1. Grundprinzip des Push - Pull -Transformator

Der Push - Pull -Transformator ist ein hoher Frequenztransformator, der in elektronischen Leistungsstärken wie Schaltnetzvorräten und Wechselrichter weit verbreitet ist. Sein grundlegendes Arbeitsprinzip besteht darin, zwei abwechselnd Schaltgeräte (wie MOSFETs oder BJTs) zu verwenden, um die Eingangsspannung durch die primäre Wicklung des Transformators in eine hohe - Frequenz -Wechselspannung umzuwandeln. Die sekundäre Wicklung korrigiert und filtert dann die Spannung, um die gewünschte Gleichspannung auszugeben.

Grundkreisstruktur:

• Primärwicklung: Angeschlossen mit zwei abwechselnd leitenden Schaltgeräten.

• Sekundärwicklung: Ausgänge hoch - Frequenz -Wechselstromspannung, die korrigiert und gefiltert wird, um eine Gleichspannung zu erhalten.

• Mittelhahn: Der mittlere Hahn der primären Wicklung ist normalerweise mit dem positiven Anschluss der Eingangsleistung verbunden.

Arbeitsprinzip:

• Wenn ein Schaltgerät eingeschaltet wird, fließt der Strom durch die Hälfte der primären Wicklung zu Masse und erzeugt einen magnetischen Fluss in eine Richtung.

• Wenn ein weiteres Schaltgerät eingeschaltet wird, fließt der Strom durch die andere Hälfte der primären Wicklung zu Masse, wodurch ein magnetischer Fluss in die entgegengesetzte Richtung erzeugt wird.

• Die beiden Schaltgeräte werden abwechselnd eingeschaltet, wodurch der magnetische Fluss im Transformatorkern in zwei Richtungen wechselt, wodurch eine Wechselspannung in der sekundären Wicklung induziert wird.

2. Entwurfseigenschaften von Push - Pull -Transformatoren

Vorteil:

• Hocheffizienz: Aufgrund der wechselnden Leitung von zwei Schaltgeräten ist die Leitungszeit jedes Geräts relativ kurz, was zu einem geringen Leitungsverlust führt.

• Hochleistungsdichte: Mit hohem Stromverhältnis in der Lage, für Anwendungen im Mittelleistungsbereich geeignet zu sein.

• Isolationsfunktion: Die elektrische Isolierung zwischen Eingang und Ausgang wird durch einen Transformator erreicht, wodurch die Sicherheit verbessert wird.

Nachteile:

• Magnetverzerrungsproblem: Wenn die Leitungszeiten zweier Schaltgeräte nicht vollständig symmetrisch sind, kann dies zu einem Ungleichgewicht im magnetischen Fluss innerhalb des Transformatorkerns führen, was zu einem Magnetverzerrungsphänomen führt.

• Hohe Anforderungen für Schaltgeräte: Da der Mittelklang der Primärwicklung mit dem positiven Pol der Eingangsleistung verbunden ist, müssen die Schaltgeräte einer relativ hohen Spannung standhalten.

3.Anwendungsszenarien von Push - Pull -Transformers

Push - Pull -Transformatoren werden in den folgenden Feldern häufig verwendet:

• Schaltnetzversorgung: Es wird verwendet, um die Eingangs -DC -Spannung in eine hohe - Frequenz -Wechselspannung umzuwandeln, die dann entschlüsselt und gefiltert wird, um die erforderliche DC -Spannung auszugeben.

• Wechselrichter: Umwandle die DC -Spannung in Wechselspannung für Antriebsmotoren oder andere Wechselstromlasten.

• Kommunikationsgeräte: In Stromversorgungsmodulen verwendet, um eine stabile Stromversorgung bereitzustellen.

• Industrieautomatisierungsgeräte: SPS, Frequenzwandler usw., die eine effiziente Stromumwandlung bereitstellen.

4.Entwurfsschritte des Drucks - Pull Transformator

Schritt 1: Bestimmen Sie Eingangs- und Ausgangsparameter

• Eingangsspannungsbereich: Bestimmen Sie die minimalen und maximalen Werte der Eingangsspannung.

• Ausgangsspannung und Strom: Bestimmen Sie den Ausgangsspannung und den maximalen Ausgangsstrom.

Schritt 2: Wählen Sie Transformatorparameter aus

• Transformator -Kurvenverhältnis: Wählen Sie ein geeignetes Kurvenverhältnis basierend auf dem Eingang - Ausgangsspannungsverhältnis.

• Transformator -Kern: Wählen Sie das geeignete Kernmaterial und die entsprechende Größe aus, um sicherzustellen, dass der Kern nicht gesättigt ist.

• Primär- und Sekundärwicklungen: Entwerfen Sie die Anzahl der Kurven und Drahtdurchmesser der primären und sekundären Wicklungen gemäß den Anforderungen an die Strom- und Spannung.

Schritt 3: Entwerfen Sie die Antriebskreis

• Antriebssignal: Entwerfen Sie zwei Antriebssignale, die abwechselnd eingeschaltet werden, um sicherzustellen, dass die beiden Schaltgeräte nicht gleichzeitig einschalten.

• Totzeit: Setzen Sie eine angemessene Zeit, um Kurzschlüsse zu verhindern, die durch die gleichzeitige Leitung von zwei Schaltgeräten verursacht werden.

Schritt 4: Entwerfen Sie den Schutzkreislauf

• Überstromschutz: Entwerfen Sie einen Überstromschutzkreis, um zu verhindern, dass die Transformator- und Schaltgeräte überladen werden.

• Überspannungsschutz: Entwerfen Sie einen Überspannungsschutzkreis, um eine Schädigung der Last zu verhindern, die durch übermäßig hohe Ausgangsspannung verursacht wird.

5. Tatsächlicher Entwurfsfall

Unten finden Sie ein Designbeispiel für einen Push - Pull DC/DC -Konverter basierend auf LT3999:

Schaltungsparameter:

• Eingangsspannungsbereich: 10 V bis 15 V

• Ausgangsspannung: 5 V

• Ausgangsstrom: 400 mA

Entwurfsschritte:

• Auswählen eines Transformators: Wählen Sie einen geeigneten hohen Frequenztransformator aus, um sicherzustellen, dass der Rundenverhältnis und die Kernparameter den Entwurfsanforderungen entsprechen.

• Entwerfen der Antriebskreis: Verwenden Sie die monolithischen DC/DC -Druck von LT3999. Entwerfen Sie zwei Antriebssignale, die sich in der Leitung abwechseln.

• Entwurfsschutzschaltkreise: Übertragen Sie den Stromschutz und über - Spannungsschutzschaltungen, um die Stabilität und Sicherheit des Systems zu gewährleisten.

• Testen und Optimierung: Führen Sie Tests in den tatsächlichen Schaltungen durch und stellen Sie den Schaltungsparameter an, um die Leistung zu optimieren.

Testergebnisse:

• Ausgangsspannung: Innerhalb des Eingangsspannungsbereichs von 10 V bis 15 V bleibt die Ausgangsspannung bei 5 V.

• Stromverbrauch: Über den gesamten Laststrombereich bleibt der Stromverbrauch niedrig und die Effizienz ist hoch.

• Temperatur: Durch die Steuerung des Arbeitszyklus wird die Spannungsdifferenz während des LDO verringert, wodurch der Temperaturanstieg unterdrückt wird.