محول الدفع والسحب

محول الدفع والسحب هو نوع من محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر ، وهو محول تبديل يستخدم محولًا لتغيير جهد مصدر طاقة التيار المستمر. تكمن السمة المميزة لمحولات الدفع والسحب في أن الملف الابتدائي للمحول يُغذى بالتيار من خط الإدخال بواسطة أزواج من الترانزستورات في دائرة دفع وسحب متناظرة . يتم تشغيل الترانزستورات وإيقافها بالتناوب، مما يعكس التيار في المحول بشكل دوري. لذلك، يُسحب التيار من الخط خلال نصفي دورة التبديل. يختلف هذا عن محولات الرفع والخفض ، حيث يُغذى تيار الإدخال بواسطة ترانزستور واحد يتم تشغيله وإيقافه، وبالتالي يُسحب التيار من الخط خلال جزء فقط من دورة التبديل. خلال الجزء المتبقي من الدورة، تُغذى طاقة الخرج بالطاقة المخزنة في المحاثات أو المكثفات في مصدر الطاقة. تتميز محولات الدفع والسحب بثبات تيار الإدخال، وانخفاض التشويش على خط الإدخال، وكفاءتها العالية في تطبيقات الطاقة العالية.

مخطط توضيحي لمحول جسر كامل. هذا ليس محول دفع-سحب ذو نقطة مركزية أو محول دفع-سحب ذو جهد ابتدائي مقسم.

يُستخدم مصطلح "الدفع والسحب" أحيانًا للإشارة عمومًا إلى أي محول ذي تغذية ثنائية الاتجاه للمحول. على سبيل المثال، في محول الجسر الكامل، تقوم المفاتيح (الموصولة كجسر H ) بتبديل الجهد عبر جانب التغذية للمحول، مما يجعل المحول يعمل كما لو كان يعمل مع التيار المتردد، وينتج جهدًا على جانب الخرج. مع ذلك، يشير مصطلح "الدفع والسحب" بشكل أكثر شيوعًا إلى تصميم ثنائي المفاتيح بملف ابتدائي منفصل.

في كل الأحوال، يتم تقويم الإشارة الخارجة وإرسالها إلى الحمل. وغالبًا ما تُستخدم المكثفات عند المخرج لتصفية ضوضاء التبديل.

عمليًا، من الضروري ترك فاصل زمني قصير بين تشغيل المحول في اتجاه معين وتشغيله في الاتجاه الآخر: عادةً ما تكون "المفاتيح" عبارة عن أزواج من الترانزستورات (أو أجهزة مشابهة)، وإذا تم تشغيل الترانزستورين في الزوج في وقت واحد، فسيكون هناك خطر حدوث قصر في مصدر الطاقة. لذا، يلزم انتظار قصير لتجنب هذه المشكلة. يُسمى وقت الانتظار هذا "وقت التوقف" وهو ضروري لتجنب حدوث قصر في الترانزستور.

يمكن استخدام ترانزستورات الطاقة من النوع N والنوع P. غالبًا ما تُختار ترانزستورات MOSFET لهذا الغرض نظرًا لقدرتها العالية على تبديل التيار ومقاومتها المنخفضة في حالة التشغيل. تُربط بوابات أو قواعد ترانزستورات الطاقة بأحد جهود التغذية عبر مقاومة . يُستخدم ترانزستور من النوع P لرفع جهد بوابة ترانزستور الطاقة من النوع N ( المصدر المشترك )، ويُستخدم ترانزستور من النوع N لخفض جهد بوابة ترانزستور الطاقة من النوع P.

بدلاً من ذلك، يمكن أن تكون جميع ترانزستورات القدرة من النوع N، والتي توفر كسبًا أكبر بثلاث مرات تقريبًا من نظيراتها من النوع P. في هذا البديل، يجب تشغيل ترانزستور النوع N المستخدم بدلاً من النوع P بالطريقة التالية: يتم تضخيم الجهد بواسطة ترانزستور واحد من النوع P وترانزستور واحد من النوع N في تكوين قاعدة مشتركة حتى يصل إلى سعة كاملة. ثم يتم تشغيل ترانزستور القدرة في تكوين مصب مشترك لتضخيم التيار.

في التطبيقات ذات التردد العالي، يتم تشغيل كلا الترانزستورين بمصدر مشترك .

ونظرًا لأن الترانزستورات تعمل بطريقة متناوبة، فإن الجهاز يسمى محول الدفع والسحب.

إذا كان كلا الترانزستورين في حالة التشغيل، فسيحدث قصر في الدائرة. أما إذا كان كلا الترانزستورين في حالة الإيقاف، فستظهر ذروات جهد عالية نتيجة للقوة الدافعة الكهربائية العكسية.

إذا كان محرك الترانزستورات قويًا وسريعًا بما فيه الكفاية، فلن يكون لدى القوة الدافعة الكهربائية العكسية وقت لرفع الجهد عبر الملفات وبالتالي ثنائي الجسم الخاص بـ MOSFETs إلى جهود عالية.

في حال استخدام متحكم دقيق ، يمكن استخدامه لقياس ذروة الجهد وضبط توقيت الترانزستورات رقميًا، بحيث تظهر الذروة عند أدنى مستوى لها. يُعد هذا مفيدًا بشكل خاص عندما تبدأ الترانزستورات عملها وهي باردة دون وجود ذروات جهد، وتكون في مرحلة التشغيل.

تبدأ الدورة بدون جهد أو تيار. ثم يُشغَّل أحد الترانزستورات، ويُطبَّق جهد ثابت على الملف الابتدائي، فيزداد التيار خطيًا، ويُستحث جهد ثابت في الملف الثانوي. بعد فترة زمنية T، يُطفأ الترانزستور، فتُشكِّل السعات الطفيلية للترانزستورات والمحول، بالإضافة إلى محاثة المحول ، دائرة LC تتأرجح إلى القطبية المعاكسة. ثم يُشغَّل الترانزستور الآخر. وللفترة الزمنية نفسها T، تتدفق الشحنة عائدةً إلى مكثف التخزين، ثم تُغيِّر اتجاهها تلقائيًا، ولمدة زمنية أخرى T تتدفق الشحنة في المحول. ثم يُشغَّل الترانزستور الأول مرة أخرى حتى يتوقف التيار. عندئذٍ تنتهي الدورة، ويمكن أن تبدأ دورة أخرى في أي وقت لاحق. يُعدُّ التيار ذو الشكل S ضروريًا لتحسين أداء المحولات مقارنةً بالمحولات الأبسط، وللتعامل بكفاءة مع التمغنط المتبقي .

• محول التيار (كهربائي)
• مخرج دفع-سحب
• مقوم التيار

• وحدة تزويد طاقة تبديل الوضع لأنظمة الصوت في السيارات - محول دفع-سحب بجهد 12 فولت إلى خرج متناظر، يُستخدم لتشغيل مضخمات الصوت في السيارات. يتميز هذا المحول بتصميم دفع-سحب حقيقي، مزود بمفتاحين ومحول ذي نقطة مركزية.
• أساسيات محول الدفع والسحب - مقال يغطي مبادئ التشغيل الأساسية لمحول الدفع والسحب.