组。① 变压器; ② 和 ③ 电解电容,有垂直摆放及水平摆放; ④ 通孔元件的电路板

推挽转换器(push–pull converter)是一种直流-直流转换器,是用变压器改变直流供应器电源电压开关模式电源。推挽转换器的特点是变压器的初级电流是由一对对称的晶体管推挽输出所提供。二个晶体管会轮流开启,输流关闭,周期性的使变压器上的电流反向流动。因此,在切换周期的二个半周当中,电路都会从电源抽取电流。这和降压-升压变换器相反,降压-升压变换器只有单一晶体管打开或关闭,因此电路只是在其中一半的周期中,从电源抽取电流,另外一半的周期,是由储能的电容器或电感器输出能量。推挽转换器的输入电流比较稳定,输入模组的噪音较小,在高功率的应用中效率会比较高。

电路运作

[编辑]

Full-bridge converter circuit diagram

上述是全桥转换器的概念式架构,不是中心抽头或是split primary的推挽转换器。

上方:简单的逆变器电路,其中有开关以及自动切换的装置,作法是用二个晶体管以及分离绕组的自耦变压器来取代机械式的开关

“推挽式”有时会用来指变压器有双向激磁架构的转换器。例如,在全桥转换器中,以H桥方式实现的开关会切换变压器一次测的电压,使变压器的作用类似在交流电压下的作用,在输出侧产生电压。不过“推挽式”更常指一次侧有分离绕组,有二个开关的电源架构。

不论是哪一种情形,输出电压会再进行整流,再送到负载端,中间也可能加上电容器,过滤切换过程产生的噪声。

实务上,在变压器加电流,往某一方向激磁之后,需要间隔一小段时间,才能加电流,往反方向激磁。“开关”多半是一对的晶体管(或类似设备)。二个晶体管若有可能同时导通(或是在一个晶体管未完全断路时,另一个晶体管导通),有可能导致电源短路。因此在一个开关断路后,需要有一小段时间将二个开关都维持断路,以避免此问题,这段避免二个晶体管同时导通的时间称为“死区”。

晶体管

[编辑]

可以选用N型及P型的功率晶体管。Power MOSFET可以切换大电流,本身有低导通电阻的特性,也常用在推挽转换器中。二个功率晶体的闸极或是基极会透过电阻接到电源上。 P型的晶体管可以用来提升N型功率晶体的闸极电压(共源极),而N型的晶体管可以用来降低P型功率晶体的闸极电压。

在高频应用中,二个晶体会以共源极的方式驱动。

此电路的运作中,二个晶体都在"推"(push),一般而言,"拉"(pull)的动作是由低通滤波器以及变压器的中心抽头所达成的。但因为另一个晶体会用另一种电流方向来推动电路,因此仍可以称为是推挽转换器。

时序

[编辑]

若二个晶体都在导通的状态,就会造成电源的短路。另一方面,若二个晶体都不导通,若电源有电感性,会因为反电动势造成大的电压突波

若晶体的驱动电路够快,性能够强大,反电动势没有时间去为绕组上的电容充电,也无法为金属氧化物半导体场效晶体管 body-diode上的电容充电,因此不会产生高电压。

若使用微处理器,可以量测峰值电压,以数位的方式调整晶体管的时序,让峰值电压不会过大。若是晶体在低温下启动,在开机状庇下,没有电压突波时,格外有用。

时序是从没有电压、没有电流的条件下开始的,之后有一个晶体导通,定电压加到一次绕组,电流因此线性上升,在二次绕组感应到电定压。在时间T之后晶体开路,晶体及变压器上的杂散电容和变压器上的电感形成LC电路,切换到相反的极性。之后另一个晶体导通。同时电荷回到储能电容器,之后变换方向,在下一个时间T,电荷流到变压器。再接下来第一个晶体会导通,直到电流为零为止。因此完成一个周期。

相关条目

[编辑]

外部链接

[编辑]