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推挽电路适用于低电压高电流的场合,广泛应用于功放电路和开关电源中。
优点是:
结构简单,开关变压器磁芯利用率高,推挽电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小。
缺点是:
变压器带有中心抽头,而且开关管的承受电压较高;由于变压器原边漏感的存在,功率开关管关断的瞬间,漏源极会产生较大的电压尖峰,另外输入电流的纹波较大,因而输入滤波器的体积较大。2100433B
如果输出级的有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态,也就是两个三极管推挽相连,这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱(Totem-pole)输出电路。
当输出低电平时,也就是下级负载门输入低电平时,输出端的电流将是下级门灌入T4;当输出高电平时,也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经 T3、D1 拉出。这样一来,输出高低电平时,T3 一路和 T4 一路将交替工作,从而减低了功耗,提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路,管子导通电阻都很小,使 RC 常数很小,转变速度很快。
因此,推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。要实现线与需要用 OC(open collector)门电路。
电压和电流
在图1(b)中的(1)所示的是图1(a)中功率变压器Tr1的中心抽头的波形,这种波形是因为电流反馈电感Lcf的存在及一个经过全波整流后的正弦波在过零点时会降到零。因为Lcf的直流电阻可以忽略不计,所以加在上面的直流电压几乎为零,在Lcf输出端的电压几乎等于输人端的电压,即Udc。同时因为一个全波整流后的正弦波的平均幅值等于Uac=Udc=(2/π)Up,则中心抽头的电压峰值为Up=(π/2)Udc。由于中心抽头的电压峰值出现于开关管导通时间的中点,其大小为(π/2)Udc,因此另一个晶体管处于关断状态时承受的电压为πUdc。
假设正常的交流输入电压有效值为120V,并假设有±15%的偏差,所以峰值电压为1.41×1.15×120=195V。考虑到PFC电路能产生很好的可以调节的直流电压,大约比输入交流电压高20V左右,就有Udc=195 20=215V。这样晶体管要保证安全工作就必须能够承受值为πUd。的关断电压,也就是675V的电压。当前有很多晶体管的额定值都可以满足电流电压和频率ft的要求(如MJE18002和MJE18004,它们的Uce=1000V,ft=12MHz,β值最小为14)。即使晶体管的ft=4MHz也没有关系,因为晶体管在关断后反偏电压的存在大大减小了它的存储时间。
从图1中的(2)~(5)可以看出,晶体管电流在电压的过零点处才会上升或下降,这样可以减少开关管的开关损耗。因为通过初级的两个绕组的正弦半波幅值相等,所以其伏秒数也是相等的,而且由于存储时间可以忽略(见图1(b)中的(1)),也就不会产生磁通不平衡或瞬态同时导通的问题了。
每个半周期内的集电极电流如图1中的(4)和(5)所示。在电流方
波脉冲顶部的正弦形状特点将在下面说明。正弦形状中点处为电流的平均值(Icav),它可以根据灯的功率计算出来。假设两盏灯的功率均为P1,转换器的效率为叩,输人电压为Udc,则集电极电流为
假设两灯管都是40W,转换器效率η为90%,从PFC电路得到的输人电压Udc为205V,则
大感性负载的DC/AC电压型逆变电路为什么要用全桥式电路,而不能用推挽式电路或半桥式电路。
电子负载用软开关DC/DC变换器的实现 北方交通大学电气工程学院(北京 100044)崔莉 刘志刚 李宝昌 1 引 言 随着科技的发展,各类电力电子产品得到了越来越广泛的应用。然而,目前对这些产品的试...
在逆变电路中,单端式、推挽式、半桥式、全桥式电路,各有什么优缺点?
1、单端式主要优点:分反激和正激两种。反激的是在开关导通时先将能量送到电感,开关断开时再将能量送至负载;正激的是在开关导通时就把能量送至负载。主要缺点:电源侧不连续,谐波含量大,对电源不利。2、推挽式...
一种双变压器串联谐振软开关推挽电路
针对输出电压与输入电压之比较高的推挽变换器,提出一种双变压器串联谐振软开关推挽电路,以提高其效率。两个推挽变换器的变压器次级串联,并且实现串联谐振软开关。给出了其电路构成及工作原理,推导分析了该电路的工作过程。在此基础上,对该电路与单变压器串联谐振软开关推挽电路作了比较研究。最后研制了12V输入、360V输出、200W功率的DC/DC变换器。通过实验证明,该电路具有较高的效率。
基于推挽电路原理的互感器负荷箱功放电路设计
为了解决现有互感器负荷箱校准装置在进行信号输出时,频繁使用后易出现调压器打火,机械调节细度差导致测试信号不稳定,使得测量结果存在较大误差的问题,利用电子器件线性度可调节的优点,设计了一种高稳定度、高精度的功率放大电路来替代目前的机械式调压输出方式,可有效解决在进行互感器负荷箱校准时存在的以上问题.
电路中的负载部分加了一个1欧的电阻,输入端为直流100V直流电源,输出的电压的值为
0.0782V,电流的值为0.07819A,仿真出的波形:
亦称桥式推挽电路,功率放大器的输出级与扬声器间采用电桥式的联接方式,主要解决OCL、OTL功放效率虽高,但电源利用率不高的问题。与OCL、OTL功放相比,在相同的工作电压和相同的负载条件下,BTL是它们输出功率的3至4倍.在单电源的情况下,BTL可以不用输出电容,电源的利用率为一般单端推挽电路的两倍,适用于电源电压低而需要获得较大输出功率的场合,在新型的集成功放电路中应用比较广泛。
简单的BTL放大器是两个极性相反的OTL放大器或无变压器的OCL放大器推动的。
BTL放大器详细写法是 Balanced Transformer Less,一说是Bridge Transformerless,此功率放大器没有变压器。
推挽电路使用两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中。电路工作时,两只对称的开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。
推挽输出常见的是图腾柱输出。
“图腾柱输出”常用于数字电路(如TTL)中。由于TTL与非门使用两个垂直堆砌的同类型晶体管,中间用一个钳位二极管隔开,与图腾柱的结构相类似,因此其输出级被称为图腾柱输出。
开漏形式的电路有以下几个特点:
1. 利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ,MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。
2. 一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的,因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时,只能输出低电平,如果需要同时具备输出高电平的功能,则需要接上拉电阻,很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压,便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。(上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大,速度越低功耗越小,所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)
3. OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。
4. 可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。补充:什么是“线与”?:
在一个结点(线)上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线)就被拉到地线电平上. 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.
其实可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时,外接一上拉电阻,如果有一个引脚输出为逻辑0,相当于接地,与之并联的回路“相当于被一根导线短路”,所以外电路逻辑电平便为0,只有都为高电平时,与的结果才为逻辑1。