Sursă cu transfer în contratimp (tip Push-Pull)

În ultimii 20 de ani sursele stabilizate de tensiune continuă liniare au început să fie înlocuite cu surse de tensiune continuă funcţionând în comutaţie.

Sursele stabilizate de tensiune continuă liniare prezintă o serie de dezavantaje, şi anume: au un gabarit mare, datorită transformatorului redresorului, care funcţionează la frecvenţa de 50 Hz, greutate mare, randament mic cuprins între 35% şi 40% şi tensiunea continuă de ieşire conţine componenta de 50 Hz a reţelei.

Sursa de tensiune continuă în comutaţie nu mai prezintă aceste dezavantaje. Randamentul este între 70% şi 96%, gabaritul este mic, pentru că transformatorul utilizat în cadrul ei funcţionează la înaltă frecvenţă, greutatea este mică, componenta de 50 Hz este eliminată din tensiunea continuă de ieşire şi factorul de stabilizare al tensiunii este mai ridicat decât la sursa liniară.

Transformatorul de înaltă frecvenţă este mult mai mic decât cel funcţionând la 50 Hz, ceea ce face ca gabaritul unei surse în comutaţie să fie de 10 până la 20 de ori mai mic decât al unei surse liniare de aceeaşi putere.

Singurul dezavantaj al surselor în comutaţie este că ele sunt generatoare de perturbaţii electromagnetice pentru echipamentele şi instalaţiile aflate în vecinătate.

Un avantaj suplimentar al surselor în comutaţie este faptul că se pot realiza foarte uşor cu ieşiri multiple, prevăzând transformatorul de înaltă frecvenţă cu mai multe înfăşurări secundare.

După modul în care se face transferul de energie de la intrare spre ieşire, sursele în comutaţie se clasifică în 3 mari categorii:

- surse cu transfer indirect sau surse cu schemă flyback se construiesc cu puteri de până la 120-150 W;

- surse cu transfer direct sau surse cu schemă forward se construiesc cu puteri de până la 500 W;

- surse funcţionând în contratimp sau surse cu schemă push-pull se construiesc cu puteri în gama 0,5-3 kW.

• Montajul push-pull paralel

Convertorul sursei push-pull este un invertor. Schema electrică este în figura 1.

Întreruptoarele K1 şi K2 sunt componente semiconductoare comandabile la închidere şi deschidere. Principiul de comandă asigură un regim de funcţionare simetric pentru miez, încât se pot obţine dimensiuni mult mai reduse pentru transformator, iar puterile transferate spre ieşire pot avea valori mult mai importante decât în cazul surselor cu funcţionare asimetrică, de tip flyback şi forward. Primarul, ca şi secundarul transformatorului sunt construite cu priză mediană.

Fig.1. Sursa cu transfer în contratimp (tip push-pull paralel)

Cele două tranzistoare se comandă să conducă la saturaţie alternativ, câte unul în fiecare semiperioada, pe un interval de timp egal cu tc. Aşadar, funcţionarea convertorului va trebui urmarită pe 4 intervale de timp distincte.

a) Pe intervalul tє[0,tc] : întreruptorul K1 este închis şi K2 este deschis.

u2=u21>0 deci D1 va conduce şi dioda D2 este blocată.

u11=Ui ; (1)

(2)

deci curentul iL creşte liniar.

(3)

(4)

(5)

b) Pe intervalul tє[tc,T/2] : ambele întreruptoare K1 şi K2 sunt deschise. Energia magnetică acumulată determină închiderea ambelor diode D1 şi D2 care sunt în conducţie, deci u2=0.

(6)

(7)

(8)

Rezultă că iL scade liniar.

c) Pe intervalul tє[T/2,T/2+tc] : întreruptorul K2 este închis şi K1 este deschis.

(9)

şi: , rezultă că iL va creşte liniar.

iL=iD2 (10)