منبع تغذیه فول بریج از ۴ عدد سوییچ تشکیل شده است که به صورت قطری دو به دو روشن و خاموش میشوند . ساختار مبدل تمام پل با طرح یکسو کننده خروجی تمام موج که برای هاف بریج در مبحث قبلی نشان داده شد وجود دارد. این مبدل می تواند به عنوان یک مبدل آفلاین با ۴۰۰ VAC استفاده شود.
مزیت بزرگ منبع تغذیه فول بریج این است که ولتاژی که به اولیه اعمال می شود یک موج مربعی با Vdc± است، در مقایسه باولتاژ Vdc/2 ± منبع تغذیه هاف بریج . بیشترین ولتاژ ترانزیستور در حالت خاموش تنها به انداره حداکثر ولتاژ DC ورودی است. بنابراین با همان مدل ترانزیستورهای مبدل هاف بریج، با همان حداکثر ولتاژ و جریان، تمام پل می تواند دو برابر مبدل هاف بریج توان خروجی تحویل دهد .
شکل ۱- ساختار منبع تغذیه فول بریج . ترانس قدرت T1 بین محل اتصال Q1 و Q2 و محل اتصال Q3 و Q4 پلی ایجاد می کند. ترانزیستورهای Q2 و Q3 طی یک دوره زمانی قابل تنظیم در یک نیم سیکل همزمان روشن می شوند، سپس در نیم سیکل بعدی طی یک دوره زمانی برابر Q1 و Q4 بصورت همزمان روشن می شوند. ولتاژ اولیه ترانس یک موج مربعی با Vdc± است. این در مقایسه با ولتاژ اولیه Vdc/2 ± در مبدل هاف بریج باعث دو برابر شدن توان قابل استفاده می شود.
در منبع تغذیه فول بریج تعداد دورهای اولیه ترانس باید دو برابر هاف بریج باشد چون سیم پیچ اولیه باید دو برابر ولتاژ را تحمل کند. در مبدل فول بریج برای دستیابی به توان خروجی یکسان با هاف بریج با همان ولتاژ DC اعمال شده، جریان پیک و RMS ، نصف جریانهای مبدل هاف بریج هستند زیرا اولیه ترانس دو برابر مبدل هاف بریج ولتاژ تحمل می کند. در توان خروجی یکسان، با تعداد دور دو برابر در اولیه ترانس و جریان RMS نصف، ابعاد ترانس منبع تغذیه فول بریج برابر با مبدل هاف بریج است. با یک ترانس بزرگتر و ترانزیستورهایی با ولتاژ و جریان یکسان، منبع تغذیه فول بریج میتواند دو برابر هاف بریج توان خروجی تحویل دهد.
شکل ۱ یک خروجی اصلی Vom و یک خروجی وابسته Vo1 را نشان میدهد. مدار بصورت زیر کار میکند. ترانزیستورهایی که به صورت قطری قرار گرفته اند (Q2 و Q3 یا Q1 و Q4) در نیم سیکلها به صورت همزمان روشن می شوند. فرض کنید افت روشن شدن ترانزیستورها ناچیز باشد، اولیه ترانس تحت ولتاژ متناوب موج مربعی با دامنه Vdc در مدت زمان روشن بودن که توسط حلقه فیدبک به دست می آید، قرار می گیرد.
حلقه فیدبک شکاف های بین Vom را حس کرده و مدولاتور عرض پالس ton را کنترل میکند به گونه ای که Vom را در برابر تغییرات خط و بار ثابت نگه دارد. خروجی های وابسته همانند سایر ساختارها در برابر تغییرات ورودی AC ثابت نگه داشته میشوند، در حالیکه تنها حدود ۵-۸% در برابر تغییرات بار ثابت می مانند. اگر فرض کنیم افت روشن شدن در هر ترانزیستور سوییچینگ ۱ ولت، افت ولتاژ در خروجی یکسوکننده شاتکی ۰٫۵ ولت و افت ولتاژ در خروجی وابسته یکسوکننده ها ۱ ولت باشد، آنگاه:
در همه تنظیم کننده های مدولاسیون عرض پالس، هرچه Vdc تا یک مقدار مشخص زیاد یا کم شود، مدولاتور عرض پالس زمان روشن بودن را با همان درصد کاهش یا افزایش میدهد تا حاصلضرب (Vdc)(ton) و در نتیجه ولتاژ خروجی را ثابت نگه دارد.
انتخاب حداکثر زمان روشن بودن،هسته مغناطیسی و تعداد دورهای اولیه
در شکل ۱ می توان دید که اگر دو ترانزیستوری که به شکل عمودی قرار گرفته اند (Q3 و Q4 یا Q1 و Q2) همزمان روشن شوند، در دو سر خط DC اتصال کوتاه ایجاد میکنند و ترانزیستورها خراب میشوند. برای اطمینان از اینکه این اتفاق نمی افتد، حداکثر زمان روشن بودن ton، ۸۰% نیم سیکل انتخاب میشود. این انتخاب با نسبت دور Ns1/Np، Nsm/Np به دست میاید، پس در معادلات برای Vdc با ton برابر با ۰٫۸T/2 ولتاژهای خروجی اصلاح شده Vom و Vo1 به دست می آیند. حداکثر زمان روشن بودن در حداقل ولتاژ ورودی Vdc اتفاق می افتد . همانطور که در معادلات ۳٫۵٫b و ۳٫۶٫b مشاهده می شود.
با انتخاب یک هسته و مساحت مشخص آن، تعداد دورهای اولیه Np طبق قانون فارادی تعیین می شوند. حداقل ولتاژ اولیه (Vdc/2)، و dB تغییر شار مطلوب در زمان ۰٫۸T/2 است. مقدار dB برای فرکانس های تا ۵۰kHz برابر ۳۲۰۰ G انتخاب می شود (-۱۶۰۰ G تا +۱۶۰۰ G)، و این مقدار برای فرکانس های بالاتر کاهش می یابد چون تلفات هسته افزایش می یابد.
ارتباط بین ولتاژ ورودی، جریان اولیه و توان خروجی
فرض کنید بازده کل توان خروجی نسبت به ورودی اولیه ۸۰% باشد. بنابراین
Po=0.8 Pin
یا
Pin=1.25 Po
در حداقل ولتاژ ورودی Vdc، زمان روشن بودن در هر نیم سیکل ۰٫۸T/2 است و دیوتی سایکل در کل یک دوره تناوب ۰٫۸ است. با صرفنظر از افت روشن شدن ترانزیستور، توان ورودی در Vdc برابر است با
که در آن Ipft ، معادل جریان پیک اولیه است.
انتخاب سایز سیم اولیه
جریان Ipft در دیوتی سایکل برابر با ۰٫۸ جاری می شود، بنابراین مقدار RMS آن برابر است با
مقدار circular mils برابر با ۵۰۰ ، تعداد حلقه های مورد نیاز برابر است با
تعداد دورهای ثانویه و سایز سیم
تعداد دورها در هر ثانویه با معادلات ۳٫۵٫a و ۳٫۵٫b محاسبه می شوند، که در آن ton برای حداقل ورودی Vdc برابر است با ۰٫۸T/2 ، Np همانطور که گفته شد محاسبه می شود و همه خروجی های DC مشخص می شوند.جریان های RMS ثانویه و سایز سیم ها دقیقا همانطور که برای ثانویه های push-pull توضیح داده شد، تعیین می شوند.
خازن مسدود کننده اولیه ترانس
شکل ۳-۳ یک خازن مسدود کننده غیر پلاریته کوچک Cb را بصورت سری با ترانس نشان می دهد. همانطور که توضیح داده شد این خازن برای جلوگیری از مشکل عدم تعادل شار نیاز است.
عدم تعادل شار در منبع تغذیه فول بریج نسبت به هاف بریج احتمال کمتری دارد ، اما باز هم ممکن است اتفاق بیفتد. با دو قطبی ها، یک جفت روشن در یک نیم سیکل ممکن است زمان ذخیره سازی متفاوتی نسبت به جفت نیم سیکل بعدی داشته باشند . با ماسفت ها، افت ولتاژ روشن شدن جفت ها در نیم سیکل های متناوب ممکن است برابر نباشد. در هر کدام از موارد، اگر حاصلضرب ولت-ثانیه اعمال شده به اولیه ترانس در نیم سیکل های متناوب برابر نباشد، هسته از مرکز حلقه هیسترزیس حرکت میکند، هسته اشباع شده و ترانزیستورها معیوب می شوند.