- 푸시 풀 컨버터의 구성
- 푸시 풀 컨버터는 어떻게 작동합니까?
- 실용적인 푸시 풀 컨버터를 구축하는 데 필요한 구성 요소
- 실용적인 푸시 풀 컨버터 회로 다이어그램
- 실용적인 푸시 풀 컨버터-작동
- 푸시 풀 컨버터 회로 테스트
- 결론
전력 전자 장치로 작업 할 때 DC-DC 컨버터 토폴로지는 실용적인 설계에 매우 중요합니다. 파워 일렉트로닉스에는 주로 두 가지 유형의 주요 DC-DC 변환 토폴로지, 즉 스위칭 컨버터와 선형 컨버터가 있습니다.
이제 에너지 보존의 법칙 에서 우리는 에너지가 생성되거나 파괴 될 수없고 단지 변형 될 수 있음을 압니다. 스위칭 레귤레이터의 경우도 마찬가지입니다. 모든 컨버터의 출력 전력 (와트)은 전압과 전류의 곱이고, DC-DC 컨버터는 이상적으로 전압을 변환하거나 와트가 일정 할 때 전류를 변환합니다. 5V 출력이 2A의 전류를 제공 할 수있는 상황을 예로들 수 있습니다. 이전에 우리는 5V, 2A SMPS 회로를 설계했는데, 그것이 당신이 찾고있는 것인지 확인할 수 있습니다.
이제 특정 애플리케이션을 위해 10V 출력으로 변경해야하는 상황을 고려하십시오. 이제 여기에서 DC-DC 컨버터를 사용하고 10W 출력 인 5V 2A가 일정하다면 이상적으로는 DC-DC 컨버터가 전압을 1A 정격 전류의 10V로 변환합니다. 이는 스위칭 인덕터가 지속적으로 스위칭되는 부스트 스위칭 토폴로지를 사용하여 수행 할 수 있습니다.
비용이 많이 들지만 유용한 또 다른 방법은 푸시 풀 컨버터 를 사용하는 것 입니다. 푸시 풀 컨버터는 벅, 부스트, 벅-부스트, 절연 또는 비 절연 토폴로지와 같은 많은 변환 가능성을 열어 주며, 또한 최소한의 부품을 생산해야하는 전력 전자 장치에 사용되는 가장 오래된 스위칭 토폴로지 중 하나입니다. 중간 전력 출력 (일반적으로-150W ~ 500W), 다중 출력 전압. 절연 된 푸시 풀 컨버터 회로에서 출력 전압을 변경하려면 변압기 권선을 변경해야합니다.
그러나 이러한 모든 기능은 우리 마음에 많은 질문을 던졌습니다. 푸시 풀 컨버터는 어떻게 작동합니까? 푸시 풀 컨버터 회로를 구축하는 데 중요한 구성 요소는 무엇입니까? 따라서 함께 읽으면 필요한 모든 답을 찾을 수 있으며 결국 데모 및 테스트를위한 실용적인 회로를 구축 할 것이므로 바로 시작하겠습니다.
푸시 풀 컨버터의 구성
이름에 답이 있습니다. 밀기와 당기기에는 같은 의미의 두 가지 반대 의미가 있습니다. 평신도의 관점에서 Push-Pull의 의미는 무엇입니까? 사전은 '밀다'라는 단어는 힘을 사용하여 사람이나 물건을 지나쳐서 옆으로 이동하는 것을 의미한다고 말합니다. A의 푸시 풀 DC-DC 컨버터, 푸쉬 정의 현재 추진 또는 전류를 공급. 자, 당기는 것은 무엇을 의미합니까? 다시 말하지만, 사전은 누군가 또는 무언가에 힘을 가하여 자신을 향해 움직이게한다고 말합니다. 푸시 풀 컨버터에서 다시 끌어 당기는 전류입니다.
따라서 푸시-풀 컨버터는 전류가 지속적으로 무언가로 밀려 나고 무언가에서 지속적으로 끌어 오는 일종의 스위칭 컨버터입니다. 이것은 일종의 플라이 백 변압기 또는 인덕터입니다. 전류는 변압기에서 지속적으로 밀리고 당겨집니다. 이 푸시 풀 방식을 사용하여 변압기는 자속을 2 차 코일로 전달하고 일종의 절연 전압을 제공합니다.
이제 이것은 일종의 스위칭 레귤레이터이기 때문에 트랜스포머는 전류가 동 기적으로 밀리고 당겨 져야하는 방식으로 스위칭되어야하므로 일종의 스위칭 레귤레이터가 필요합니다. 여기에는 비동기식 푸시-풀 드라이버가 필요합니다. 이제 스위치가 다양한 유형의 트랜지스터 또는 MOSFET으로 만들어지는 것이 분명합니다.
전자 시장에는 푸시-풀 대화 관련 작업에 즉시 사용할 수있는 푸시-풀 드라이버 가 많이 있습니다.
이러한 드라이버 IC 중 일부는 아래 목록에서 찾을 수 있습니다.
- LT3999
- MAX258
- MAX13253
- LT3439
- TL494
푸시 풀 컨버터는 어떻게 작동합니까?
푸시-풀 컨버터의 작동 원리를 이해하기 위해 기본 하프 브리지 푸시-풀 컨버터 인 기본 회로를 그렸으며, 단순화를 위해 아래에 표시된 하프 브리지 토폴로지를 다루었습니다. 그러나 사용 가능한 또 다른 공통 토폴로지가 있으며 이는 풀 브리지 푸시 풀 컨버터로 알려져 있습니다.
두 개의 NPN 트랜지스터 가 푸시 풀 기능을 활성화합니다. 두 트랜지스터 Q1과 Q2는 동시에 켜질 수 없습니다. Q1이 켜지면 Q2는 꺼진 상태로 유지되고 Q1이 꺼지면 Q2가 켜집니다. 순차적으로 발생하며 루프로 계속됩니다.
보시다시피 위의 회로는 변압기를 사용합니다. 이것은 절연 된 푸시 풀 컨버터입니다.
위 이미지는 Q1이 켜지고 Q2가 꺼지는 상태를 보여줍니다. 따라서 전류는 변압기의 중앙 탭을 통해 흐르고 트랜지스터 Q1을 통해 접지로 이동하는 반면 Q2는 변압기의 다른 탭에서 전류 흐름을 차단합니다. Q2가 켜지고 Q1이 꺼진 상태로있을 때 정확히 반대 현상이 발생합니다. 전류 흐름의 변화가 발생할 때마다 변압기는 1 차측에서 2 차측으로 에너지를 전달합니다.
위의 그래프는 처음에는 회로에 전압이나 전류 흐름이 없었던 상황이 어떻게 발생하는지 확인하는 데 매우 유용합니다. Q1이 켜지면 회로가 지금 닫히면 서 일정한 전압이 먼저 탭에 닿습니다. 전류가 증가하기 시작하고 전압이 2 차측으로 유도됩니다.
다음 단계에서는 시간 지연 후 트랜지스터 Q1이 꺼지고 Q2가 켜집니다. 여기에는 변압기 기생 커패시턴스와 인덕턴스가 반대 극성에서 스위칭을 시작하는 LC 회로를 형성하는 것입니다. 전하는 변압기의 다른 탭 권선을 통해 반대 방향으로 다시 흐르기 시작합니다. 이러한 방식으로 전류는 두 트랜지스터에 의해 대체 모드로 지속적으로 밀려납니다. 그러나 당기는 것은 LC 회로와 변압기의 중앙 탭에 의해 이루어 지므로 푸시-풀 토폴로지라고합니다. 종종 두 트랜지스터가 전류를 번갈아 가면서 트랜지스터가 전류를 끌어 당기지 않는 기존의 푸시 풀이라고 명명하는 방식으로 설명됩니다. 부하 파형은 톱니 모양으로 보이지만 위의 파형에는 표시되지 않습니다.
푸시-풀 컨버터 설계 가 어떻게 작동 하는지 배웠 으므로 실제 회로를 구축 한 다음 벤치에서 분석 할 수 있습니다. 하지만 그 전에 회로도를 살펴 보겠습니다.
실용적인 푸시 풀 컨버터를 구축하는 데 필요한 구성 요소
글쎄, 아래 회로는 브레드 보드에 구성되어 있습니다. 회로 테스트에 사용되는 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 정격이 동일한 2 개 인덕터-220uH 5A 토로 이달 인덕터.
- 0.1uF 폴리 에스테르 필름 커패시터-2 개
- 1k 저항 1 %-2 개
- ULN2003 Darlington 쌍 트랜지스터
- 100uF 50V 커패시터
실용적인 푸시 풀 컨버터 회로 다이어그램
회로도는 매우 간단합니다. 연결을 분석해 보겠습니다. ULN2003은 Darlington 쌍 트랜지스터 어레이입니다. 이 트랜지스터 어레이는 칩셋 내부에서 프리 휠링 다이오드를 사용할 수 있고 추가 구성 요소가 필요하지 않으므로 브레드 보드에서 추가로 복잡한 라우팅을 피할 수 있으므로 유용합니다. 동기식 드라이버의 경우 트랜지스터를 동시에 켜고 끄는 간단한 RC 타이머를 사용하여 인덕터 전체에 푸시 풀 효과를 생성합니다.
실용적인 푸시 풀 컨버터-작동
회로의 작동은 간단합니다. Darlington 쌍을 제거하고 두 개의 트랜지스터 Q1과 Q2를 사용하여 회로를 간단하게 만들어 보겠습니다.
RC 네트워크는 Q1 및 Q2의베이스와 교차 위치로 연결되어 재생 피드백이라는 피드백 기술을 사용하여 대체 트랜지스터를 켭니다.
다음과 같이 작동하기 시작합니다.-변압기의 중앙 탭 (두 인덕터 사이의 공통 연결)에 전압을 적용하면 전류가 변압기를 통해 흐릅니다. 자속 밀도 및 극성의 포화도 (음 또는 양)에 따라 전류는 먼저 C1과 R1 또는 C2와 R2를 충전합니다. C1과 R1이 먼저 전류를 얻는다고 상상해 봅시다. C1과 R1은 트랜지스터 Q2를 켜는 타이머를 제공합니다. 변압기의 L2 섹션은 자속을 사용하여 전압을 유도합니다. 이 상황에서 C2와 R2는 충전을 시작하고 Q1을 켭니다. 변압기의 L1 섹션은 전압을 유도합니다. 타이밍 또는 주파수는 전적으로 입력 전압, 변압기 또는 인덕터의 포화 자속, 1 차 권선, 코어의 단면적 제곱 센티미터에 따라 다릅니다.주파수의 공식은 다음과 같습니다.
f = (V in * 10 8) / (4 * β s * A * N)
Vin이 입력 전압이고 10 8 은 상수 값이고, β s 는 변압기에 반사되는 코어의 포화 자속 밀도, A는 단면적, N은 턴 수입니다.
푸시 풀 컨버터 회로 테스트
회로를 테스트하려면 다음 도구가 필요합니다.
- 2mm-하나는 입력 전압 확인 용이고 다른 하나는 출력 전압 용
- 오실로스코프
- 벤치 전원 공급 장치.
회로는 브레드 보드로 구성되며 전력은 서서히 증가합니다. 입력 전압은 2.16V이고 출력 전압은 8.12V로 입력 전압의 거의 4 배입니다.
그러나이 회로는 피드백 토폴로지를 사용하지 않으므로 출력 전압이 일정하지 않고 절연되지도 않습니다.
푸시 풀의 주파수와 스위칭은 오실로스코프에서 관찰됩니다.
따라서 회로는 이제 출력 전압이 일정하지 않은 푸시 풀 부스트 컨버터 로 작동합니다. 이 푸시 풀 컨버터는 최대 2W의 와트를 제공 할 수있을 것으로 예상되지만 피드백 생성이 부족하여 테스트하지 않았습니다.
결론
이 회로는 푸시 풀 컨버터의 단순한 형태입니다. 그러나 항상 원하는 출력에 적합한 푸시 풀 드라이버 IC 를 사용하는 것이 좋습니다. 회로는 절연 또는 비 절연 방식으로 구성 할 수 있으며, 푸시-풀 변환의 모든 토폴로지를 구축 할 수 있습니다.
아래 회로는 제어 된 푸시 풀 DC-DC 컨버터의 적절한 회로입니다. Analog Devices (Linear Technologies) 용 LT3999를 사용하는 1: 1 푸시 풀 컨버터입니다.
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