Wciskany konwerter napięcia

Jedną z najpopularniejszych topologii przełączania przetwornic napięcia jest przetwornica przeciwsobna lub przeciwsobna (dosłownie przeciwsobna).

W przeciwieństwie do jednocyklowej przetwornicy typu flyback, energia w rdzeniu pool-pool nie jest magazynowana, ponieważ w tym przypadku jest to rdzeń transformatora, a nie rdzeń przepustnicy, służy tutaj jako przewodnik dla zmiennego strumienia magnetycznego generowanego z kolei przez dwie połówki uzwojenia pierwotnego.

Pomimo tego, że jest to dokładnie transformator impulsowy o stałej przekładni, napięcie stabilizujące podciągniętego wyjścia można jeszcze zmieniać zmieniając szerokość impulsów roboczych (za pomocą Modulacja szerokości impulsów).

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

Poniższy rysunek przedstawia ogólny schemat typowego konwertera przeciwsobnego.Uzwojenia pierwotne i wtórne mają środkowe zaczepy, tak że w każdym z dwóch półokresów roboczych, gdy tylko jeden z tranzystorów jest aktywny, jego własna połowa uzwojenia pierwotnego i odpowiadająca jej połowa uzwojenia wtórnego zostaną włączone, gdzie napięcie spadnie tylko do jednej z dwóch diod.

Zastosowanie prostownika pełnookresowego z diodami Schottky'ego na wyjściu przetwornicy obniżającej umożliwia zmniejszenie strat aktywnych i zwiększenie wydajności, ponieważ ekonomicznie bardziej celowe jest uzwojenie dwóch połówek uzwojenia wtórnego niż pochłanianie strat (finansowy i aktywny) z mostkiem diodowym czterech diod.

Przełączniki w pętli pierwotnej konwertera przeciwsobnego (MOSFET lub IGBT) muszą być przystosowane do podwójnego napięcia zasilania, aby wytrzymać działanie nie tylko źródłowego pola elektromagnetycznego, ale także dodatkowego działania pola elektromagnetycznego indukowanego podczas wzajemnego działania.

Charakterystyka urządzenia i tryb działania obwodu przeciwsobnego wypadają korzystnie w porównaniu z półmostkiem, do przodu i do tyłu. W przeciwieństwie do półmostka nie ma potrzeby odłączania obwodu sterującego przełącznika od napięcia wejściowego. Mechanizm konwertera działa jako dwa konwertery pull-forward w jednym urządzeniu.

Ponadto, w przeciwieństwie do przetwornicy buck-pull-down, nie potrzebuje cewki ograniczającej, ponieważ jedna z diod wyjściowych nadal przewodzi prąd nawet przy zamkniętych tranzystorach. Wreszcie, w przeciwieństwie do konwertera odwrotnego, przycisk i obwód magnetyczny są używane oszczędniej, a efektywny czas trwania impulsu jest dłuższy.

Obwody sterujące prądem przeciwsobnym stają się coraz bardziej popularne we wbudowanych zasilaczach urządzeń elektronicznych. Dzięki takiemu podejściu problem zwiększonego nacisku na klawisze jest całkowicie wyeliminowany. Rezystor bocznikowy jest zawarty we wspólnym obwodzie źródłowym przełączników, z którego usuwane jest napięcie sprzężenia zwrotnego w celu zabezpieczenia prądowego. Każdy cykl pracy wyłącznika jest ograniczony w czasie od momentu osiągnięcia przez prąd określonej wartości. Pod obciążeniem napięcie wyjściowe jest zwykle ograniczone przez PWM.

W konstrukcji przetwornicy przeciwsobnej szczególną uwagę zwraca się na dobór przełączników tak, aby rezystancja kanału otwartego oraz pojemność bramki były jak najniższe. Do sterowania bramkami tranzystorów polowych w konwerterze przeciwsobnym najczęściej stosuje się mikroukłady sterownika bramki, które z łatwością radzą sobie ze swoim zadaniem nawet przy częstotliwościach setek kiloherców, charakterystycznych dla zasilaczy impulsowych o dowolnej topologii.