Prevodník flyback je navrhnutý ako spínaný napájací zdroj z posledných 70 rokov na vykonávanie akýchkoľvek typov prevodov, ako je striedavý prúd na jednosmerný prúd a jednosmerný prúd na jednosmerný prúd. Dizajn flybacku priniesol výhodu v rozvoji televízneho vysielania pre komunikáciu v prvých 30. až 40. rokoch. Používa koncept nelineárneho spínaného napájania. The spätný transformátor ukladá magnetickú energiu a pôsobí ako induktor v porovnaní s non-flyback dizajnom. Tento článok je venovaný fungovaniu prevodníka flyback a jeho topológii.
Čo je prevodník Flyback?
Prevodníky Flyback sú definované ako výkonové prevodníky, ktoré prevádzajú striedavý prúd na jednosmerný prúd s galvanickou izoláciou medzi vstupmi a výstupmi. Skladuje energiu, keď prúd preteká obvodom, a uvoľňuje ju, keď je energia odpojená. Používalo vzájomne viazaný induktor a funguje ako izolovaný spínací prevodník pre transformátory napätia s postupným znižovaním alebo zvyšovaním napätia.
Môže riadiť a regulovať viac výstupných napätí so širokým rozsahom vstupných napätí. The komponenty na navrhnutie spätného prevodu je niekoľko v porovnaní s inými obvodmi napájania v spínacom režime. Slovo flyback sa označuje ako zapnutie / vypnutie prepínača použitého v dizajne.
Dizajn prevodníka Flyback
Dizajn prevodníka flyback je veľmi jednoduchý a obsahuje elektrické komponenty ako spätný transformátor, prepínač, usmerňovač, filter a riadiace zariadenie, ktoré poháňajú spínač a umožňujú reguláciu.
Spínač slúži na ZAPNUTIE a VYPNUTIE primárneho obvodu, ktorý môže magnetizovať alebo demagnetizovať transformátor. Signál PWM z ovládača riadi činnosť spínača. Vo väčšine návrhov spätných transformátorov sa ako prepínač používa FET alebo MOSFET alebo základný tranzistor.
Dizajn prevodníka Flyback
Usmerňovač usmerňuje napätie sekundárneho vinutia tak, aby získal pulzujúci jednosmerný výstup, a odpojí záťaž od sekundárneho vinutia transformátora. Kondenzátor filtruje výstupné napätie usmerňovača a zvyšuje výstupnú úroveň jednosmerného prúdu podľa požadovanej aplikácie.
Flyback transformátor sa používa ako tlmivka na ukladanie magnetickej energie. Je navrhnutý ako dvojväzbový induktor, ktorý funguje ako primárne a sekundárne vinutie. Pracuje na vysokých frekvenciách takmer 50 KHz.
Dizajnové výpočty
Je potrebné zvážiť výpočty návrhu spätného prevodu pomeru závitov, pracovného cyklu a prúdov primárneho a sekundárneho vinutia. Pretože pomer otáčok môže mať vplyv na prúd pretekajúci primárnym a sekundárnym vinutím a tiež na pracovný cyklus. Keď je pomer otáčok vysoký, potom sa tiež stane pracovný cyklus vysoký a prúd prechádzajúci cez primárne a sekundárne vinutie sa zníži.
Pretože transformátor používaný v obvode je vlastného typu, v dnešnej dobe nie je možné získať dokonalý transformátor s pomerom otáčok. Preto výberom transformátora s požadovanými hodnotami a bližšie k požadovaným hodnotám by sa mohol vyrovnať rozdiel v napätí a výstupe.
Ostatné parametre, ako je materiál jadra, vplyv vzduchovej medzery a polarizácia, by mali brať do úvahy inžinieri.
Ďalej sú uvedené výpočty návrhu spätného prevodu flybacku zohľadnením polohy prepínača.
Keď je prepínač v polohe ON
Vin - VL - Vs = 0
V ideálnom stave, Vs = 0 (pokles napätia)
Potom Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Odkedy VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
Aplikáciou integrácie na oboch stranách dostaneme,
Prúd v primárnom vinutí je
Ipri = (Vin. / Lp) Ton
Celková energia uložená v primárnom vinutí je,
Epri = ½ IpridvaX Lp
Kde Vin = vstupné napätie
Lp = indukčnosť primárneho vinutia alebo primárna indukčnosť.
Ton = obdobie, keď je prepínač v polohe ON
Keď je prepínač VYPNUTÝ
VL (sekundárne) - VD - trezor = 0
Pokles napätia diódy bude za ideálneho stavu nulový
VL (sekundárne) - Vout = 0
VL (sekundárne) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (VL sekundárne / Ls) / dt
Pretože VL sekundárne = Vout
Teda
di = Vout / Ls) X dt
Aplikáciou integrácie dostaneme
Isec = (Vsec / Ls) (T - ton)
Celková prenesená energia je vyjadrená ako
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - tón)]dva. Ls
Kde Vsec = napätie v sekundárnom vinutí = celkové výstupné napätie pri záťaži
Ls = indukčnosť sekundárneho vinutia
T = perióda signálu pwm
Ton = čas zapnutia
Fungovanie prevodníka Flyback / pracovný princíp
Činnosť spätného prevodu je možné pochopiť z vyššie uvedeného diagramu. Princíp činnosti je založený na režime napájania v režime prepínania (SMPS).
Keď je spínač v polohe ON, nedochádza k prenosu energie medzi vstupom a záťažou. Celková energia sa uloží v primárnom vinutí obvodu. Tu vypúšťajte napätie Vd = 0 a prúd Ip prechádza primárnym vinutím. Energia sa ukladá vo forme magnetickej indukčnosti transformátora a prúd sa s časom lineárne zvyšuje. Potom sa dióda stane reverzne predpätou a do sekundárneho vinutia transformátora neprúdi žiadny prúd a celková energia sa uloží do kondenzátora použitého na výstupe.
Keď je spínač v polohe VYPNUTÉ, energia sa prenáša na záťaž zmenou polarity vinutí transformátora v dôsledku magnetického poľa a obvod usmerňovača začne usmerňovať napätie. Celková energia v jadre sa prenesie na záťaž, ktorá sa napraví a proces bude pokračovať, kým sa energia v jadre nevyčerpá alebo kým sa vypínač nezapne.
Topológia spätného prevodu Flyback
Topológia spätného prevodu flybacku je prispôsobivý, flexibilný, jednoduchý, väčšinou používaný dizajn SMPS (switch mode power supply) s dobrými výkonovými charakteristikami, ktorý dáva výhodu mnohým aplikáciám.
Ďalej sú uvedené výkonové charakteristiky topológie spätného prevodu.
Topológia spätného letu
Vyššie uvedené priebehy ukazujú náhle prechody a reverzné prúdy primárneho a sekundárneho vinutia spätného transformátora. Výstupné napätie bude regulované úpravou zapnutia / vypnutia pracovného cyklu primárneho vinutia. Vstup a výstup môžeme izolovať pomocou spätnej väzby alebo pomocou prídavného vinutia na transformátore
Flyback Topológia SMPS
Schémy SMPS topológie flybacku sú uvedené nižšie.
Dizajn SMPS s topológiou flyback vyžaduje menej č. Z komponentov pre daný výkonový rozsah v porovnaní s inými topológiami SMPS. Môže pracovať pre daný zdroj striedavého alebo jednosmerného prúdu. Ak je vstup napájaný zo zdroja striedavého prúdu, výstupné napätie by sa úplne opravilo. Tu sa MOSFET používa ako SMPS.
Prevádzka topológie spätného toku SMPS je úplne založená na polohe prepínača, tj. MOSFET.
Flyback Topológia SMPS
Môže pracovať v nepretržitom alebo prerušovanom režime na základe polohy spínača alebo FET. V prerušenom modeli sa prúd v sekundárnom vinutí pred zapnutím spínača zmení na nulu. V nepretržitom režime sa prúd v sekundárnom okruhu nestane nulovým.
Keď je spínač vypnutý, energia uložená v indukčnosti úniku transformátora prúdi cez primárne vinutie a je absorbovaná vstupným svorkovým obvodom alebo tlmiacim obvodom. Úlohou tlmiaceho obvodu je chrániť spínač pred vysokými indukčnými napätiami. Počas prechodov spínača ZAPNUTÉ a VYPNUTÉ dôjde k rozptýleniu napájania.
Dizajn transformátora SMPS Flyback
Dizajn transformátora so spätným chodom SMPS je populárnejší ako bežné návrhy napájacích zdrojov kvôli nízkym nákladom, efektívnosti a jednoduchému dizajnu. Izoluje primárne a sekundárne vinutie transformátora pre dané viacnásobné vstupy a poskytuje viac výstupných napätí, ktoré môžu byť kladné alebo záporné.
Ďalej je zobrazený základný dizajn spätného toku transformátora SMPS, keď je prepínač zapnutý a vypnutý. Používa sa tiež ako izolovaný menič výkonu. Flyback transformátor použitý v konštrukcii obsahuje primárne a sekundárne vinutie, oddelené elektricky, aby sa zabránilo prechodnému spojeniu, uzemňovacie slučky a poskytuje flexibilitu.
Spínač transformátora je ZAPNUTÝ
Použitie návrhu spätného toku transformátora SMPS má výhodu oproti konvenčnému návrhu transformátora. Tu prúd nepreteká cez primárne a sekundárne vinutie súčasne, pretože fáza vinutia sa obráti, ako je to znázornené na obrázku vyššie.
Spínač transformátora je VYPNUTÝ
Skladuje energiu v podobe magnetického poľa v primárnom vinutí na určitý čas a prenáša sa do primárneho vinutia. Dôležitým parametrom v návrhu spätného vedenia transformátora SMPS je maximálne napätie výstupného zaťaženia, prevádzkové rozsahy, rozsahy vstupného a výstupného napätia, schopnosť dodávky energie a charakteristika spätných cyklov.
Aplikácie
The aplikácie spätného prevodu sú,
- Používa sa v televíznych prijímačoch a počítačoch s nízkym výkonom až 250 W.
- Používa sa v pohotovostnom režime v elektronických zariadeniach (režim prepínania nízkej spotreby)
- Používa sa v mobilných telefónoch a mobilných nabíjačkách
- Používa sa vo vysokonapäťových zdrojoch, ako je televízia, CRT, lasery, baterky a kopírovacie zariadenia atď.
- Používa sa vo viacerých vstupno-výstupných napájacích zdrojoch
- Používa sa v izolovaných obvodoch pohonu brány.
Toto je teda všetko o prehľad spätného prevodu - dizajn, princíp práce, prevádzka, topológia, návrh transformátora spätného toku SMPS, topológia, návrh topológie SMPS a aplikácie. Tu je otázka na vás: „Aké sú výhody prevodníka flyback? „
