推挽转换器

推挽变换器在电子学中称为电子电路，能将一种直流电压转换成另一种直流电压。 由于推挽转换器中电压转换的主要部分是由高频变压器完成的，因此输出电压几乎可以假设为任何大小，因为它不受转换器拓扑结构的限制，就像例如，升压转换器或降压转换器。

由于变压器产生的无电势输出电压，推挽转换器属于电隔离DC-DC转换器组。

推挽变换器的主要元件是一个没有气隙的高频变压器，它使用半导体开关以交流电压运行。 根据电路变体，初级绕组的极性循环反转或在两个初级绕组之间切换。 在任何情况下，变压器都会经历变化的磁通量（交变磁通量），因此与单端变流器相比，变压器的磁路在两个方向上使用 - 即通过正磁通量和负磁通量 - 用于能量传输。 相应地，推挽变换器的变压器不需要消磁绕组，因为该任务由通流的相应极性反转接管。 因此，与单端流量转换器相比，变压器的使用要好得多。

高频变压器的输出电压经过整流并馈送到 LC 滤波器，然后像降压转换器一样工作。 整流可以通过桥式整流器或两个二极管和一个带有中心抽头的次级绕组作为中点整流器来完成。

用并联馈电的推挽转换器，将高频变压器的初级绕组在中间分开。 变压器的中心抽头连接到电源电压电势，两个绕组端使用半导体开关以推挽模式循环接地。 由于另一个（和相反的）绕组在每次切换后承载电流，因此在变压器中产生交流电。

晶体管各自的导通时间必须持续完全相同的时间长度，否则变压器中会形成直流场并驱动铁芯饱和。 还应避免晶体管的重叠开关，因为这会抵消变压器中的磁场，相当于短路。

对于并联馈电版本的推挽转换器，初级侧的每个部分绕组必须设计为全电源电压，晶体管设计为两倍电源电压。

当通过半桥驱动驱动器时，电源电压使用两个电容器将交流电压减半，并馈送到初级绕组的一端。 为了确保即使在空闲状态（无电流）下也有一半的电源电压施加到电容器上，两个高阻抗电阻器与它们并联连接，以便也将直流电势减半。 绕组的另一端现在通过晶体管以推挽模式循环切换到电源电压电势或接地，以便交替反转绕组的极性。

如电路所示，在任何情况下都必须排除开关 S1 和 S2 同时接通的情况，因为这会使电源电压短路。

晶体管的不同导通时间不会产生任何特别的影响，因为直流电 - 以及变压器中的恒定磁场 - 由于电容器而被排除在外。 只有电容器上原来对称的电压分布发生了变化。

在推挽转换器的半桥版本中，初级绕组必须设计为电源电压的一半，晶体管必须设计为全电源电压。 假设相同的功率吞吐量，开关还必须具有两倍于并联馈电的载流能力，因为两倍的电流必须流过初级绕组（在上述 - 平均 - 只有工作电压的一半）。

当通过全桥（H 桥）驱动驱动器时，变压器的初级绕组位于两个半桥之间，因此可以双向连接到电源电压。 为此，开关 S2 和 S3 或 S1 和 S4 始终同时接通。 通过周期性地改变这两个开关状态，在这个版本中也实现了变压器受到交变磁通会活着。

在这里，也必须防止同时接通 S1 和 S3 或 S2 和 S4（即所谓的“桥式支路”），因为这会使电源电压短路——就像半桥一样。

在正常情况下，电流总是交替流过彼此成对角线的两个开关。

对于全桥版本的推挽转换器，初级绕组和晶体管都必须针对全电源电压进行设计。 另一方面，在相同条件下，该电流仅为半桥版本的一半（= 与并联馈电的值相同）。

推挽转换器的功能这里要用全桥控制的推挽转换器来讨论，所有元件都认为是理想的。 这些描述也可以应用于其他电路变体。

为了控制推挽开关，每个开关周期分为四个时间间隔，依次执行。 在每个开关周期中，xxx开关位置（S2 和 S3 导通）因此在时间 ton 内输出，随后是关闭时间 toff，其中没有开关导通。 在这前两个时间间隔之后，紧随其后的是推挽，其中第二个开关位置（S1 和 S4 导通）在完全相同的时间段内输出，并再次以断开时间 toff 结束，从而完成一个开关周期.

对于每个开关周期的两个活动（开关导通）时间间隔中的每一个，变压器的初级绕组都连接到电源电压。 由于变压器没有气隙，能量立即传递（能量“流过”），变压器次级侧的电压高（或低）匝数比（传输比ü）。 该电压使用桥式整流器进行整流，产生频率加倍的脉宽调制直流电压。 该脉动电压现在由输出端的 LC 滤波器平滑，并可作为输出端的纯直流电压使用。 这个LC滤波器也可以被认为是一个降压转换器，这意味着输出电压达到不同的高度取决于脉冲宽度调制电压的脉冲宽度。 由线圈引起的电流IL在时间段toff内继续流过输出电路中的整流二极管。

推挽开关的输出电压水平主要取决于（除输入电压外）变压器的匝数比，也可以随时间周期 ton 和 toff 的比率而变化。 根据定义，推挽转换器的占空比可以为 1，在这种情况下，两个开关位置将无间断地交替输出。 有时，推动开关的占空比也被描述为开关位置的占空比与循环时间之间的比率，导致xxx占空比为 0.5。

或者，也可以将推挽转换器的副边设计成中点电路。 然而，这仅对变换器的功能产生极小的改变，因为输出线圈的续流电流现在流过两个整流器二极管，并且还在时间段 toff 中流过次级绕组双线。

线圈 (L) 是次级电路中的平滑扼流圈，用于补偿由于漏磁通和两个次级侧绕组之间的磁耦合以及绕组中相关的不同平均电流引起的绕组偏差. 由于次级侧两个半绕组的磁耦合足够好，该​​扼流圈也可以完全省略 - 输出电压的平滑仅通过输出电容器 C 来确保。

特别是对于几十安培的较高输出电流和几伏范围内的较低输出电压，如邻图所示，所谓的电流倍增器（电流倍增器）在次级侧可能是有利的。 避免了难以设计用于更高电流的变压器中心抽头，这意味着也不需要次级侧两个线圈半部的最佳磁耦合。