Jцrg Rehrmann Elektronik - mérnöki iroda az elektronikus áramkörök és rendszerek fejlesztéséhez
Természetesen a kimeneteket push-pull konverterrel is megvalósíthatja. A kicsi, szabályozatlan, elektromos leválasztású DC-DC átalakítók esetében ez még az ideális átalakító forma is lehet. A legegyszerűbb megint egy önrezgő átalakító, amelynek átkapcsolását a magtelítettség váltja ki. Ebből a célból négy transzformátor tekercsre van szükség az elsődleges oldalon, de csak néhány más alkatrészre. A 8.3 A ábra egy MOSFET-ekkel felépített önoszcilláló átalakítót mutat be.
8.3. Ábra Szabályozatlan push-pull fluxus-átalakító kis teljesítményhez
8.3. Ábra B Szabályozatlan push-pull fluxus átalakító a nagy teljesítmény érdekében
8.3. Ábra C Szabályozatlan előremenő átalakító magas üzemi feszültséghez
8.3. Ábra D Szabályozatlan félhíd fluxus átalakító alacsony üzemi feszültségekhez
Ha az üzemi feszültség meghaladja a 15 V-ot, akkor az IC NE 555 időzítőt külön tápfeszültséggel kell ellátni. A legegyszerűbb esetben a feszültséget zener diódával korlátozzák, és az IC tápfeszültségét R4-en keresztül táplálják. Természetesen az IC időzítő feszültségszabályozója, például egy 78L12 vagy 78M12, még jobb lenne. A megadott alkatrészekkel ismét 40 amperes kimeneti áram érhető el. A nagyobb üzemi feszültség miatt a kimenő teljesítmény 500 watt körül lehet. Elvileg még ennél is nagyobb kimenetek valósíthatók meg, azonban meg kell jegyezni, hogy a félhíd áramkör feszültségforrása nagyon nagy váltakozó áramú terhelésnek van kitéve. Tehát itt nagy elektrolit kondenzátorokra van szükség, alacsony belső ellenállással, hogy kiszűrjék ezeket a váltakozó áramokat. A nagy váltakozó áramok miatt különös figyelmet kell fordítani a 6.1. Fejezetben említett tervezési szabályokra.
Természetesen a gyakorlatban kerülni fogja a feleslegesen sok tekercselésű transzformátorok használatát, amelyek gyártása nagyon összetett, különösen azért, mert kihasználtságuk nem optimális. Fél vagy teljes híd áramkörökkel redukálják az elsődleges tekercset egyetlen tekercselésre. A legegyszerűbb esetben egy generátort veszünk az 5. fejezetből, és a kimeneti jelet egy kapcsolókondenzátoron keresztül elküldjük az elsődleges tekercsbe. A 8.3 D ábra és a 8.3 D1 ábra egy ilyen átalakító három változatát mutatja. A bal oldali egyszerű változat elegendő 15 voltos üzemi feszültségig. A megadott tranzisztorokkal 40 amperes folyamatos kimeneti áram érhető el, ami kb. 240 W (40 A * ± 6 V) kimeneti teljesítménynek felel meg.
A következő áramkör használható egyszerű, elszigetelt DC-DC átalakítókhoz is:
8.3. Ábra D1 szabályozatlan félhíd-fluxus-átalakító alacsony működési feszültségű DC-DC-átalakítók leválasztására
A tekercseknél a mag méretétől és frekvenciájától függően csak néhány fordulat szükséges egy toroid magon. A beépített generátor segítségével könnyedén meghatározhatja, hogy valóban hány fordulatra van szüksége. Ehhez többször húzzon át egy szigetelt kábelt a toroid magon, és csatlakoztassa a generátor kimenetéhez. Ha eléri a szükséges fordulatok számát, az áramkör fogyasztása és a toroid mag fűtése jelentősen csökken. Fontos az alacsony veszteségű alapanyagok, például a TDK/Epcos N87 használata is. A szükséges szigetelési feszültségtől függően legalább egy tekercshez elegendő dielektromos szilárdságú szigetelt jumperhuzalt vagy árnyékolatlan nagyfeszültségű kábelt használnak. A szekunder egyenirányítóhoz a legjobb a Villard-duplikátor áramkört használni. Ez nagyszerű az aszimmetrikus váltakozó feszültségekhez képest, és ennek ellenére mindkét félhullámot egyformán használja az energiaátadáshoz. A szükséges szabályozott szekunder feszültségek ezután könnyen előállíthatók a szekunder oldalon egyszerű, szigetelt DC-DC konverterekkel.
Ha félhíd-átalakítóval nagyobb feszültségeket kívánnak megvalósítani, akkor a felső kapcsoló tranzisztor potenciálmentes vezérlésére van szükség. Az egyik lehetőség például egy vezérlő transzformátor használata, amint az az 5.1 B ábrán látható. A transzformátor dinamikus viselkedése azonban, különösen a MOSFET-ek és az IGBT-k vezérlésekor, mindig bizonyos bizonytalansági tényező. A bipoláris kapcsoló tranzisztorokkal ellátott félhidak esetében egy különösen egyszerű módszer létezik a tranzisztorok vezérlési transzformátorral történő vezérlésére, amint az a 8.3 E ábrán látható. A félhíd önrezgő, és a vezérlő transzformátor elsősorban a kapcsolási frekvenciát határozza meg.
8.3. Ábra E híd átalakító vezérlő transzformátorral A Tr 1 vezérlő transzformátor felépítése
8.3. Ábra F nagyfeszültségű félhíd IR 2153-val
8.3. Ábra G nagyfeszültségű félhíd a nagy teljesítmény érdekében IR 2153-mal
8.3. Ábra H MOSFET teljes híd integrált kapu meghajtó IC-kkel
8.3. Ábra I MOSFET teljes híd integrált kapu meghajtó IC-kkel
Az alkalmazott IC-k rövidebb, kb. 0,6 µs holtidővel rendelkeznek, az 1,2 21 µs helyett az IR 2151 és IR 2153 esetében. Ez ennek megfelelően magasabb kapcsolási frekvenciákat tesz lehetővé. Elvileg két IR 2153 is használható, ha ezeket könnyebb megszerezni. Ebben az esetben az IC 1 2. érintkezőjét nem közvetlenül az IC 2 3. érintkezőjéhez kell csatlakoztatni, hanem inkább egy 2,7 V-os Zener-diódán keresztül. Az IC 2 3. és 1. érintkezője közötti ellenállás 2,7 V-val növeli a 3. érintkező potenciálját, így a kikapcsolási funkció kikapcsol. Ez a változás a 8.3K ábrán látható. Egyébként az áramkör megegyezik a 8.3 H ábrával.
8.3. Ábra K teljes hídszabályozás két IR 2153-val
8.3. Ábra L nagyfeszültségű teljes híd vezérlő transzformátorral és nagy kimenő teljesítménnyel