Следующим шагом в разработке топологии импульсного источника питания является введение трансформатора в понижающую и неизолированную обратноходовую конфигурации. Стоит отметить, что нет необходимости изучать схему Boost с трансформаторной связью, поскольку после использования трансформатора топологии Boost и Flyback становятся абсолютно одинаковыми. Однако топологии Buck и Flyback с добавлением трансформатора обеспечивают совершенно разные характеристики. Фактически, мы изменим название топологии понижающей схемы с трансформатором на топологию «прямого» преобразователя и сохраним название обратноходового преобразователя. Видно, что эти названия могут более интуитивно описать основные характеристики схемы. В прямоходовом преобразователе импульс энергии, генерируемый в каждом цикле, передается на выход сразу, а в обратноходовом преобразователе энергия каждого импульса временно сохраняется в магнитном сердечнике, а затем выдается на выход. Этот процесс чем-то похож на сжатие пружины и последующее возвращение ее в исходное положение.
Обе топологии имеют множество преимуществ. Во-первых, добавленный трансформатор обеспечивает безопасную изоляцию, поскольку трансформатор не пропускает постоянный ток, а выходную полярность можно регулировать, обеспечивая большую гибкость при заземлении обмоток. Кроме того, соотношение витков между первичной и вторичной обмотками (N=N2/N1) позволяет легко регулировать напряжение, поэтому теперь разработчики источников питания не ограничены рабочими диапазонами входного и выходного напряжения. Последнее преимущество заключается в том, что к трансформатору можно подключить несколько вторичных обмоток для получения нескольких выходных напряжений. Обратите внимание, что формулы коэффициента усиления (коэффициента напряжения) для прямого и обратного хода остаются такими же, как и в приведенной выше неизолированной конструкции, но добавляется коэффициент коэффициента трансформации (как правило, он остается постоянным после завершения проектирования трансформатора).
Одним из ограничений упомянутой выше топологии с одним переключателем (одиночным переключателем) является то, что переключатель управляет трансформатором в одном направлении, поэтому трансформатору необходим механизм сброса, и магнитный поток должен вернуться в исходную точку. Эти методы сброса подробно обсуждаются позже. Наиболее распространенным методом является использование сброса в вольт-секундах, равного импульсу энергии, но при этом ограничивается максимальный рабочий цикл.
Разница между двумя топологиями заключается в трансформаторе, и эта разница очевидна. Как упоминалось ранее, прямой трансформатор очень близок к идеальному трансформатору, поэтому сохраняется очень мало энергии (большая индуктивность намагничивания), поэтому ток на первичной стороне напрямую проходит через обмотку трансформатора и течет к каскаду выходного фильтра. Напротив, обратный трансформатор имеет гораздо меньшую индуктивность намагничивания, которая должна сохранять всю энергию, необходимую для выходной нагрузки, в то время как ток вторичной обмотки перехватывается выходным выпрямительным диодом. Когда главный выключатель выключается, полярность обмотки меняется на противоположную, и накопленная энергия протекает через выходной выпрямитель в виде тока. Эти различия можно ясно увидеть на формах сигналов, показанных на рисунке ниже: обе схемы работают с рабочим циклом 50% (обратите внимание, что из-за более высокого напряжения обратноходовой цепи количество вторичных витков необходимо уменьшить вдвое, чтобы поддерживать то же самое значение). выходное напряжение).
