توپولوژی‌های منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری

توپولوژی‌های منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری، همانطور که در توپولوژی‌های بدون ایزولاسیون ترانسفورمری دیدیم، در این پیکربندی‌ها فقط قطعات نیمه هادی عمل ایزولاسیون را بین خروجی و منبع ورودی انجام می‌دادند. قطعات نیمه هادی به کار رفته در منابع تغذیه معمولا ولتاژ شکست نسبتا پایینی دارند و همچنین بدترین MTBF را بین قطعات دارا می‌باشند. این به این دلیل نیست که قطعات نیمه هادی به درستی ساخته نشده‌اند بلکه به خاطر عوامل گرمایی و شرایط عملیاتی بد نظیر حالت‌های گذرا می‌باشند. منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری، یک حصار عایقی فیزیکی توسط سیم‌های عایق شده به وجود می‌آورد. انرژی در یک ترانسفورمر از طریق یک هسته فریت از سیم پیچ ورودی به خروجی می‌رسد. ایزولاسیون ترانسفورمری هزاران ولت را می‌تواند قبل از ورود به حالت شکست تحمل کند. و این در واقع یک حصار عایقی دومی و محافظ در برابر خرابی قطعات نیمه هادی می‌باشد. این امر تا حد زیادی از خرابی‌های پشت سرهم یک محصول نهایی جلوگیری می‌کند.

به بیان ساده تر رگولاتورهای با ایزولاسیون ترانسفورمری، عملکردی شبیه رگولاتورهای بدون ایزوله دارند و همچنین مانند توپولوژی‌های بدون ایزوله دارای مدهای Forward و Flyback می‌باشند. در واقع ترانسفورمر عمل کاهش و یا افزایش ولتاژ را انجام می‌دهد. مزیت بزرگ دیگر ترانسفورمر این است که به راحتی می‌توان خروجی‌های متعددی را برای منبع تغذیه اضافه کرد. به خاطر این دلایل توپولوژی‌های با ایزولاسیون ترانسفورمری، تقریبا یک انتخاب جذاب برای تمامی کاربردها می‌باشد.

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک تنها رگولاتور مد فلای‌بک در بین رگولاتورهای با ایزولاسیون ترانسفورمری و همچنین ساده ترین نوع آن‌ها می‌باشد. عملکرد این رگولاتور خیلی نزدیکتر به عملکرد رگولاتور بوست می‌باشد. اما مزیت‌های بیشتری نسبت به همتای بدون ایزوله خود (رگولاتور بوست) دارد.

همانطور که از شکل 5-4 دیده می‌شود، طراحی رگولاتور فلای‌بک مانند طراحی رگولاتور بوست می‌باشد با این تفاوت که یک سیم پیچ ثانویه به سلف اضافه شده است. بنابراین اندازه رگولاتور فلای‌بک فقط اندکی از رگولاتور بوست بزرگتر می‌باشد. مزیت‌های رگولاتور فلای‌بک نسبت به رگولاتور بوست یا باک-بوست عبارت‌اند از:

در یک منبع تغذیه می‌توان خروجی‌های متعددی را به منبع اضافه کرد.
خروجی‌های منبع تغذیه می‌توانند ولتاژ مثبت یا منفی داشته باشند.
سطح ولتاژهای خروجی مستقل از ولتاژ ورودی می‌باشد.
بین ولتاژ ورودی و خروجی یک عایق ایزولاسیون قوی وجود دارد.

عملکرد رگولاتور فلای‌بک را می‌توان با جدا کردن یک پریود به دو قسمت، یعنی حالتی که سوئیچ قدرت روشن است و حالتی که سوئیچ قدرت خاموش می‌باشد، بررسی کرد. در مدت زمان روشن بودن سوئیچ قدرت، تمامی ولتاژ ورودی در دو سر سیم پیچ اولیه ترانس قرار می‌گیرد و باعث می‌شود یک جریان Ramp با شیب در سیم پیچ اولیه به وجود آید. این تا زمان خاموش شدن سوئیچ قدرت ادامه می‌یابد. در این لحظه (بلافاصله بعد از خاموش شدن سوئیچ قدرت) ولتاژ اندازه‌گیری شده در دو سر سوئیچ قدرت (در این جا یک MOSFET)، مجموع ولتاژ ورودی با ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه ترانس می‌باشد. که مقدار این ولتاژ القا شده برابر با حاصل‌ضرب ولتاژ خروجی ( با در نظر گرفتن افت ولتاژ دو سر دیود) در نسبت دور ترانس می‌باشد. به عنوان مثال، اگر نسبت دور ترانس 1:1 و ولتاژ خروجی 5 ولت باشد، با در نظر گرفتن افت ولتاژ دو سر دیود برابر 1 ولت، ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه 6 ولت خواهد بود. بنابراین افت ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت 6 ولت بالاتر از ولتاژ ورودی خواهد بود.

در مدت زمان خاموش بودن سوئیچ قدرت، یکسوکننده خروجی وصل شده و انرژی ذخیره شده در هسته ترانس به خازن خروجی و بار تخلیه می‌شود. این حالت تا زمانی ادامه می‌یابد که انرژی ذخیره شده به طور کامل تخلیه شود و بعد از آن دوباره سوئیچ قدرت روشن می‌شود. جریان سیم پیچ ثانویه در مدت زمان خاموش بودن سوئیچ قدرت، یک جریان Ramp نزولی با شیب می‌باشد.

رگولاتور فلای‌بک می‌تواند در مد پیوسته ( continuou) یا ناپیوسته ( discontinuous ) کار کند. درمد ناپیوسته انرژی ذخیره شده در هسته در مدت زمان روشن بودن سوئیچ قدرت، به طور کامل در مدت زمان خاموش بودن سوئیچ قدرت تخلیه می‌شود. این حالت را می‌توان به راحتی با دیدن ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت تشخیص داد. به این صورت که با تخلیه کامل انرژی هسته، ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه صفر خواهد بود در نتیجه ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت ( که مجموع ولتاژ ورودی و ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه می‌باشد) همان ولتاژ ورودی خواهد بود. در این مدت زمان ممکن است دیود و سوئیچ قدرت هر دو همزمان خاموش باشند در نتیجه ترانسفورمر به طور کامل در حالت بدون بار قرار می‌گیرد. در مد پیوسته سوئیچ قدرت قبل از این که تمامی انرژی هسته تخلیه شود، روشن می‌شود(شکل 6-4). یک رگولاتور فلای‌بک می‌تواند در هر یک از این دو مد، با توجه به بار خروجی و سطح ولتاژ ورودی کار کند. اگر سطح ولتاژ ورودی پایین باشد، به علت افزایش عرض پالس‌های سوئیچ قدرت، زمان کافی برای تخلیه کل انرژی ذخیره شده در هسته وجود نخواهد داشت. در نتیجه رگولاتور فلای‌بک وارد مد پیوسته خواهد شد. و در این حالت رگولاتور دیگر قادر به رگوله کردن ولتاژ خروجی نخواهد بود. اگر طراح ترانسفورمر را برای سنگین ترین بار ممکن و برای حداقل ولتاژ ورودی طراحی کند، بنابراین در هر محدوده رج عملیاتی، رگولاتور فلای‌بک بین سیکل ها خاموش خواهد شد (مد ناپیوسته) و منتظر خواهد ماند تا تقاضای انرژی بیشتری از سوی بار خروجی صورت گیرد. این قابلیت به رگولاتور فلای‌بک این امکان را می‌دهد که وسیع ترین رنج دینامیکی( یعنی عمل رگوله کردن ولتاژ خروجی را در رنج وسیعی از ولتاژ ورودی و جریان بار خروجی انجام دهد) را در بین توپولوژی‌های دیگر داشته باشد.

عملکرد رگولاتورهای فلای‌بک اندکی پیچیده تر از رگولاتورهای Forward می‌باشد. اما تشریح روابط ریاضی آن کاملا آسان می‌باشد. برخلاف ترانسفورمرهای مد Forward، سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورمر فلای‌بک با اختلاف فاز 180 درجه‌ای نسبت به هم پیچیده می‌شوند. بنابراین جریان به طور هم زمان در سیم پیچ اولیه و ثانویه جاری نمی‌گردد. در نتیجه هر کدام از سیم پیچ های اولیه و ثانویه را می‌توان جداگانه به صورت یک سلف فرض کرد. بنابراین جریان ورودی از رابطه زیر بدست می‌آید.

و به طور مشابه جریان خروجی از رابطه زیر بدست می‌آید.

توپولوژی‌های منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری

در واقع سیم پیچ ثانویه به عنوان یک سلف شارژ شده می‌باشد. که انرژی خود را به یک بار با ولتاژ ثابت تخلیه می‌کند. بنابراین به نظر می‌رسد که سلف خروجی به صورت یک منبع ولتاژ عمل می‌کند ولی در واقع سلف خروجی به صورت یک منبع جریان عمل می‌کند که ولتاژ دو سر آن توسط خازن خروجی به یک مقدار ثابت محدود شده است.

انرژی وارد شده به سیم پیچ اولیه از رابطه زیر بدست می‌آید.

این انرژی است که در هر سیکل وارد رگولاتور می‌شود. برای مقایسه این انرژی با انرژی مورد نیاز بار، باید مقدار W در فرکانس کاری منبع تغذیه ضرب شود. حاصل بدست آمده برحسب وات بوده و مستقیما می‌تواند برای مقایسه با توان مورد نیاز بار خروجی مورد استفاده قرار گیرد. همانطور که از روابط بالا دیده می‌شود می‌توان با کوچک کردن L و با افزایش جریان پیک توان بیشتری را تحویل بار داد. کوچک کردن L باعث می‌شود که اندازه ترانسفورمر کوچک شود. ولی بیشتر از یک حدی نمی‌توان مقدارL را پایین آورد. زیرا با کاهش L باید مقدار جریان پیک افزایش یابد و این باعث می‌شود که قطعات نیمه هادی فشار بیشتری را تحمل کنند. و این به نوبه خود قابلیت اطمینان و پایداری قطعات نیمه هادی را پایین می‌آورد. بنابراین یک بده بستانی بین کاهش L و افزایش جریان پیک وجود دارد که باید به آن دقت شود.

ترانسفورمر فلای‌بک به دلیل استفاده یک طرفه از منحنی B-H دارای شار بسیار زیادی در هسته می‌باشد و این باعث می‌شود که هسته به حالت اشباع برود. با وقوع این پدیده جریان Ramp سیم پیچ اولیه در مدت زمان روشن بودن سوئیچ قدرت، به سرعت حالت غیرخطی به خود می‌گیرد و به سمت بی نهایت میل می‌کند و دلیل این اتفاق این است که وقتی هسته وارد ناحیه اشباع می‌شود ضریب نفوذپذیری آن به شدت افت می‌کند و این باعث می شود اندوکتانس سلف پایین آمده و سیم پیچ اولیه عملا به صورت اتصال کوتاه عمل می کند در نتیجه جریان خیلی بالایی از سوئیچ قدرت عبور می‌کند و باعث آسیب دیدن سوئیچ قدرت می‌شود. برای جلوگیری از به اشباع رفتن هسته معمولا یک شکاف هوایی در داخل هسته ایجاد می‌کنند.

توپولوژی پوش-پول یکی از رگولاتورهای مد Forward با ایزولاسیون ترانسفورمری می‌باشد. بنابراین در خروجی آن مانند رگولاتور باک از فیلتر L-C استفاده شده است. وظیفه ترانسفورمر در این جا افزایش یا کاهش ولتاژ، قبل از اعمال آن به فیلتر خروجی می‌باشد. برخلاف ترانسفورمر فلای‌بک، ترانسفورمر پوش-پول هیچ انرژی در خود ذخیره نمی‌کند. و جریان خروجی از سیم پیچ ثانویه همزمان با روشن شدن سوئیچ قدرت کشیده می‌شود. توپولوژی پوش-پول از ترانس سر وسط در سیم پیچ اولیه استفاده می‌کند. منبع ورودی به سر وسط سیم پیچ اولیه متصل می‌شود و سوئیچ‌های قدرت به دو انتهای سیم پیچ اولیه متصل می‌شوند. ولتاژ خروجی به صورت تمام موج یکسو شده و در اختیار فیلتر L-C قرار می‌گیرد.

رگولاتور پوش-پول جز یکی از توپولوژی‌های double-ended می‌باشد که در آن از دو سوئیچ قدرت برای انجام عمل سوئیچینگ استفاده می‌شود. سوئیچ‌های قدرت به طور همزمان عمل نمی‌کنند. بلکه به طور متناوب یکی پس از دیگری قطع و وصل می‌شوند. دو طرف سیم پیچ اولیه در یک جهت پیچیده می‌شود ولی جهت جریان در هر سیم پیچ مخالف هم می‌باشد. و این باعث می‌شود که شار‌ مغناطیسی در داخل هسته در هر دو جهت مثبت و منفی شارش یابد. این عمل باعث می‌شود که از هسته ترانسفورمر به روش کارآمدتری استفاده شود در نتیجه سایز هسته مورد نیاز کاهش می‌یابد. بنابراین سایز هسته رگولاتور پوش-پول نسبت به رگولاتورهای تک سوئیچ کوچکتر می‌باشد. مزیت دوم این توپولوژی این است که توان خروجی آن دو برابر رگولاتورهای تک سوئیچ در همان فرکانس کاری می‌باشد. به خاطر استفاده از دو سوئیچ گرمای ایجاد شده روی سوئیچ های قدرت کمتر می‌باشد. و این ویژگی به رگولاتور پوش-پول اجازه می‌دهد که توانایی تحویل صدها وات توان به بار خروجی را داشته باشد.

یادگیری عملکرد رگولاتور پوش-پول چندان سخت نمی‌باشد. تنها یک ترانزیستور در هر لحظه می‌تواند روشن باشد. موقعی که یکی از ترانزیستورها روشن می‌شود، جریان از سیم پیچ اولیه مربوط به آن ترانزیستور شروع به شارش می‌کند. و به طور همزمان یکی از سیم پیچ های ثانویه همراه با سر وسط شروع به هدایت می‌کند. این جریان وارد فیلتر L-C می‌شود. و انرژی به وسیله سلف و خازن ذخیره می‌شود. مقدار ولتاژ ظاهر شده در سمت ورودی فیلتر L-C (ثانویه ترانسفورمر) برابر با حاصلضرب نسبت دور ترانسفورمر در مقدار پیک ولتاژ ورودی می‌باشد. این روند تا خاموش شدن سوئیچ قدرت توسط کنترلر ادامه می‌یابد. سپس باید یک زمان مرده (deadtime) بین خاموش شدن سوئیچ قدرت اولی و روشن شدن سوئیچ دومی در نظر گرفته شود. در این مدت زمان هیچ ترانزیستوری روشن نمی‌شود و هر دو ترانزیستور خاموش هستند. دلیل این کار این است که سوئیچ قدرت برای خاموش شدن کامل نیاز به زمان اندکی دارد. این زمان برای ترانزیستورهای دوقطبی حدود 2 میکروثانیه می‌باشد و بیشتر وابسته به مدار درایور آن‌ها دارد و برای MOSFETها این زمان خیلی کوتاه تر بوده و در حدود 50 تا 400 نانوثانیه می‌باشد. این خیلی مهم است که دو ترانزیستور به طور همزمان روشن نشوند زیرا در غیر این صورت اتصال کوتاه رخ داده و باعث می‌شود که جریان نجومی از سوئیچ‌های قدرت عبور کند که این جریان فورا سوئیچ‌های قدرت را می‌سوزاند. افت ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت خاموش، دو برابر ولتاژ ورودی می‌باشد. این به خاطر وجود جریان مخالف در سیم پیچ فعال می‌باشد. در حالت کلی با روشن شدن هر سوئیچ قدرت یکی از سیم پیچ‌های ثانویه شروع به هدایت کرده و در هر نیم سیکل توانی به بار خروجی تحویل داده می‌شود. در نتیجه در یک سیکل دو برابر توان نسبت به رگولاتورهای تک سوئیچ تحویل بار خروجی می‌شود.

شکل موج جریان سیم پیچ اولیه ترانسفورمر به بار خروجی آن که در اینجا همان فیلتر L-C همراه با بار خروجی می‌باشد، بستگی دارد. مقدار اندوکتانس ترانسفورمر و همچنین سطح مقطع آن باید به حد کافی در نظر گرفته شود تا هسته ترانس وارد ناحیه اشباع نشود. اگر ترانس وارد ناحیه اشباع شود، انتقال انرژی از طریق هسته به سیم پیچ ثانویه صورت نمی‌پذیرد و تمام انرژی ذخیره شده از طریق سوئیچ‌های قدرت تخلیه می‌شود و این عمل باعث خرابی آن‌ها می‌شود.

جریان فیلتر خروجی شبیه رگولاتور باک از رابطه زیر بدست می‌آید.

مانند رگولاتور باک سلف خروجی نباید خالی از شار باشد. معمولا میزان انرژی ذخیره شده در سلف را 50 درصد بالاتر از انرژی مورد نیاز بار در نظر می‌گیرند.

با این که رگولاتور پوش-پول می‌تواند تا چندین کیلو وات توان در اختیار بار خروجی قرار دهد، اما این توپولوژی یک مشکل اساسی دارد. این مشکل از اینجا ناشی می‌شود که در عمل هیچ ترانزیستوری را با مشخصات یکسان نمی‌توان پیدا کرد همچنین دو طرف سیم پیچ سر وسط اولیه دقیقا مشابه هم نیستند. در نتیجه دو طرف سیم پیچ اولیه با سر وسط به یک اندازه توسط سوئیچ‌های قدرت تحریک نمی‌شوند و مدت زمان روشنی یا خاموشی یکی از سوئیچ‌ها اندکی کمتر یا بیشتر از آن یکی می‌باشد. این شرایط باعث می‌شود که هسته ترانسفورمر به صورت متقارن حول مبدا منحنی B-H عمل نکند. این عمل باعث می‌شود که یک طرف سیم پیچ اولیه جریان پیک بالاتری نسبت به طرف دیگر داشته باشد. در نتیجه یک طرف نسبت به طرف دیگر به نقطه اشباع نزدیکتر می‌شود. این به خودی خود یک مشکل نیست. و مشکل از اینجا شروع می‌شود که اگر یک افزایش جریان در بار خروجی توسط تقویت کننده خطا حس شود، در این صورت عرض پالس سوئیچ‌های قدرت افزایش خواهد یافت و این باعث می‌شود طرفی که به نقطه اشباع نزدیکتر بود، وارد ناحیه اشباع شود. در نتیجه سوئیچ قدرت متصل به آن طرف آسیب خواهد دید.

تنها راه جلوگیری از این مشکل اضافه کردن مدار حسگر جریان سرعت بالا به واحد کنترل می‌باشد. از آنجایی که تقویت کننده‌های عملیاتی معمولی قادر به انجام این کار نیستند (سرعت پاسخشان پایین می‌باشد) بنابراین این قسمت باید توسط قطعات مجزا ساخته شود. این عمل به طور چشمگیری در قیمت نهایی منبع تغذیه تاثیر می‌گذارد. و باعث می‌شود توپولوژی پوش-پول یک انتخاب جذاب برای اکثر کاربردها نباشد. بنابراین طراحان باتجربه معمولا استفاده از توپولوژی‌های نیم پل و تمام پل را بر توپولوژی پوش-پول ترجیح می‌دهند.

توپولوژی رگولاتور نیم پل (Half-Bridge)

رگولاتور نیم پل یکی دیگر از انواع رگولاتورهای مد Forward با ایزولاسیون ترانسفورمری می‌باشد. همانطور که از شکل 8-4 دیده می‌شود آرایش قطعات در اطراف سیم پیچ اولیه با نحوه چیدمان قطعات در رگولاتور پوش-پول خیلی فرق می‌کند. رگولاتور نیم-پل فقط یک سیم پیچ اولیه دارد که به صورت Pull-up و Pull-down به سوئیچ‌های قدرت متصل شده است ( شبیه درایور totem-pole) و طرف دیگر سیم پیچ اولیه از یک تقسیم ولتاژ خازنی بین ورودی و زمین تغذیه می‌شود. در نتیجه در هسته ترانسفورمر شار دو طرفه به وجود می‌آید. تقسیم ولتاژ خازنی تقریبا نصف ولتاژ ورودی را در یک طرف سیم پیچ اولیه مهیا می‌کند و طرف دیگر سیم پیچ اولیه توسط سوئیچ‌های قدرت، ولتاژ زمین و ورودی را به خود می‌گیرد. در نتیجه فقط نصف ولتاژ ورودی روی سیم پیچ اولیه ظاهر می‌شود. به خاطر همین جریان متوسط و پیک آن دو برابر رگولاتور پوش-پول در یک توان مشخص می‌باشد. در نتیجه رگولاتور نیم-پل برخلاف پوش-پول انتخاب خوبی برای توان‌های بالا نمی‌باشد. اما در عوض یک ویژگی مثبت خیلی مهم نسبت به پوش-پول دارد و آن اینکه هسته ترانسفورمر رگولاتور نیم-پل رفتار کاملا بالانس شده از خود نشان می‌دهد. عمل بالانس هسته توسط خازن‌های تقسیم ولتاژ انجام می‌گیرد. ولتاژ نقطه وسط بین دو خازن ( همان نقطه‌ای که یک سر سیم پیچ اولیه به آن متصل شده است) توسط شار عبوری از ترانسفورمر تنظیم می‌شود به این صورت که در جهتی که شار بیشتری از هسته عبور می‌کند ولتاژ نقطه سر وسط بالا رفته در نیجه افت ولتاژ سیم پیچ اولیه کمتر می‌شود و به این ترتیب مشخصه B-H ترانسفورمر بدون نیاز به قطعات گران سرعت بالا و مدارهای حسگر جریان، بالانس می‌شود.

عملکرد سیم پیچ ثانویه و فیلتر خروجی همانند رگولاتور پوش-پول می‌باشد. یکی از مشکلاتی که در هنگام طراحی رگولاتور نیم-پل با آن مواجه هستیم، راه‌اندازی یا درایو کردن سوئیچ قدرت بالایی می‌باشد که پایه امیتر یا سورس آن به یک ولتاژ بالای AC متصل است. یک روش متداول برای درایو کردن سوئیچ قدرت بالایی استفاده از ترانس پالس می‌باشد که این کار باعث افزایش هزینه منبع تغذیه می‌شود. اما این افزایش هزینه را می‌توان با اضافه کردن یک سیم پیچ دیگر به همان ترانس پالس و سپس استفاده از آن برای درایو کردن سوئیچ پایینی، جبران کرد. زیرا این کار نیاز به استفاده از مدار درایور برای سوئیچ قدرت پایینی را از بین می‌برد. و هر دو سوئیچ توسط یک مدار (ترانس پالس) شناور درایو می‌شوند. همچنین استفاده از ترانس پالس باعث ایزوله شدن قسمت کنترلر از شبکه ورودی می‌شود.

همانطور که در بالا هم اشاره شد به خاطر ظاهر شدن نصف ولتاژ ورودی روی سیم پیچ اولیه ترانس، جریان پیک رگولاتور نیم-پل دو برابر توپولوژی پوش-پول می‌باشد. این به این معنی است که سوئیچ‌های قدرت به حداکثر فشار خود در نصف توان رگولاتور پوش-پول می‌رسند. توپولوژی نیم-پل در توان‌های بین 150 وات و 500 وات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

توپولوژی رگولاتور تمام-پل (Full-bridge)

مبدل تمام-پل آخرین توپولوژی محبوب ایزولاسیون ترانسفورمری مد Forward می‌باشد. مانند همه توپولوژی‌های دو سوئیچه، شار هسته ترانسفورمر آن در هر دو پلاریته مثبت و منفی می‌باشد. عملکرد آن نسبت به توان خروجی به طور قابل توجهی نسبت به رگولاتور نیم-پل ارتقا یافته است. و این به خاطر قرار گرفتن یک جفت سوئیچ قدرت دیگر با آرایش نیم-پل به جای خازن های تقسیم ولتاژ می‌باشد. این دفعه در هر زمان دو تا از سوئیچ‌های قدرت به طور هم زمان روشن می‌شوند. در یک سیکل کاری (1) سوئیچ بالایی از سمت چپ و پایینی از سمت راست و (2) سوئیچ بالایی از سمت راست و پایینی از سمت چپ عمل سوئیچینگ را انجام می‌دهند و این کار به طور متناوب تکرار می‌شود. بنابراین تمامی ولتاژ ورودی در دو سر سیم پیچ اولیه ظاهر می‌شود و باعث می‌شود جریان پیک در سیم پیچ اولیه نسبت به رگولاتور نیم-پل در یک توان مشخص، پایین تر باشد.

مشکل درایو کردن سوئیچ‌های قدرت بالایی در توپولوژی تمام-پل نیز وجود دارد و برای حل این مشکل همانطور که قبلا هم اشاره شد معمولا از ترانس پالس استفاده می‌کنند.

در توپولوژی تمام-پل عمل بالانس کردن هسته را با سری کردن یک خازن بدون پلاریته با سیم پیچ ورودی ترانس انجام می‌دهند. ولتاژ متوسط DC در دو سر خازن میزان افت ولتاژ روی سیم پیچ اولیه را در جهتی که به نقطه اشباع نزدیکتر است، کاهش می‌دهد. وبه این ترتیب بالانس بودن هسته حفظ می‌شود.