推挽轉換器

推挽變換器在電子學中稱為電子電路，能將一種直流電壓轉換成另一種直流電壓。 由于推挽轉換器中電壓轉換的主要部分是由高頻變壓器完成的，因此輸出電壓幾乎可以假設為任何大小，因為它不受轉換器拓撲結構的限制，就像例如，升壓轉換器或降壓轉換器。

由于變壓器產生的無電勢輸出電壓，推挽轉換器屬于電隔離DC-DC轉換器組。

推挽變換器的主要元件是一個沒有氣隙的高頻變壓器，它使用半導體開關以交流電壓運行。 根據電路變體，初級繞組的極性循環反轉或在兩個初級繞組之間切換。 在任何情況下，變壓器都會經歷變化的磁通量（交變磁通量），因此與單端變流器相比，變壓器的磁路在兩個方向上使用 - 即通過正磁通量和負磁通量 - 用于能量傳輸。 相應地，推挽變換器的變壓器不需要消磁繞組，因為該任務由通流的相應極性反轉接管。 因此，與單端流量轉換器相比，變壓器的使用要好得多。

高頻變壓器的輸出電壓經過整流并饋送到 LC 濾波器，然后像降壓轉換器一樣工作。 整流可以通過橋式整流器或兩個二極管和一個帶有中心抽頭的次級繞組作為中點整流器來完成。

用并聯饋電的推挽轉換器，將高頻變壓器的初級繞組在中間分開。 變壓器的中心抽頭連接到電源電壓電勢，兩個繞組端使用半導體開關以推挽模式循環接地。 由于另一個（和相反的）繞組在每次切換后承載電流，因此在變壓器中產生交流電。

晶體管各自的導通時間必須持續完全相同的時間長度，否則變壓器中會形成直流場并驅動鐵芯飽和。 還應避免晶體管的重疊開關，因為這會抵消變壓器中的磁場，相當于短路。

對于并聯饋電版本的推挽轉換器，初級側的每個部分繞組必須設計為全電源電壓，晶體管設計為兩倍電源電壓。

當通過半橋驅動驅動器時，電源電壓使用兩個電容器將交流電壓減半，并饋送到初級繞組的一端。 為了確保即使在空閑狀態（無電流）下也有一半的電源電壓施加到電容器上，兩個高阻抗電阻器與它們并聯連接，以便也將直流電勢減半。 繞組的另一端現在通過晶體管以推挽模式循環切換到電源電壓電勢或接地，以便交替反轉繞組的極性。

如電路所示，在任何情況下都必須排除開關 S1 和 S2 同時接通的情況，因為這會使電源電壓短路。

晶體管的不同導通時間不會產生任何特別的影響，因為直流電 - 以及變壓器中的恒定磁場 - 由于電容器而被排除在外。 只有電容器上原來對稱的電壓分布發生了變化。

在推挽轉換器的半橋版本中，初級繞組必須設計為電源電壓的一半，晶體管必須設計為全電源電壓。 假設相同的功率吞吐量，開關還必須具有兩倍于并聯饋電的載流能力，因為兩倍的電流必須流過初級繞組（在上述 - 平均 - 只有工作電壓的一半）。

當通過全橋（H 橋）驅動驅動器時，變壓器的初級繞組位于兩個半橋之間，因此可以雙向連接到電源電壓。 為此，開關 S2 和 S3 或 S1 和 S4 始終同時接通。 通過周期性地改變這兩個開關狀態，在這個版本中也實現了變壓器受到交變磁通會活著。

在這里，也必須防止同時接通 S1 和 S3 或 S2 和 S4（即所謂的“橋式支路”），因為這會使電源電壓短路——就像半橋一樣。

在正常情況下，電流總是交替流過彼此成對角線的兩個開關。

對于全橋版本的推挽轉換器，初級繞組和晶體管都必須針對全電源電壓進行設計。 另一方面，在相同條件下，該電流僅為半橋版本的一半（= 與并聯饋電的值相同）。

推挽轉換器的功能這里要用全橋控制的推挽轉換器來討論，所有元件都認為是理想的。 這些描述也可以應用于其他電路變體。

為了控制推挽開關，每個開關周期分為四個時間間隔，依次執行。 在每個開關周期中，xxx開關位置（S2 和 S3 導通）因此在時間 ton 內輸出，隨后是關閉時間 toff，其中沒有開關導通。 在這前兩個時間間隔之后，緊隨其后的是推挽，其中第二個開關位置（S1 和 S4 導通）在完全相同的時間段內輸出，并再次以斷開時間 toff 結束，從而完成一個開關周期.

對于每個開關周期的兩個活動（開關導通）時間間隔中的每一個，變壓器的初級繞組都連接到電源電壓。 由于變壓器沒有氣隙，能量立即傳遞（能量“流過”），變壓器次級側的電壓高（或低）匝數比（傳輸比ü）。 該電壓使用橋式整流器進行整流，產生頻率加倍的脈寬調制直流電壓。 該脈動電壓現在由輸出端的 LC 濾波器平滑，并可作為輸出端的純直流電壓使用。 這個LC濾波器也可以被認為是一個降壓轉換器，這意味著輸出電壓達到不同的高度取決于脈沖寬度調制電壓的脈沖寬度。 由線圈引起的電流IL在時間段toff內繼續流過輸出電路中的整流二極管。

推挽開關的輸出電壓水平主要取決于（除輸入電壓外）變壓器的匝數比，也可以隨時間周期 ton 和 toff 的比率而變化。 根據定義，推挽轉換器的占空比可以為 1，在這種情況下，兩個開關位置將無間斷地交替輸出。 有時，推動開關的占空比也被描述為開關位置的占空比與循環時間之間的比率，導致xxx占空比為 0.5。

或者，也可以將推挽轉換器的副邊設計成中點電路。 然而，這僅對變換器的功能產生極小的改變，因為輸出線圈的續流電流現在流過兩個整流器二極管，并且還在時間段 toff 中流過次級繞組雙線。

線圈 (L) 是次級電路中的平滑扼流圈，用于補償由于漏磁通和兩個次級側繞組之間的磁耦合以及繞組中相關的不同平均電流引起的繞組偏差. 由于次級側兩個半繞組的磁耦合足夠好，該??扼流圈也可以完全省略 - 輸出電壓的平滑僅通過輸出電容器 C 來確保。

特別是對于幾十安培的較高輸出電流和幾伏范圍內的較低輸出電壓，如鄰圖所示，所謂的電流倍增器（電流倍增器）在次級側可能是有利的。 避免了難以設計用于更高電流的變壓器中心抽頭，這意味著也不需要次級側兩個線圈半部的最佳磁耦合。