在使用電力電子設(shè)備時，DC-DC 轉(zhuǎn)換器拓撲對于實際設(shè)計變得非常重要。電力電子領(lǐng)域主要有兩種主要的 DC-DC 轉(zhuǎn)換拓撲，即開關(guān)轉(zhuǎn)換器和線性轉(zhuǎn)換器。

現(xiàn)在根據(jù)能量守恒定律，我們知道能量不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能轉(zhuǎn)化。開關(guān)穩(wěn)壓器也是如此，任何轉(zhuǎn)換器的輸出功率（瓦數(shù)）都是電壓和電流的乘積，DC-DC轉(zhuǎn)換器理想地轉(zhuǎn)換電壓或電流，而瓦數(shù)是恒定的。一個例子是 5V 輸出可以提供 2A 電流的情況。之前我們設(shè)計了一個5V、2A SMPS 電路，您可以檢查一下是否是您正在尋找的東西。

現(xiàn)在考慮一種情況，我們需要為特定應(yīng)用將其更改為 10V 輸出?，F(xiàn)在，如果在這個地方使用 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，并且 10W 輸出的 5V 2A 是恒定的，理想情況下，DC-DC 轉(zhuǎn)換器會將電壓轉(zhuǎn)換為 10V，額定電流為 1A。這可以使用不斷切換開關(guān)電感器的升壓開關(guān)拓撲來完成。

另一種昂貴但有用的方法是使用推挽式轉(zhuǎn)換器。推挽式轉(zhuǎn)換器開辟了許多轉(zhuǎn)換可能性，例如降壓、升壓、降壓-升壓、隔離甚至非隔離拓撲，它也是電力電子中使用的最古老的開關(guān)拓撲之一，需要最少的組件來生產(chǎn)具有多個輸出電壓的中等功率輸出（通常為 150W 至 500W）。人們需要改變變壓器繞組以改變隔離推挽轉(zhuǎn)換器電路中的輸出電壓。

然而，所有這些特征都在我們的腦海中提出了許多問題。比如，推挽式轉(zhuǎn)換器是如何工作的？ 構(gòu)建推挽式轉(zhuǎn)換器電路的重要組件是什么？因此，請繼續(xù)閱讀，我們將找到所有必要的答案，最后，我們將構(gòu)建一個用于演示和測試的實用電路，所以讓我們開始吧。

推挽式轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造

名字就有答案。Push 和 Pull 對于同一件事有兩個相反的含義。Push-Pull 通俗地說是什么意思？字典上說推動這個詞的意思是通過使用力量將人或物體移到一邊而前進。在推挽式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中，推定義為推動電流或饋入電流?，F(xiàn)在，拉是什么意思？再一次，字典說要對某人或某物施加力量以引起對自己的運動。在推挽式轉(zhuǎn)換器中，再次被拉動的是電流。

因此，推挽式轉(zhuǎn)換器是一種開關(guān)轉(zhuǎn)換器，其中電流不斷地推入某物并不斷地從某物拉出。這是一種反激變壓器或電感器。電流不斷地從變壓器中推拉。使用這種推挽方法，變壓器將磁通量傳輸?shù)酱渭壘€圈并提供某種隔離電壓。

現(xiàn)在，由于這是一種開關(guān)穩(wěn)壓器，也因為變壓器需要以這樣的方式切換，即電流需要同步推拉，為此我們需要某種開關(guān)穩(wěn)壓器。這里需要一個異步推挽驅(qū)動器。現(xiàn)在，很明顯這些開關(guān)是用不同類型的晶體管或Mosfet制成的。

電子市場上有許多推挽式驅(qū)動器可以立即用于推挽式對話相關(guān)工作。

在下面的列表中可以找到一些這樣的驅(qū)動器 IC：-

LT3999

MAX258

MAX13253

LT3439

TL494

推挽式轉(zhuǎn)換器如何工作？

為了理解推挽式轉(zhuǎn)換器的工作原理，我們畫了一個基本電路，它是一個基本的半橋推挽式轉(zhuǎn)換器，如下圖所示，為了簡單起見，我們覆蓋了半橋拓撲，但還有另一種常見的拓撲結(jié)構(gòu)可用，即全橋推挽式轉(zhuǎn)換器。

兩個NPN 晶體管將啟用推挽功能。兩個晶體管 Q1 和 Q2 不能同時導(dǎo)通。當(dāng) Q1 開啟時，Q2 將保持關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng) Q1 關(guān)閉時，Q2 將開啟。它會按順序發(fā)生，并將繼續(xù)循環(huán)。

我們可以看到，上面的電路使用了一個變壓器，這是一個隔離的推挽式轉(zhuǎn)換器。

上圖是 Q1 開啟，Q2 關(guān)閉的狀態(tài)。因此，電流將流過變壓器的中心抽頭，并通過晶體管 Q1 接地，而 Q2 將阻止變壓器另一個抽頭上的電流流動。當(dāng) Q2 打開而 Q1 保持關(guān)閉時，情況正好相反。每當(dāng)電流發(fā)生變化時，變壓器就會將能量從初級側(cè)傳輸?shù)酱渭墏?cè)。

上圖對于檢查這是如何發(fā)生的非常有用，起初，電路中沒有電壓或電流。Q1 開啟，當(dāng)電路現(xiàn)在閉合時，一個恒定電壓首先沖擊到抽頭。電流開始增加，然后電壓被感應(yīng)到次級側(cè)。

在下一階段，經(jīng)過一段時間延遲后，晶體管 Q1 關(guān)閉，Q2 開啟。這里有一些重要的工作 -變壓器寄生電容 電感形成一個 LC 電路，該電路開始以相反的極性切換。電荷開始通過變壓器的另一個抽頭繞組以相反的方向流回。以這種方式，這兩個晶體管以交替模式不斷推動電流。但是，由于牽引是由 LC 電路和變壓器的中心抽頭完成的，因此稱為推挽拓撲。通常以這樣一種方式描述，即兩個晶體管交替推動電流，命名為常規(guī)推挽式，其中晶體管不拉動電流。負載波形看起來像鋸齒，但是，它不是上面波形中顯示的。

我們已經(jīng)了解了推挽式轉(zhuǎn)換器設(shè)計的工作原理，讓我們繼續(xù)為它構(gòu)建一個實際電路，然后我們可以在工作臺上對其進行分析。但在此之前，讓我們看一下原理圖。

構(gòu)建實用推挽式轉(zhuǎn)換器所需的組件

好吧，下面的電路是在面包板上構(gòu)建的。用于測試電路的組件如下 -

2 個具有相同額定值的電感器 - 220uH 5A 環(huán)形電感器。

0.1uF 聚酯薄膜電容器 - 2 個

1k 電阻 1% - 2 個

ULN2003 達林頓對晶體管

100uF 50V電容

一個實用的推挽式轉(zhuǎn)換器電路圖

原理圖非常簡單。我們來分析一下連接，ULN2003是達林頓對晶體管陣列。該晶體管陣列非常有用，因為芯片組內(nèi)部提供續(xù)流二極管，并且它不需要任何額外的組件，從而避免了面包板上任何額外的復(fù)雜布線。對于同步驅(qū)動器，我們使用了一個簡單的 RC 定時器，它將同步打開和關(guān)閉晶體管，從而在電感器上產(chǎn)生推挽效應(yīng)。

實用推挽式轉(zhuǎn)換器 - 工作

電路的工作很簡單。讓我們移除達林頓對并使用兩個晶體管 Q1 和 Q2 使電路變得簡單。

RC 網(wǎng)絡(luò)與 Q1 和 Q2 的基極交叉連接，它們使用稱為再生反饋的反饋技術(shù)打開備用晶體管。

它開始像這樣運行 - 當(dāng)我們將電壓施加到變壓器的中心抽頭（兩個電感器之間的公共連接處）時，電流將流過變壓器。根據(jù)極性的磁通密度和飽和度，負極或正極，電流首先為 C1 和 R1 或 C2 和 R2 充電，而不是同時為兩者充電。讓我們假設(shè) C1 和 R1 首先獲得電流。C1 和 R1 提供了一個定時器，它開啟了晶體管 Q2。變壓器的 L2 部分將利用磁通量感應(yīng)電壓。在這種情況下，C2 和 R2 開始充電并打開 Q1。然后變壓器的 L1 部分感應(yīng)出電壓。時序或頻率完全取決于輸入電壓、變壓器或電感器的飽和磁通、初級匝數(shù)、磁芯的橫截面積平方厘米。

f = （V in * 10 8 ） / （4 * β s * A * N）

其中 Vin 是輸入電壓，10 8是一個常數(shù)值，β s 是將反映在變壓器上的磁芯飽和磁通密度，A 是橫截面積，N 是匝數(shù)。

測試推挽式轉(zhuǎn)換器電路

為了測試電路，需要以下工具 -

兩毫米 - 一個用于檢查輸入電壓，另一個用于輸出電壓

示波器

臺式電源。

電路在面包板上構(gòu)建，功率緩慢增加。輸入電壓為 2.16V，而輸出電壓為 8.12V，幾乎是輸入電壓的四倍。

但是，該電路沒有使用任何反饋拓撲，因此輸出電壓不是恒定的，也不是隔離的。

在示波器中觀察推挽的頻率和切換-

因此，該電路現(xiàn)在充當(dāng)輸出電壓不恒定的推挽升壓轉(zhuǎn)換器。預(yù)計這款推挽式轉(zhuǎn)換器可以提供高達 2W 的功率，但由于缺乏反饋生成，我們尚未對其進行測試。

結(jié)論

該電路是推挽式轉(zhuǎn)換器的一種簡單形式。但是，始終建議使用適當(dāng)?shù)耐仆焓津?qū)動器 IC 來獲得所需的輸出。該電路可以以隔離或非隔離的方式構(gòu)建，推挽轉(zhuǎn)換中的任何拓撲都可以構(gòu)建。

下面的電路是受控推挽式直流到直流轉(zhuǎn)換器的適當(dāng)電路。它是一款使用 LT3999 的 1:1 推挽式轉(zhuǎn)換器，適用于 Analog Devices （Linear Technologies）。