Схема пуш пул

Импульсные преобразователи напряжения push-pull (генераторы Роэра) Есть две категории любых импульсных преобразователей напряжения: Преобразователь любой из этих двух категорий может быть как понижающим, так и повышающим, в устройствах с накопительным дросселем это зависит от схемы включения, в устройствах с трансформатором от коэффициента трансформации. Импульсные преобразователи напряжения с накопительным дросселем. На выходе таких схем всегда будет или постоянное или пульсирующее напряжение. Переменное напряжение на их выходе не получить. Общая схема повышающего импульсного преобразователя с накопительным дросселем. Сигнал, который необходимо подавать в точку А1 по отношению к общему проводу: Общая схема понижающего импульсного преобразователя с накопительным дросселем. Сигнал который необходимо подавать в точку Б1 по отношению к истоку транзистора: Как работают импульсные преобразователи с накопительным дросселем? Рассмотрим на примере повышающего преобразователя. Накопительный дроссель L1 подключен так, что при открывании транзистора T1 через них начинает протекать ток от источника "+ПИТ", при этом ток возрастает в дросселе не мгновенно, так как энергия запасается в магнитном поле дросселя. После того как транзистор T1 закрывается, запасённой в дросселе энергии необходимо высвободится, это следует из физики явлений происходящих в дросселе, соответственно единственный путь этой энергии пролегает через источник +ПИТ, диод VD1 и нагрузку подключенную к ВЫХОДу. При этом максимальное напряжение на выходе зависит только от одного - сопротивления нагрузки. Если у нас идеальный дроссель и если нагрузка отсутствует, то напряжение на выходе будет бесконечно большим, однако мы имеем дело с далёким от идеала дросселем, по этому без нагрузки напряжение просто будет очень большим, возможно настолько большим что случиться пробой воздуха или диэлектрика между клеммой ВЫХОД и общим проводом, но скорее пробой транзистора. Очень просто - запасать в дросселе ровно столько энергии, сколько необходимо, что бы создать нужное напряжение на известном сопротивлении нагрузки. Регулировка запасённой энергии производится длительностью импульсов открывающих транзистор (временем в течении которого открыт транзистор). Напряжение на выходе такого преобразователя не может оказаться больше чем напряжение +ПИТ. Импульсные преобразователи напряжения с трансформаторами. Суть процессов всегда одинакова: если в первой обмотке трансформатора 10 витков, а во второй 20 и мы приложим переменное напряжение 10 вольт к первой, то во второй мы получим переменное напряжение той же частоты но 20 вольт и соответственно с 2 раза меньшим током чем течёт в первой обмотке. Пуш-пул (push-pull) (генератор Роэра) Сигналы на входах по отношению к общему проводу: Работает следующим образом: когда транзистор T1 открыт, ток течёт через верхнюю половину обмотки - L1.1, затем транзистор T1 закрывается и открывается транзистор T2, ток начинает протекать через нижнюю половину обмотки - L1.2, так как верхняя половина обмотки L1 включена своим концом к +ПИТ а нижняя началом, то магнитное поле в сердечнике трансформатора при открытии T1 течёт в одну сторону, а при открытии T2 в другую, соответственно на вторичной обмотке L2 создаётся переменное напряжение. L1.1 и L1.1 выполняются как можно более идентичными друг другу. Высокая эффективность при работе от низкого напряжения питания (через каждую половину обмотки и транзистор протекает только половина необходимого тока). Выбросы напряжения на стоках транзисторов равные удвоенному напряжению питания (например когда T1 открыт, а T2 закрыт, то ток течёт в L1.1 в свою очередь в L1.2 магнитное поле создаёт напряжение равное напряжению на L1.1 которое суммируясь с напряжением источника питания воздействует на закрытый T2). То есть необходимо выбирать транзисторы на большее допустимое максимальное напряжение. Преобразователи, питающиеся от низкого напряжения (порядка 12 вольт). Полумост. Сигналы на входах по отношению к общему проводу: Работает следующим образом: когда транзистор T1 открыт, ток течёт через первичную обмотку трансформатора (L1) заряжая конденсатор C2, затем он закрывается и открывается T2, соответственно теперь ток течёт через L1 в обратном направлении, разряжая C2 и заряжая C1. Напряжение подводимое к первичной обмотке трансформатора в два раза ниже напряжения +ПИТ. Отсутствие выбросов удвоенного напряжения свойственных пуш-пулу. Преобразователи, питающиеся от бытовой осветительной сети, сетевые блоки питания (например: блоки питания компьютеров). Сигналы на входах по отношению к общему проводу: Работает следующим образом: когда транзисторы T1 и T4 открыты, ток течёт через первичную обмотку трансформатора в одном направлении, затем они закрываются и открываются T2 и T3 ток через первичную обмотку начинает течь в обратном направлении. Необходимость установки четырёх мощных транзисторов. Удвоенное падение напряжения на транзисторах (падения напряжения на смежных T1 T4/ T2 T3 транзисторах складываются). Полное напряжение питания на первичной обмотке. Отсутствие выбросов удвоенного напряжения свойственных пуш-пулу. Мощные преобразователи, питающиеся от бытовой осветительной сети, сетевые блоки питания (например: импульсные сварочные "трансформаторы"). Общими проблемами для преобразователей на трансформаторах являются те же проблемы что и преобразователей на базе накопительных дросселей: насыщение сердечника; сопротивление провода из которого выполнены обмотки; работа транзисторов в линейном режиме. Обратноходовые и прямоходовые импульсные преобразователи. Обратноходовой и прямоходовой импульсный преобразователь напряжения - это "гибриды" преобразователя на базе накопительного дросселя и трансформатора, хотя в сути своей это преобразователь на базе накопительного дросселя и об этом никогда не стоит забывать. Принцип работы такого преобразователя схож с повышающим преобразователем на накопительном дросселе, с той лишь разницей, что нагрузка включена не непосредственно к дросселю, а к ещё одной обмотке, намотанной на сам дроссель. Как и в повышающем преобразователе, в случае включения его без нагрузки, его выходное напряжение будет стремиться к максимуму. Выбросы напряжения на ключевом транзисторе создающие необходимость применения ключевых транзисторов на напряжение значительно превышающее +ПИТ. Высокое напряжение на выходе в отсутствии нагрузки. Гальваническая развязка цепи питания и цепи нагрузки. Отсутствие потерь связанных с перемагничиванием сердечника (магнитное поле течёт в сердечнике всегда в одну сторону). Явления, о которых необходимо помнить при конструировании. преобразователей напряжения (и импульсных устройств вообще) Решение: использование провода с минимальным сопротивлением (более толстый провод, провод из материалов обладающих малым удельным сопротивлением). Специфические проблемы преобразователей напряжения с использованием трансформаторов. Явление сквозного тока. Решение: создание задержки между тем как снизился до нуля потенциал на входе Г1 (см. схему полумоста) и возрос потенциал на входе Г2. Такое время задержки называют дедтайм (dead time) и графически это можно проиллюстрировать осциллограммой: Эффект Миллера. Опять же, рассмотрим на примере полумоста - когда транзистор T1 открывается, то к транзистору T2 прикладывается напряжение, которое быстро возрастает (со скоростью открывания T1), так как это напряжение велико, то даже незначительная внутренняя ёмкость между затвором и истоком заряжаясь создаёт значительный потенциал на затворе, который открывает T2, пусть и на короткое время, но создавая сквозной ток, даже при наличии дедтайма. Решение: применение мощных драйверов транзисторов, способных не только отдавать, но и принимать большие токи. О чём не следует забывать? Понижающий преобразователь с накопительным дросселем, полумост и мост - схемы, которые не так просты, как кажутся на первый взгляд, прежде всего потому, что исток транзистора в понижающем преобразователе и истоки верхних по схеме транзисторов в мосте и полумосте находятся под напряжением питания. Как мы знаем, управляющее напряжение на затвор транзистора нужно подавать относительно его истока, для биполярных на базу относительно к эмиттера. Использование гальванически развязанных источников питания цепей затворов (баз): Генератор G1 вырабатывает противофазные сигналы и формирует дедтайм, U1 и U2 драйверы полевых транзисторов, оптрон гальванически развязывает входную цепь верхнего драйвера с выходом генератора, который питается от другой обмотки трансформатора. Гальваническая развязка обеспечивается за счёт введения ещё одного импульсного трансформатора: GDT. При разводке печатных плат следует стремиться сделать все силовые проводники цепи максимально короткими и прямыми, электролитические конденсаторы шунтировать плёночными или керамическими на ёмкость 0,1 . 1мкф в непосредственной близости от силовых элементов, для предотвращения просачивания высокочастотных помех в осветительную сеть, если устройство питается от сети, устанавливать по цепи подводки сетевого напряжения LC фильтры нижних частот. Высокий КПД, вплоть до 97%; Примеры конкретных схем. Схема генератора Роэра на полевых транзисторах IRF540 и управляющей КМОП микросхеме CD4047. Схема автогенератора Роэра на полевых транзисторах IRF540. Схема генератора Роэра на полевых транзисторах IRF540 и управляющей микросхеме TL494. Реально идет речь о том, что релятивистские формулы не соответствуют астрономическим наблюдениям, давая на порядок и более меньшую массу и меньшую энергию. Отсюда сделан фокуснический вывод, что есть "темная материя" и "темная энергия", но не вывод, что релятивистские формулы не соответствуют реалиям. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.