推挽式转换器的基本工作原理

推挽式转换器 ( 如TISN6505,SN6505 是一款低噪声、低 EMI、推挽式变压器驱动器,专为小型隔离式电源而设计。) 已成为一种常用拓扑,常用于构建 1W 至10W 范围内的隔离式电源。此拓扑可与数字隔离器、隔离式放大器、隔离式模数转换器、隔离式接口(例如隔离式控制器局域网和隔离式 RS-485)以及隔离式栅极驱动器进行配对。请参阅下图 1。


图 1:推挽式转换器

推挽式转换器的普及源于其操作简单、电磁辐射低、峰值电流低、效率高、抗扰度高和系统成本低。只需使用以下几种分立式元件即可设计具有推挽式拓扑的隔离式电源轨:两个电源开关、一个中心抽头变压器和一些整流器二极管。这是一种前馈拓扑,不需要基于光耦合器的反馈,因此不存在环路稳定性问题。

基本工作原理
在图 1 所示的推挽式转换器中,场效应晶体管 (FET) Q1 和 Q2 设计为驱动强度相等,并在交替周期中具有相同的导通时间 (T)。两个初级绕组采用特定缠绕方式,使 Q1 导通产生的磁通量与 Q2 导通产生的磁通量完全相等且方向相反。每个相位中的磁通量累积 (∆B) 与变压器初级两端施加的电压 (V) 和施加电压的时间 T 成正比。在所有元件完全匹配的情况下,变压器铁芯中的磁通量通过零点四周的两个象限,如图 2 所示。两个相位中的磁通量完全抵消,因此,转换器能够在稳定状态下运行,没有连续的磁通量累积。磁化电流 (Im) 会相应地在零点四周以三角波摆动。


图 2: 变压器中的磁通量以及 Im