1.5 Двухтактный полумостовой преобразователь

На рис. 1.5 изображена схема двухтактного полумостового преобразователя. При сравнении можно заметить, что двух­тактный полумостовой преобразователь похож на мостовой (ДМП). Отличие заключается в том, что транзисторы одной из стоек мостового преобразователя заменены емкостным делите­лем напряжения C1, С2. В результате в полумостовом преоб­разователе, по сравнению с мостовым, используется в два раза меньше транзисторов.

Примечание.

При необходимости, емкостный делитель напряжение С1, С2 можно заменить на двухполярный источник пита­ния U1, U2 или просто на конденсатор С.

Этот преобразователь обладает всеми достоинствами и не­достатками мостового преобразователя. Однако не может обе­спечить некоторые режимы работы, возможные для мостового преобразователя. Например, фазосдвигающий режим.

Ключевые транзисторы VT1 и VT2 поочередно открываются при помощи управляющих сигналов Uyl и Uy2. При этом энер­гия в нагрузку передается в течении всего периода работы пре­образователя, а индукция в сердечнике трансформатора может меняться от -Вm до +Вm.

Как и в ДМП, диоды VD1 и VD2 служат для возврата энергии, накопленной в индуктивности рассеяния Ls трансформатора Т, в первичный источник питания Uп. В качестве этих диодов мо­гут быть использованы внутренние диоды MOSFET.

Рис. 1.5. Двухтактный полумостовой преобразователь (ДПМП)

Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в момент перемагничивания сердечника трансформатора.

Общей особенностью всех двухтактных преобразователей является то, что их трансформаторы работают в условиях с симметричным перемагничиванием. Магнитная индукция В, в сердечнике трансформатора с симметричным перемагничиванием, может изменяется в пределах от отрицательно -Вm до положительной +Вm максимальной индукции.

В каждом полупериоде работы ДПМП открыт только один ключ. В паузе оба транзистора преобразователя закрыты. Когда транзистор VT1 преобразователя открыт, происходит зарядка конденсатора С2 и разрядка конденсатора С1 через первичную обмотку трансформатора Т.

При этом к первичной обмотке трансформатора прикладывается примерно половина напряжения питания Uп. На этом этапе сердечник трансформатора намагничивается в условном обратном направлении (участок b-а на рис. 1.5).

В паузе, когда транзисторы закрыты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD5. В этот момент одна из вторичных обмоток (IIа или IIб) трансформатора Т замкнута накоротко через открытый диод VD5 и один из выпрямительных диодов (VD3 или VD4).

Примечание.

В результате этого индукция в сердечнике трансформа­тора практически не меняется.

После завершения паузы открывается транзистор VT2 пре­образователя и происходит зарядка конденсатора С1 и разрядка конденсатора С2 через первичную обмотку трансформатора Т. При этом к первичной обмотке трансформатора прикладыва­ется примерно половина напряжения Uп.

На этом этапе сердечник трансформатора намагничивается в условном прямом направлении (участок а-b на рис. 1.5). В паузе, когда транзисторы закрыты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD5. В этот момент индукция в сердечнике транс­форматора практически не меняется и фиксируется на достиг­нутом положительном уровне.

Так же как и в ДМП, сердечник трансформатора ДПМП способен перемагничиваться только в моменты открытого со­стояния транзисторов. Чтобы в этих условиях избежать одно­стороннего насыщения необходимо обеспечить равное время открытого состояния транзисторов, а также симметричность силовой схемы преобразователя.

Примечание.

Особенностью ДПМП является то, что, по сравнению с ДМП, транзисторы в нем коммутируют удвоенные токи нагрузки.