Elektroniczne Układy i Elektroniczne Układy i Systemy ZasilaniaSystemy Zasilania

Politechnika Śląska w GliwicachWydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki

dr inż. Ryszard Siurek

Wykład 6Wykład 6

Przetwornica jednotaktowa – przeciwsobna Przetwornica jednotaktowa – przeciwsobna (ang. push-pull converter)(ang. push-pull converter)

ZZp1 ZZw1

TT11 DD1 LL

CC RR0 U0Uwe

Cwe

TT

IIp1 IIw1

TT22

ZZp2 ZZw2

DD2IIw2

TT

IIp2

p2p1 ZZ

w2w1 ZZ

nU

U

U

U

Z

Z

Z

Z

w2

p2

w1

p1

w2

p2

w1

p1 przekładnia transformatoraprzekładnia transformatora

- czas załączenia T- czas załączenia T11

- czas załączenia T- czas załączenia T22

- czas przerwy pomiędzy - czas przerwy pomiędzy

impulsami sterującymiimpulsami sterującymi

21

Analiza pracy przetwornicy jednotaktowej – przeciwsobnej Analiza pracy przetwornicy jednotaktowej – przeciwsobnej Takt I T1 – włączony, D1-przewodzi, D2 -wyłączona

ZZp1 ZZw1

TT11 DD1LL

CCUwe

IIT1 IID1

ZZp2 ZZw2

RR0 U0

Uwe

nUwe

nUwe

M

IIT1

IIT2

UT1

UT2

UT1

UT2

U1

U1

ZZp1 ZZw1

TT11 DD1

CCUwe

IIT1 IID1

ZZp2 ZZw2

RR0 U0

0

0

0

UT1

UT2

0

ZZp1 ZZw1

TT11 DD1

CCUwe

IIT1 IID1

ZZp2 ZZw2

RR0

U0

Uwe

nUwe

nUwe

UT1

UT2

U1

T1,T2 – wyłączony, D1-przewodzi, D2 -przewodzi

Takt II T2 – włączony, D1-wyłączona, D2 -przewodzi

DD2

IID2

IILLL

LL

D2D1M

D2D1L

III

III

IIM

DD2TT22

0

U0IIL

Uwe

2Uwe

Takt I Takt II

TT

Przedstawienie zjawisk w rdzeniu magnetycznym na Przedstawienie zjawisk w rdzeniu magnetycznym na krzywej magnesowania – zjawisko nasyceniakrzywej magnesowania – zjawisko nasycenia

BB

HH

BBss

-B-Bss

M

A

T

M Mmax

IM

IMmax

prąd prąd magnesowaniamagnesowania

prąd prąd rozmagnesowaniarozmagnesowania

BB

HH

BBss

-B-Bss

M

A

T

g

ZIHl

SBM

M

IM

Ip

iM(t)

iw(t)**

Nasycanie rdzenia dla nie-Nasycanie rdzenia dla nie-prawidłowo zaprojekto-prawidłowo zaprojekto-wanego transformatorawanego transformatora

Przetwornica jednotaktowa jednotranzystorowa

BB

HH

BBss

-B-Bss

M

A

T

M

Mmax

IMmaxprąd prąd magnesowaniamagnesowania

prąd prąd przemagnesowaniaprzemagnesowania

BB

HH

BBss

-B-Bss

M

A

T

g

ZIHl

SBM

M IM

Nasycanie rdzenia przy Nasycanie rdzenia przy niesymetrycznym stero-niesymetrycznym stero-waniu tranzystorów waniu tranzystorów

Przetwornica jednotaktowa przeciwsobna

Mmax

s

21

Nasycenie rdzenia jako wynik niewłaściwego Nasycenie rdzenia jako wynik niewłaściwego rozmagnesowania (przemagnesowania) transformatorarozmagnesowania (przemagnesowania) transformatora

BB

HH

BBss

-B-Bss

M

A

T

g

ZIHl

SBM

SBSS

M

tt

tt

Ip

Przetwornica jednotaktowa jednotranzystorowa

Nasycenie w wyniku niesymetrii w układzie przeciwsobnym

Przetwornica przeciwsobna

IIT1

IIT2

tt

tt

Nasycenie rdzenia dławika wyjściowegoNasycenie rdzenia dławika wyjściowego

BB

HH

BBss

-B-Bss

M

A

T

g

L00

ZIH

l

BB00

HH

BB

HH00(I(I00)) HH11(I(I11))

tt

Ip

IL

tt

I0

I1

glsl

S

Popularne odmiany przetwornicy przeciwsobnej Popularne odmiany przetwornicy przeciwsobnej

Uwe

TT11 TT22

TT33 TT44

U0

DD11 DD22

Takt I - włączony T1 i T4, dioda D2 przewodzi - tranzystory wyłączone, obie diody przewodzą Takt II - włączony T2 i T3, dioda D1 przewodzi

Cechy charakterystyczne:1.Tylko jedno uzwojenie pierwotne2.UTmax = Uwe

3.Skomplikowane sterowanie tranzystorów

Struktura stosowana przy dużych mocach(powyżej 1 kW)

Przetwornica mostkowa Przetwornica półmostkowa

Uwe CC11 TT11

CC22

TT22

U0DD11 DD22

weU2

1

weU2

1

Takt I - włączony T1, dioda D2 przewodzi - tranzystory wyłączone, obie diody przewodzą Takt II- włączony T2, dioda D1 przewodziCechy charakterystyczne:1. Tylko jedno uzwojenie pierwotne2. UTmax = Uwe

3. Średnio skomplikowane sterowanie tranzystorów4. Dwukrotnie większy prąd tranzystorów5. Autokorekcja niesymetrii (C1, C2)

Struktura stosowana przy średnich mocach(200W – 1000W)

Porównanie podstawowych przebiegów po stronie wtórnej Porównanie podstawowych przebiegów po stronie wtórnej przetwornicy jednotranzystorowej i przeciwsobnejprzetwornicy jednotranzystorowej i przeciwsobnej

TT

TT

U1

U1

jednotranzystorowa (forward)

przeciwsobna (push-pull)

U0

U0

nU0,5U we

0max

nUwe

nUwe

gdy = 0,5

nUU we

0max

IL(IC)

IL(IC)

L

U-UΔI 01'

L

Dla takiego samego napięcia wyjściowego konieczna jest większa przekładnia „n”, a więc mniej zwojów po stronie wtórnej.

Mniejsza składowa zmienna prądu w dławiku wyjściowym i w kondensatorze.

Porównanie przetwornicy jednotranzystorowej i Porównanie przetwornicy jednotranzystorowej i przeciwsobnejprzeciwsobnej

jednotranzystorowa (forward) przeciwsobna (push-pull) transformator magnesowany tylko w jedna stronę (I-sza ćwiartka) większy rdzeń transformatora maksymalne napięcie na tranzystorze UT > 2 Uwe pojedyncze uzwojenie wtórne większa liczba zwojów uzwojenia wtórnego (większa szczytowa wartość napięcia wtórnego) współczynnik wypełnienia ograniczony do 0,5 konieczny układ rozmagnesowania większe wartości indukcyjności dławika i kondensatora wyjściowego pojedynczy tranzystor przełączający prosty układ sterowania tranzystora większe wartości prądu skutecznego w kondensatorze wyjściowym

transformator magnesowany tylko w obie strony (I-sza i IV ćwiartka ) mniejszy rdzeń transformatora maksymalne napięcie na tranzystorze UT = 2 Uwe podwójne uzwojenie wtórne mniejsza liczba zwojów uzwojenia wtórnego (mniejsza szczytowa wartość napięcia wtórnego) współczynnik wypełnienia teoretycznie może osiągnąć wartość 1 mniejsze wartości indukcyjności dławika i kondensatora wyjściowego dwa lub więcej tranzystorów przełą- czających skomplikowany układ sterowania tran- zystorów mniejsze wartości prądu skutecznego w kondensatorze wyjściowym