Схема прямого преобразователя

Существуют различные схемы или методы для построения импульсного источника питания (SMPS). SMPS используется для генерации управляемого и изолированного постоянного напряжения от нерегулируемого источника постоянного тока. Схема прямого преобразователя похожа на схему обратного преобразователя, но более эффективна, чем схема обратного преобразователя. Прямой преобразователь в основном используется для приложений, требующих более высокой выходной мощности (в диапазоне от 100 до 200 Вт).

Прямой преобразователь - это, по сути, понижающий преобразователь постоянного тока с интегрированным трансформатором. Если у трансформатора несколько выходных обмоток, вы можете даже увеличить или уменьшить выходное напряжение. Он также обеспечивает гальваническую развязку нагрузки.

Схема прямого преобразователя состоит из схемы управления, которая имеет высокоскоростное переключающее устройство, трансформатора, первичная сторона которого соединена со схемой управления, а вторичная сторона соединена со схемой фильтрации. Выпрямленный выход вторичной обмотки трансформатора подключен к нагрузке.

Согласно приведенной выше блок-схеме, когда переключатель включен, вход подается на первичную обмотку трансформатора, а на вторичной обмотке трансформатора появляется напряжение. Следовательно, точечная полярность обмоток трансформатора положительная, из-за чего диод D1 смещается в прямом направлении. Затем выходное напряжение трансформатора подается на схему фильтра нижних частот, которая подключена к нагрузке. Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, ток в обмотках трансформатора падает до нуля (при условии, что трансформатор идеален).

Разница между прямым и обратным конвертерами

С. Нет.	Прямой конвертер	Обратный преобразователь
1.	Понижающий преобразователь с трансформаторной изоляцией	По сути, топология Buck-Boost
2.	Требуется еще один дополнительный выходной дроссель	Не требуется
3.	Требуется цепь сброса	Не требуется
4.	Выходной конденсатор не требуется	необходимые
5.	Более энергоэффективный	Ниже переднего преобразователя
6.	Дороже, чем обратный преобразователь	Дешевле по сравнению с прямым конвертером
7.	Накапливает энергию в катушке индуктивности при включении транзистора и передает накопленную энергию при выключении транзистора.	Трансформатор прямого преобразователя не накапливает энергию

Принципиальная схема прямого преобразователя

Работа схемы прямого преобразователя

Режим-I: режим питания

Прямой преобразователь находится в режиме питания, когда транзистор находится во включенном состоянии. В этом состоянии напряжение питания подается на первичную обмотку трансформатора, а также диод D1 смещается в прямом направлении в этом состоянии. Диод D2 не будет проводить в этом состоянии, так как он останется смещенным в обратном направлении. Обе обмотки начинают проводить одновременно, когда транзистор находится в состоянии ВКЛ. Выход на вторичной стороне трансформатора зависит от коэффициента трансформации (Np / Ns) трансформатора. И это выходное напряжение подается на вторичную цепь, которая состоит из LC-фильтра. Максимальное полученное выходное напряжение в случае идеального трансформатора на нагрузке будет:

(Ns / Np) * Edc

Где Edc - входное напряжение питания

Нп нет. первичной обмотки

Нс нет. вторичной обмотки

Режим-II: режим свободного хода

Прямой преобразователь считается находящимся в режиме свободного вращения, когда транзистор находится в выключенном состоянии. При выключении транзистора ток в обмотках трансформатора падает до нуля (в идеале). В этом состоянии D1 будет иметь обратное смещение, поэтому выходная часть схемы отделяется от трансформатора и входа. Однако катушка индуктивности на вторичной стороне поддерживает непрерывный поток тока через диод D2 свободного хода. Поскольку вход разделен, поток мощности от входа отсутствует, но все же напряжение нагрузки поддерживается почти постоянным за счет заряженного конденсатора и катушки индуктивности. Накопленная энергия в катушке индуктивности и конденсаторе медленно рассеивается в нагрузке. Прежде чем он полностью рассеялся, транзистор снова включается, чтобы выйти из режима свободного хода и поддерживать величину напряжения нагрузки в требуемом диапазоне допуска.После моделирования вышеуказанной схемы мы получим форму выходного сигнала, как показано ниже:

Частота коммутации прямого преобразователя находится в диапазоне 100 кГц и более.