convertidor push-pull

Un convertidor push-pull es un tipo de convertidor CC-CC , un convertidor conmutado que utiliza un transformador para modificar la tensión de una fuente de alimentación de CC. La característica distintiva de un convertidor push-pull es que el primario del transformador recibe corriente de la línea de entrada mediante pares de transistores en un circuito push-pull simétrico . Los transistores se activan y desactivan alternativamente, invirtiendo periódicamente la corriente en el transformador. Por lo tanto, se extrae corriente de la línea durante ambas mitades del ciclo de conmutación. Esto contrasta con los convertidores elevadores-reductores , en los que la corriente de entrada es suministrada por un único transistor que se activa y desactiva, por lo que se extrae corriente de la línea solo durante una parte del ciclo de conmutación. Durante el resto del ciclo, la potencia de salida es suministrada por la energía almacenada en inductores o condensadores de la fuente de alimentación. Los convertidores push-pull tienen una corriente de entrada más estable, generan menos ruido en la línea de entrada y son más eficientes en aplicaciones de alta potencia.

Esquema conceptual de un convertidor de puente completo. No se trata de un convertidor push-pull con toma central ni de un convertidor push-pull con primario dividido.

El término push-pull se utiliza a veces para referirse en general a cualquier convertidor con excitación bidireccional del transformador. Por ejemplo, en un convertidor de puente completo, los interruptores (conectados en forma de puente H ) alternan la tensión en el lado de alimentación del transformador, lo que provoca que este funcione como si estuviera conectado a corriente alterna y genere una tensión en su salida. Sin embargo, el término push-pull se refiere más comúnmente a una topología de dos interruptores con un devanado primario dividido.

En cualquier caso, la señal de salida se rectifica y se envía a la carga. A menudo se incluyen condensadores en la salida para filtrar el ruido de conmutación.

En la práctica, es necesario dejar un pequeño intervalo entre la activación y desactivación del transformador: los interruptores suelen ser pares de transistores (o dispositivos similares), y si los dos transistores del par conmutaran simultáneamente, existiría el riesgo de un cortocircuito en la fuente de alimentación. Por lo tanto, se requiere una breve espera para evitar este problema. Este tiempo de espera se denomina "tiempo muerto" y es necesario para evitar la sobretensión entre transistores.

Se pueden utilizar transistores de potencia de tipo N y de tipo P. Los MOSFET de potencia suelen elegirse para esta función debido a su alta capacidad de conmutación de corriente y su baja resistencia de encendido inherente. Las compuertas o bases de los transistores de potencia se conectan mediante una resistencia a una de las tensiones de alimentación. Se utiliza un transistor de tipo P para elevar la compuerta del transistor de potencia de tipo N ( fuente común ) y un transistor de tipo N para bajar la compuerta del transistor de potencia de tipo P.

Como alternativa, todos los transistores de potencia pueden ser de tipo N, que ofrecen una ganancia aproximadamente tres veces mayor que sus equivalentes de tipo P. En esta alternativa, el transistor de tipo N utilizado en lugar del de tipo P debe controlarse de la siguiente manera: la tensión se amplifica mediante un transistor de tipo P y un transistor de tipo N en configuración de base común hasta alcanzar la amplitud de riel a riel. A continuación, el transistor de potencia se controla en configuración de drenador común para amplificar la corriente.

En aplicaciones de alta frecuencia, ambos transistores se alimentan con una fuente común .

Debido a que los transistores funcionan de forma alterna, el dispositivo se denomina convertidor push-pull.

Si ambos transistores están encendidos, se produce un cortocircuito. Por otro lado, si ambos transistores están apagados, aparecen picos de alta tensión debido a la fuerza contraelectromotriz.

Si el controlador de los transistores es lo suficientemente potente y rápido, la fuerza contraelectromotriz no tiene tiempo de elevar la tensión a través de los devanados y, por lo tanto, el diodo intrínseco de los MOSFET a tensiones elevadas.

Si se utiliza un microcontrolador , este puede medir el voltaje pico y ajustar digitalmente la temporización de los transistores, de modo que el pico aparezca justo en el momento preciso. Esto resulta especialmente útil cuando los transistores están en frío, sin picos de voltaje, y se encuentran en su fase de arranque.

El ciclo comienza sin voltaje ni corriente. Luego, un transistor se activa, se aplica un voltaje constante al primario, la corriente aumenta linealmente y se induce un voltaje constante en el secundario. Después de un tiempo T, el transistor se desactiva, las capacitancias parásitas de los transistores y el transformador, junto con la inductancia del transformador, forman un circuito LC que cambia a la polaridad opuesta. Luego, el otro transistor se activa. Durante el mismo tiempo T, la carga fluye de regreso al condensador de almacenamiento, luego cambia de dirección automáticamente, y durante otro tiempo T, la carga fluye en el transformador. Luego, el primer transistor se activa nuevamente hasta que se detiene la corriente. Entonces, el ciclo termina y otro ciclo puede comenzar en cualquier momento posterior. La corriente en forma de S es necesaria para mejorar los convertidores más simples y manejar eficientemente la remanencia .

• Inversor (eléctrico)
• Salida push-pull
• Rectificador

• Fuente de alimentación conmutada para audio de automóvil: convertidor push-pull de 12 V a salida simétrica para alimentar amplificadores de audio de automóvil. Se trata de una topología push-pull auténtica con dos interruptores y un transformador con toma central.
• Conceptos básicos del convertidor push-pull : un artículo que abarca los principios básicos de funcionamiento del convertidor push-pull.