Рассмотрим принципиальную схему двухтактного преобразователя с трансформатором, имеющим вывод от средней точки первичной обмотки (Рис. 1). Такие преобразователи в иностранной технической литературе называют «push-pull».
Рис.1. Push-pull преобразователь
Предположим, на затвор ключевого транзистора VT1 подано отпирающее напряжение, а транзистор VT2 в это время находится в режиме отсечки. Потечет ток по цепи +Uвх, средняя точка первичной обмотки трансформатора TV1, транзистор VT1, -Uвх. На вторичной обмотке импульсного трансформатора TV1 возникает напряжение, поступающее на выпрямитель с конденсатором сглаживающего фильтра, а с него выпрямленное напряжение будет приложено к нагрузке.
Снимем напряжение с затвора транзистора VT1, а между затвором и истоком транзистора VT2 приложим отпирающее напряжение. Ток потечет по цепи +Uвх, средняя точка первичной обмотки трансформатора TV1, транзистор VT2, -Uвх. На вторичной обмотке трансформатора TV1 появится напряжение, которое после выпрямителя и емкостного фильтра поступит на нагрузку.
Частота пульсации выпрямленного напряжения в два раза превышает частоту преобразования. Частная петля гистерезиса близка к предельной петле, благодаря чему рационально используют магнитные параметры сердечника трансформатора.
Величину напряжения на первичной обмотке трансформатора рассматриваемого преобразователя можно найти по формуле:
где Uп – напряжение питания преобразователя;
Uнас – напряжение насыщения транзистора.
Преобразователи со средней точкой в первичной обмотке трансформатора используют обычно при низком напряжении питания и выходной мощности примерно от ватта до киловатта.
Достоинства:
- высокий КПД;
- возможность функционирования при большой мощности нагрузки.
Преобразователи со средней точкой в первичной обмотке трансформатора можно использовать при высоком напряжении питания, и их допустимо включать, не подсоединяя нагрузку к источнику питания. Частота пульсации выходного напряжения рассматриваемого push-pull преобразователя составляет удвоенную частоту преобразования.
К недостатку преобразователей со средней точкой в обмотке трансформатора относят высокое напряжение на закрытых ключевых транзисторах (примерно составляет удвоенное напряжение питания плюс напряжение индуктивного выброса). Высокое обратное напряжение вынуждает применять высоковольтные транзисторы, номенклатура которых ниже, чем низковольтных транзисторов. Кроме того, как известно, напряжение насыщения высоковольтных транзисторов велико и, в зависимости от их марки и типа, может достигать примерно 3…12 В, в результате чего КПД сетевого бестрансформаторного push-pull преобразователя ниже, чем у других двухтактных преобразователей сетевых ИИП.
Симметрирование перемагничивания трансформаторов push-pull преобразователей сетевых ИИП осуществить непросто. При коротком замыкании в нагрузке, если отсутствует устройство защиты по току, компоненты источника питания выйдут из строя.
