Двухтактный преобразователь напряжения, особенности функционирования и схемной реализации.

Двухтактный преобразователь– преобразователь напряжения, использующий импульсный трансформатор. Коэффициент трансформации трансформатора может быть произвольным. Несмотря на то, что он фиксирован, во многих случаях может варьироваться ширина импульса, что расширяет доступный диапазон стабилизации напряжения. Преимуществом двухтактных преобразователей является их простота и возможность наращивания мощности.

Двухтактный преобразователь похож на обратноходовый преобразователь, однако основан на другом принципе (энергия в сердечнике трансформатора не запасается).

Однофазный двухтактный преобразователь представляет собой двухтактный полномостовой генератор с трансформатором и выпрямитель с фильтром.

Простейший двухтактный преобразователь с самовозбуждением

Трансформатор, входящий в состав преобразователя имеет две идентичные первичные обмотки W11, W12 и две идентичные вторичные обмотки W21, W22.

При переводе транзистора схемой управления (СУ) транзистора VT1 в режим насыщения к первичной обмотке W11 трансформатора будет приложено напряжения источника энергии U0. В результате на зажимах вторичной обмотки W21 появится ЭДС Е2 с полярностью, обеспечивающей открытие диода VD1. При этом на интервале открытого состояния VT1 все остальные диоды и транзистор VT2 будут закрыты.

Под действием напряжения ток в обмотке дросселя будет нарастать до максимального значения, когда СУ переведёт транзистор VT1 в закрытое состояние.

На этом временном интервале осуществляется передача энергии в нагрузку, накопленную в дросселе L и происходит подзарядка конденсатора С1. При запирании транзистора VT1 меняется полярность ЭДС на зажимах всех обмоток трансформатора, что приводит к запиранию диода VD1 и открыванию диода VD3. В результате к обмотке дросселя будет приложено напряжение, равное напряжению на нагрузке, и он будет отдавать запасённую энергию в нагрузку и конденсатор С1. При этом напряжение, приложенное к закрытым транзисторам VT1 и VT2, будет равным напряжению источника энергии U0, так как трансформатор оказывается в режиме КЗ.

В определённый момент СУ переводит транзистор VT2 в открытое состояние, в результате чего обмотка W12 трансформатора подключается к источнику энергии. Это приводит к увеличению тока в обмотках W22 и W12. В момент, когда ток в обмотке W22 достигает значения тока дросселя L, начинается процесс запирания диода VD3. Транзистор VT2 на интервале открыт и находится в режиме насыщения, а ток дросселя опять нарастает от минимального к максимальному.

В полумостовом преобразователе параллельно источнику энергии устанавливаются два последовательно соединённых между собой конденсатора с одинаковой ёмкостью. Первичная обмотка трансформатора TV1 включается между общей точкой этих конденсаторов и общей точкой транзисторов VT1 и VT2.

При переводе СУ, например, транзистора VT1 в режим насыщения напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора TV1, будет равно напряжению на конденсаторе С1. При этом будут открыты диоды VD3 и VD6. Напряжение, приложенное к закрытому транзистору VT2, равное сумме напряжений на конденсатора С2 и ЭДС первичной обмотки TV1, будет равно напряжению U0. На интервалах открытого состояния VT1 (VT2) осуществляется передача энергии в нагрузку и её накопление в дросселе L1 и конденсаторе С3.

В мостовом преобразователе при симметричном способе управления транзисторами СУ обеспечивает синхронную коммутацию диагональных транзисторов (VT1 и VT4 на интервале первой половины периода, а затем VT2 и VT3 на интервале второй половины периода преобразования энергии). При этом на интервале открытого состояния любой пары диагональных транзисторов напряжение, приложенное к первичной обмотке TV1 и к каждому из закрытых транзисторов в идеальном преобразователе равно напряжению источника энергии. В остальном работа подобна работе предыдущих преобразователей.