Obwód konwertera do przodu

Istnieją różne obwody lub metody budowy zasilacza impulsowego (SMPS). SMPS służy do wytwarzania kontrolowanego i izolowanego napięcia stałego z nieregulowanego źródła prądu stałego. Obwód konwertera do przodu jest podobny do obwodu konwertera typu fly-back, ale jest bardziej wydajny niż obwód konwertera typu fly-back. Przetwornik do przodu jest używany głównie do zastosowań wymagających większej mocy wyjściowej (w zakresie od 100 do 200 watów).

Przetwornik do przodu to w zasadzie przetwornik DC-DC Buck z integracją transformatora. Jeśli transformator ma wiele uzwojeń wyjściowych, można nawet zwiększyć lub zmniejszyć napięcie wyjściowe. Zapewnia również izolację galwaniczną obciążenia.

Obwód przekształtnika do przodu składa się z obwodu sterującego wyposażonego w szybkie urządzenie przełączające, transformator, którego strona pierwotna jest połączona z obwodem sterującym, a strona wtórna jest podłączona do obwodu filtrującego. Wyprostowane wyjście z uzwojenia wtórnego transformatorów jest podłączone do obciążenia.

Zgodnie z powyższym schematem blokowym, gdy przełącznik jest włączony, wejście doprowadzane jest do uzwojenia pierwotnego transformatora, a na uzwojeniu wtórnym transformatora pojawia się napięcie. Dlatego polaryzacja kropkowa uzwojeń transformatora jest dodatnia, przez co dioda D1 jest spolaryzowana do przodu. Następnie napięcie wyjściowe transformatora jest podawane do obwodu filtra dolnoprzepustowego, który jest podłączony do obciążenia. Po wyłączeniu wyłącznika prąd w uzwojeniach transformatora spada do zera (przy założeniu, że transformator jest idealny).

Różnica między konwerterem do przodu i do tyłu

S. Nie.	Konwerter do przodu	Konwerter Fly-Back
1.	Transformator izolowany Buck Converter	Zasadniczo topologia Buck-Boost
2.	Wymagaj jeszcze jednego dodatkowego cewki wyjściowej	Nie wymagane
3.	Konieczny jest obwód resetujący	Nie wymagane
4.	Brak wymogu kondensatora wyjściowego	wymagany
5.	Bardziej energooszczędne	Niższy niż konwerter do przodu
6.	Kosztowniejszy niż konwerter flyback	Tańsze w porównaniu z konwerterem forward
7.	Przechowuje energię w cewce indukcyjnej, gdy tranzystor włącza się i przenosi zmagazynowaną energię, gdy tranzystor jest wyłączony	Transformator przekształtnika do przodu nie magazynuje energii

Schemat obwodu konwertera do przodu

Działanie obwodu konwertera do przodu

Mode-I: tryb zasilania

Mówi się, że konwerter w przód jest w trybie zasilania, gdy tranzystor jest w stanie włączenia. W tym stanie napięcie zasilające jest podłączone do uzwojenia pierwotnego transformatora i dioda D1 jest w tym stanie spolaryzowana do przodu. Dioda D2 nie będzie przewodzić w tym stanie, ponieważ pozostanie spolaryzowana odwrotnie. Oba uzwojenia zaczynają przewodzić jednocześnie, gdy tranzystor jest w stanie ON. Moc wyjściowa po stronie wtórnej transformatora zależy od przełożenia (Np / Ns) transformatora. I to napięcie wyjściowe jest doprowadzane do obwodu wtórnego, który składa się z filtra LC. Maksymalne odbierane napięcie wyjściowe, w przypadku idealnego transformatora, przy obciążeniu wyniesie:

(Ns / Np) * Edc

Gdzie, Edc to wejściowe napięcie zasilania

Np to nie. uzwojenia pierwotnego

Ns nie. uzwojenia wtórnego

Mode-II: tryb swobodnego koła

Mówi się, że konwerter w przód jest w trybie swobodnego koła, gdy tranzystor jest w stanie wyłączonym. Gdy tranzystor wyłącza się, prąd uzwojeń transformatora spada do zera (idealnie). D1 będzie w tym stanie odwrócone, dlatego oddziela sekcję wyjściową obwodu od transformatora i wejścia. Jednak cewka indukcyjna po stronie wtórnej utrzymuje ciągły przepływ prądu przez diodę gaszącą D2. Ponieważ wejście jest oddzielone, nie ma przepływu mocy z wejścia, ale nadal napięcie obciążenia jest utrzymywane na prawie stałym poziomie przez naładowany kondensator i cewkę indukcyjną. Energia zgromadzona w cewce indukcyjnej i kondensatorze powoli rozprasza się w obciążeniu. Przed całkowitym rozproszeniem tranzystor włącza się ponownie, aby zakończyć tryb swobodnego biegu i utrzymać wielkość napięcia obciążenia w wymaganym paśmie tolerancji.Po zasymulowaniu powyższego obwodu otrzymamy przebieg wyjściowy, jak pokazano poniżej:

Częstotliwość przełączania przekształtnika w przód mieści się w zakresie 100 kHz lub więcej.