Voorwaarts convertercircuit

Er zijn verschillende circuits of methoden beschikbaar voor het bouwen van Switched Mode Power Supply (SMPS). SMPS wordt gebruikt voor het genereren van gecontroleerde en geïsoleerde gelijkspanning uit een ongeregelde gelijkstroombron. Het voorwaartse convertercircuit is vergelijkbaar met het fly-back convertercircuit, maar het is efficiënter dan het fly-back convertercircuit. Forward converter wordt voornamelijk gebruikt voor toepassingen die een hoger uitgangsvermogen vereisen (in het bereik van 100 tot 200 watt).

Forward converter is in feite een DC-naar-DC Buck Converter met integratie van transformator. Als de transformator meerdere uitgangswikkelingen heeft, kunt u de uitgangsspanning zelfs verhogen of verlagen. Het zorgt ook voor galvanische isolatie van de lading.

Forward Converter Circuit bestaat uit een regelcircuit met een hogesnelheidsschakelinrichting, een transformator waarvan de primaire zijde is verbonden met het regelcircuit en de secundaire zijde is verbonden met het filtercircuit. De gelijkgerichte output van de secundaire wikkeling van de transformator is verbonden met de belasting.

Zoals aangegeven in het bovenstaande blokschema, wanneer de schakelaar wordt ingeschakeld, wordt de ingang toegepast op de primaire wikkeling van de transformator en verschijnt er een spanning op de secundaire wikkeling van de transformator. Daarom is de puntpolariteit van de wikkelingen van de transformator positief, hierdoor wordt de diode D1 voorwaarts voorgespannen. Vervolgens wordt de uitgangsspanning van de transformator naar het laagdoorlaatfiltercircuit geleid dat op de belasting is aangesloten. Wanneer de schakelaar is uitgeschakeld, wordt de stroom in de wikkelingen van de transformator nul (ervan uitgaande dat de transformator ideaal is).

Verschil tussen Forward en Fly-back Converter

S. Nee.	Voorwaartse converter	Fly-back-omzetter
1.	Transformator geïsoleerde Buck Converter	In wezen een Buck-Boost-topologie
2.	Vereist nog een extra outputinductor	Niet verplicht
3.	Het circuit moet worden gereset	Niet verplicht
4.	Geen vereiste voor uitgangscondensator	Verplicht
5.	Energiezuiniger	Lager dan voorwaartse omzetter
6.	Kostbaarder dan flyback-converter	Goedkoper in vergelijking met voorwaartse converter
7.	Slaat energie op in de inductor wanneer de transistor wordt ingeschakeld en draagt ​​de opgeslagen energie over wanneer de transistor wordt uitgeschakeld	De transformator van de voorwaartse omzetter slaat geen energie op

Schakelschema voor voorwaartse omzetter

Werking van Forward Converter Circuit

Mode-I: Powering Mode

De voorwaartse omzetter zei zich in de voedingsmodus te bevinden wanneer de transistor AAN staat. In deze toestand is de voedingsspanning verbonden met de primaire zijwikkeling van de transformator en wordt ook diode D1 voorwaarts voorgespannen in deze toestand. Diode D2 zal in deze toestand niet geleiden, omdat hij in omgekeerde richting blijft voorgespannen. Beide wikkelingen beginnen gelijktijdig te geleiden wanneer de transistor AAN staat. De output aan de secundaire zijde van de transformator is afhankelijk van de wikkelverhouding (Np / Ns) van de transformator. En deze uitgangsspanning wordt toegepast op het secundaire circuit, dat uit een LC-filter bestaat. De maximale ontvangen uitgangsspanning, in het geval van een ideale transformator, bij de belasting is:

(Ns / Np) * Edc

Waar, Edc is de ingangsvoedingsspanning

Np is nee. van primaire wikkeling

Ns is nee. van secundaire wikkeling

Mode-II: Freewheeling-modus

De voorwaartse omzetter zei zich in de vrijloopmodus te bevinden wanneer de transistor in de UIT-stand staat. Als de transistor uitschakelt, daalt de stroom van de wikkelingen van de transformator tot nul (idealiter). D1 wordt in deze toestand omgekeerd voorgespannen, daarom scheidt het uitgangsgedeelte van het circuit van de transformator en de ingang. De inductor aan de secundaire zijde handhaaft echter een continue stroom door de vrijloopdiode D2. Omdat de ingang is gescheiden, is er geen stroom van de ingang, maar toch wordt de belastingsspanning vrijwel constant gehouden door de geladen condensator en de inductor. Opgeslagen energie in de inductor en de condensator verdwijnt langzaam in de belasting. Voordat het volledig verdwijnt, wordt de transistor weer ingeschakeld om de vrijloopmodus te beëindigen en de grootte van de belastingsspanning binnen de vereiste tolerantieband te houden.Na het simuleren van het bovenstaande circuit krijgen we de uitvoergolfvorm zoals hieronder weergegeven:

De schakelfrequentie van de forward converter ligt in het bereik van 100 kHz of meer.