Схема на преобразувател напред

Налични са различни схеми или методи за изграждане на захранване с комутиран режим (SMPS). SMPS се използва за генериране на контролирано и изолирано постояннотоково напрежение от нерегулиран източник на постоянен ток. Веригата на преобразувателя напред е подобна на схемата на преобразувател с обратен ход, но е по-ефективна от веригата на обратния преобразувател. Преобразувателят напред се използва главно за приложението, което изисква по-висока изходна мощност (в диапазона от 100 до 200 вата).

Преобразувателят напред е основно DC-to-DC Buck Converter с интеграция на трансформатор. Ако трансформаторът има множество изходни намотки, можете дори да увеличите или намалите изходното напрежение. Той също така осигурява галванична изолация за товара.

Преобразувателната верига се състои от управляваща верига, която има високоскоростно превключващо устройство, трансформатор, чиято основна страна е свързана към управляващата верига, а вторичната страна е свързана към филтриращата верига. Изправеният изход от вторичната намотка на трансформаторите е свързан към товара.

Съгласно горната блок-схема, когато ключът е включен, входът се прилага към първичната намотка на трансформатора и се появява напрежение на вторичната намотка на трансформатора. Следователно точковата полярност на намотките на трансформатора е положителна, поради което диодът D1 се придвижва напред. След това изходното напрежение на трансформатора се подава към веригата на нискочестотния филтър, която е свързана към товара. Когато ключът е изключен, токът в намотките на трансформатора намалява до нула (ако трансформаторът е идеален).

Разлика между Преобразувател напред и назад

S. Не.	Преобразувател напред	Конвертор за летене назад
1.	Изолиран трансформатор Buck Converter	По същество топология на Buck-Boost
2.	Изисква се още един допълнителен изходен индуктор	Не е задължително
3.	Нужна е схема за нулиране	Не е задължително
4.	Няма изискване за изходен кондензатор	Задължително
5.	По-енергийно ефективни	По-нисък от преобразувател напред
6.	По-скъпо от конвертора на обратната връзка	По-евтино в сравнение с конвертора напред
7.	Съхранява енергия в индуктор, когато транзисторът се включва и прехвърля съхранената енергия, когато транзисторът е изключен	Трансформаторът на предния преобразувател не съхранява енергия

Електрическа схема за преобразувател напред

Работа на верига на преобразувател напред

Режим-I: Режим на захранване

Предният преобразувател казва, че е в режим на захранване, когато транзисторът е в състояние ВКЛ. В това състояние захранващото напрежение е свързано към първичната странична намотка на трансформатора и също диод D1 се пристрастява напред в това състояние. Диод D2 няма да работи в това състояние, тъй като ще остане обърнат. И двете намотки започват да се провеждат едновременно, когато транзисторът е в състояние ON. Изходът от вторичната страна на трансформатора зависи от коефициента на завъртане (Np / Ns) на трансформатора. И това изходно напрежение се прилага към вторичната верига, която се състои от LC филтър. Максималното получено изходно напрежение, в случай на идеален трансформатор, при товара ще бъде:

(Ns / Np) * Edc

Където Edc е входното захранващо напрежение

Np е не. на първичната намотка

Ns е не. на вторична намотка

Режим-II: Режим на свободен ход

Предният преобразувател казва, че е в режим на свободен ход, когато транзисторът е в изключено състояние. Когато транзисторът се изключи, токът на намотките на трансформатора пада до нула (в идеалния случай). D1 ще бъде обърнат пристрастно при това състояние, следователно разделя изходната част на веригата от трансформатора и входа. Въпреки това, индукторът от вторичната страна поддържа непрекъснат поток на ток през диода на свободния ход D2. Тъй като входът е разделен, няма входящ поток от входа, но въпреки това напрежението на товара се поддържа почти постоянно от заредения кондензатор и индуктора. Съхранената енергия в индуктора и кондензаторът бавно се разсейва в товара. Преди да се разсее напълно, транзисторът се включва отново, за да прекрати режима на свободен ход и да поддържа големината на напрежението на товара в рамките на необходимия толерансен диапазон.След симулиране на горната схема ще получим изходна форма на вълната, както е показано по-долу:

Честотата на превключване на преобразувателя напред е в диапазона от 100 kHz или повече.