PUSH-PULL CONVERTER

Mini project: Push-pull converter

นายตะวัน  มีหนองหว้า 5730304358

นายรัฐวุฒิ  ถาวรสาลี    5730304722 

PUSH-PULL CONVERTER

หลักการทางาน วงจร CONVERTER แบบ PUSH PULL โดยที่แทจริงแลวก็ประกอบดวย FORWARD CONVERTER 2 ชุด ทํางานสลับกับในลักษณะ PUSH PULL โดยที่สวิตช S1,S2 จะสลับกับปด-เปดทํางานตรงขามกัน วงจร FLYBACK CONVERTER ที่มีการแยกกันทางไฟฟา ยอนกลับไปพิจารณารูปที่ 5 เปนวงจร FLYBACK CONVERTER ซึ่งไมมีการแยกกันทางไฟฟาระหวางอินพุต กับเอาทพุตแตถาพิจารณารูปที่ 6 จะพบวามีการแยกกันทางไฟฟาระหวางอินพุตกับเอาทพุตโดยใชหมอแปลงและ ยังมีการแสดงรูปคลื่นที่สําคัญตางๆ ซึ่งมีการทํางานดังตอไปนี้ เมื่อ Q1 ปดวงจร จะเกิดกระแสไหลในขดลวดปฐมภูมิสะสมพลังงานและไดโอด D ถูกไบแอสกลับ เนื่องจากการจัดเรียงขั้วระหวางขดลวดหมอแปลง/โชค (Transformer/Chock) ดานอินพุตและ เอาทพุตจะตรงขามกัน เมื่อ Q1 เปดวงจร ขั้วของขดลวดทั้งสองจะกลับขั้งเนื่องจากการยุบตัวของสนามแมเหล็ก ไดโอด D นํากระแส ตัวเก็บประจุ C จะเก็บประจุและจายไปยังโหลด จากการสังเกตพบวานอกจากจะใชหมอแปลง เปนตัวแยกระบบไฟฟาแลงยังทําหนาที่เปนโชค (CHOCK) อีกดวย ดังนั้นภาคเอาทพุตของวงจร FLYBACK CONVERTER จึงไมจําเปนตองมีขดลวดอีก ในทางปฎิบัติบางครั้งอาจจําเปนตองมีตัวเหนี่ยวนําคาต่ําๆตอระหวาง ชุดเรียงกระแสกับตัวเก็บประจุเอาทพุตเพื่อลดสัญญาณรบกวนในการสวิตชิ่งที่ความถี่สูง

พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์เป็นคอนเวอร์เตอร์ที่จ่ายกำลังได้สูง ในช่วง 200 - 1000 วัตต์ แต่มีข้อเสียคือมักเกิดการไม่สมมาตรของฟลักศ์แม่เหล็กของแกนหม้อแปลง ซึ่งจะมีผลต่อการพังเสียหายของเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ได้ง่าย ในปัจจุบันเทคนิคการควบคุมแบบควบคุมกระแสช่วยลดปัญหานี้ลงได้ ดังนั้นพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์จึงเป็นคอนเวอร์เตอร์ที่น่าสนใจสำหรับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายที่ต้องการกำลังสูง

การทำงานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ เปรียบเสมือนการนำฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์สองชุดมาทำงานร่วมกัน โดยผลัดกันทำงานในแต่ละครึ่งคาบเวลาในลักษณะกลับเฟส ทำให้จ่ายกำลังได้สูง เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรยังคงมีแรงดันตกคร่อมในขณะหยุดนำกระแสค่อนข้างสูงเช่นเดียวกับฟลายแบคและฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ รวมทั้งปัญหาการเกิดฟลักซ์ไม่สมมาตรในแกนเฟอร์ไรต็ของวงจรทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์พังเสียหายง่าย พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์เป็นพื้นฐานของÎาล์ฟบริดจ์ และฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ซึ่งมีการทำงานคล้ายกัน แต่มีข้อบกพร่องน้อยกว่า

วงจรพื้นฐานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ แสดงไว้ในรูป CNV-3 จากรูป Q1 และ Q2 จะสลับกันทำงานโดยผลัดกันนำกระแสในแต่ละครึ่งคาบเวลา T ในขณะที่ Q1 นำกระแสจะมีกระแส Ip ไหลผ่านขดไพรมารี่ Np1 และไดโอด D1 จะถูกไบแอสกลับ ส่วนไดโอด D2 จะถูกไบแอสตรง ทำให้มีกระแสไหลที่ขดไพรมารี่ Ns2 ผ่านไดโอด D2 และ Lo ไปยังตัวเก็บประจุ Co และโหลด
ในจังหวะนี้แรงดันตกคร่อม Q2 จะมีค่าเป็น 2Vin (จำนวนรอบ Np1 = Np2 และ Ns1 = Ns2) ในทำนองเดียวกันขณะที่ Q2 นำกระแส Q1 และ D2 จะไม่นำกระแสเนื่องจากถูกไบแอสกลับ D1 ซึ่งถูกไบแอสตรงจะนำกระแสจากขดเซคันดารี่ Ns1 ผ่าน Lo ไปยังตัวเก็บประจุ Co และโหลด จะเห็นได้ว่าในหนึ่งคาบเวลาการทำงาน ขดเซคันดารี่จะให้กระแสไหลผ่าน Lo ได้ถึงสองครั้ง พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์จึงสามารถจ่ายกำลังงานได้มากเป็นสองเท่าของฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ที่ค่ากระแสสูงสุดด้านไพรมารี่มีค่าเท่ากัน และโหลดมีกระแสไหลต่อเนื่องตลอดเวลา กระแสที่ได้ทางเอาต์พุตจึงค่อนข้างเรียบ

ภาพตัวอย่างวงจร PSIM

การทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN 

การป้อนแรงดันไฟฟ้าให้กับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN คือ การจ่ายไฟลบให้ขา E เมื่อเทียบกับ ที่จ่ายให้ขา B และจ่ายไฟบวกใB ซึ่งเป็นสาร P ได้รับแรงไฟ Forward คือเป็นไฟบวกเมื่อเทียบกับขา E เท่านั้นแสดงดังรูปห้ขา C เมื่อเทียบกับไฟลบที่จ่ายให้ขา B มีทั้งไฟบวกและไฟลบ แต่การ เทียบศักย์ Forward นั้นจะเทียบระหว่างขา B กับขา E เท่านั้นทำให้ขา 

หม้อแปลง

เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า ที่ใช้ในการส่งผ่านพลังงานจากวงจรไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกวงจรโดยอาศัยหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า โดยปกติจะใช้เชื่อมโยงระหว่างระบบไฟฟ้าแรงสูง และไฟฟ้าแรงต่ำ หม้อแปลงเป็นอุปกรณ์หลักในระบบส่งกำลังไฟฟ้า

Ideal Diode

ไดโอดในอุดมคติมีลักษณะเหมือนสวิทช์ที่สามารถนำกระแสไหลผ่านได้ในทิศทางเดียว