Obvod dopředného převodníku

Pro vytváření spínaného napájecího zdroje (SMPS) jsou k dispozici různé obvody nebo metody. SMPS se používá pro generování kontrolovaného a izolovaného stejnosměrného napětí z neregulovaného stejnosměrného napájecího zdroje. Obvod dopředného převodníku je podobný obvodu převaděče zpětného chodu, ale je účinnější než obvod převaděče zpětného chodu. Přední převodník se používá hlavně pro aplikace, které vyžadují vyšší výkon (v rozsahu 100 až 200 W).

Přední převodník je v podstatě převodník DC-na-DC Buck s integrací transformátoru. Pokud má transformátor více výstupních vinutí, můžete výstupní napětí dokonce zvýšit nebo snížit. Poskytuje také galvanické oddělení zátěže.

Obvod Forward Converter se skládá z řídicího obvodu, který má vysokorychlostní spínací zařízení, transformátoru, jehož primární strana je připojena k ovládacímu obvodu a sekundární strana je připojena k filtračnímu obvodu. Usměrněný výstup ze sekundárního vinutí transformátorů je připojen k zátěži.

Podle výše uvedeného blokového schématu je při zapnutí spínače vstup přiveden na primární vinutí transformátoru a na sekundárním vinutí transformátoru se objeví napětí. Proto je bodová polarita vinutí transformátoru kladná, díky tomu je dioda D1 předpjatá dopředu. Poté je výstupní napětí transformátoru přivedeno do obvodu nízkofrekvenčního filtru, který je připojen k zátěži. Když je spínač VYPNUTÝ, proud ve vinutí transformátoru klesne na nulu (za předpokladu, že je transformátor ideální).

Rozdíl mezi převodníkem vpřed a vzad

S. č.	Předávací převodník	Převaděč zpětného letu
1.	Buck Converter izolovaný od transformátoru	V zásadě topologie Buck-Boost
2.	Vyžadujte ještě jeden další výstupní induktor	Není požadováno
3.	Je nutný resetovací obvod	Není požadováno
4.	Žádný požadavek na výstupní kondenzátor	Požadované
5.	Energeticky účinnější	Nižší než dopředný převodník
6.	Nákladnější než převodník zpětného letu	Levnější ve srovnání s dopředným převodníkem
7.	Ukládá energii do induktoru, když je tranzistor zapnut, a přenášet uloženou energii, když je tranzistor vypnutý	Transformátor dopředného převodníku neukládá energii

Schéma zapojení pro dopředný převodník

Práce obvodu dopředného převaděče

Režim-I: Režim napájení

Přední převodník je v režimu napájení, když je tranzistor v zapnutém stavu. V tomto stavu je napájecí napětí připojeno k primárnímu bočnímu vinutí transformátoru a také dioda D1 je v tomto stavu předpjatá dopředu. Dioda D2 se v tomto stavu nebude chovat, protože zůstane obrácená. Obě vinutí začínají vodit současně, když je tranzistor v zapnutém stavu. Výstup na sekundární straně transformátoru závisí na poměru otáček (Np / Ns) transformátoru. A toto výstupní napětí se aplikuje na sekundární obvod, který se skládá z LC filtru. Maximální přijaté výstupní napětí, v případě ideálního transformátoru, při zátěži bude:

(Ns / Np) * Edc

Kde, Edc je vstupní napájecí napětí

Np není. primárního vinutí

Ns je ne. sekundárního vinutí

Režim II: Režim volnoběhu

Přední převodník je v režimu volnoběhu, když je tranzistor ve vypnutém stavu. Když se tranzistor vypne, proud vinutí transformátoru klesne na nulu (v ideálním případě). D1 bude v tomto stavu předpjatý, proto odděluje výstupní část obvodu od transformátoru a vstupu. Induktor na sekundární straně však udržuje kontinuální tok proudu volnoběžnou diodou D2. Jelikož je vstup oddělen, nedochází k žádnému toku energie ze vstupu, ale zátěžové napětí je stále udržováno téměř konstantní nabitým kondenzátorem a induktorem. Uložená energie v induktoru a kondenzátoru se pomalu rozptýlí do zátěže. Před úplným rozptýlením se tranzistor znovu zapne, aby se ukončil režim volnoběhu a udržovala velikost zátěžového napětí v požadovaném tolerančním pásmu.Po simulaci výše uvedeného obvodu získáme výstupní průběh, jak je znázorněno níže:

Spínací frekvence dopředného převodníku je v rozsahu 100 kHz nebo více.