プッシュイン電圧コンバータ

スイッチング電圧コンバータの最も一般的なトポロジの 1 つは、プッシュプル コンバータまたはプッシュプル (文字通り、プッシュプル) です。

シングルサイクル フライバック コンバータとは異なり、プール - プール コア内のエネルギーは蓄積されません。この場合、それは変圧器のコアであり、コアではないためです。 スロットルコアここでは、一次巻線の 2 つの半分によって順番に生成される交流磁束の導体として機能します。

これはまさに変圧比が固定されたパルストランスですが、動作パルスの幅を変えることでプルアップ出力の安定化電圧を変えることができます（ パルス幅変調).

プッシュプル スイッチング コンバータは、その高い効率 (最大 95% の効率) と、一次回路と二次回路のガルバニック絶縁の存在により、200 ～ 500 W の電力 (電源、自動車) のスタビライザおよびインバータで広く使用されています。インバータ、UPSなど）

以下の図は、典型的なプッシュプル コンバータの一般的な回路図を示しています。一次巻線と二次巻線には中間タップがあり、トランジスタの 1 つだけがアクティブな 2 つの動作半サイクルのそれぞれで、一次巻線のそれ自体の半分と二次巻線の対応する半分がオンになります。電圧は 2 つのダイオードのうちの 1 つにのみ降下します。

プッシュダウンコンバータの出力でショットキーダイオードを備えた全波整流器を使用すると、損失を吸収するよりも二次巻線の半分を巻いた方が経済的に有利であるため、アクティブ損失を削減し、効率を高めることができます。 (財務的およびアクティブ) 4 つのダイオードのダイオード ブリッジを備えています。

プッシュプル コンバータ (MOSFET または IGBT) の一次ループ内のスイッチは、ソース EMF の作用だけでなく、相互の動作中に誘発される追加の EMF 作用にも耐えられるように、2 倍の電源電圧に耐える定格を備えている必要があります。

プッシュプル回路のデバイス特性と動作モードは、順方向および逆方向のハーフブリッジと比べて優れています。ハーフブリッジとは異なり、スイッチ制御回路を入力電圧から切り離す必要はありません。コンバーターのメカニズムは、1 つのデバイス内で 2 つのプルフォワード コンバーターとして機能します。

また、フォワードコンバータとは異なり、バックプルダウンコンバータは、トランジスタが閉じていても出力ダイオードの1つが電流を流し続けるため、制限コイルを必要としません。最後に、逆コンバータとは異なり、押しボタンと磁気回路の使用量がより控えめになり、有効パルス持続時間が長くなります。

プッシュプル電流制御回路は、電子機器の組み込み電源においてますます一般的になってきています。このアプローチにより、キーへのストレス増大の問題は完全に解消されます。スイッチの共通ソース回路にはシャント抵抗が含まれており、電流保護のためにフィードバック電圧が除去されます。各スイッチ動作サイクルは、電流が指定された値に達した瞬間から継続時間が制限されます。負荷がかかると、出力電圧は通常 PWM によって制限されます。

プッシュプル コンバータの設計では、オープン チャネル抵抗とゲート容量が可能な限り低くなるように、スイッチの選択に特別な注意が払われます。プッシュプルコンバータの電界効果トランジスタのゲートを制御するには、ゲートドライバマイクロ回路が最もよく使用されます。これは、あらゆるトポロジのパルス電源の特徴である数百キロヘルツの周波数でもそのタスクに簡単に対処できます。