Flyback-muunnin on suunniteltu kuten kytkentätilan virtalähde viimeisten 70 vuoden ajalta minkä tahansa tyyppisen muunnoksen suorittamiseksi, kuten AC DC: ksi ja DC DC: ksi. Paluumatkan suunnittelu antoi edun kehittää televisio viestintää varten aikaisintaan 1930-luvulta 1940-luvulle. Se käyttää epälineaarista kytkentätoimitusta. flyback-muuntaja tallentaa magneettista energiaa ja toimii kela verrattuna muihin kuin flyback-malleihin. Tämä artikkeli kertoo flyback-muuntimen toiminnasta ja sen topologiasta.
Mikä on Flyback Converter?
Flyback-muuntimet määritellään tehomuuntajiksi, jotka muuntavat vaihtovirran tasavirraksi galvaanisella eristyksellä tulojen ja lähtöjen välillä. Se varastoi energian, kun virta kulkee piirin läpi, ja vapauttaa energian, kun virta poistetaan. Se käytti keskenään kytkettyä induktoria ja toimii eristettynä kytkinmuuntimena alas- tai ylöspäin suuntautuville jännitemuuntajille.
Se voi ohjata ja säätää useita lähtöjännitteitä laajalla tulojännitealueella. komponentit flyback-muuntimen suunnittelussa vaaditaan muutama verrattuna muihin kytkentämoodin virtalähteisiin. Sanaa flyback kutsutaan suunnittelussa käytetyn kytkimen päälle / pois-toiminnaksi.
Flyback-muuntimen suunnittelu
Flyback-muuntimen suunnittelu on hyvin yksinkertainen ja sisältää sähkökomponentit kuten paluumuuntajan, kytkimen, tasasuuntaajan, suodattimen ja ohjauslaitteen kytkimen käyttämiseksi ja säätämisen aikaansaamiseksi.
Kytkintä käytetään päävirtapiirin kytkemiseen päälle ja pois päältä, joka voi magnetisoida tai demagnetisoida muuntajan. Säätimen PWM-signaali ohjaa kytkimen toimintaa. Useimmissa flyback-muuntajan malleissa kytkimenä käytetään FET: ää tai MOSFET: ää tai perustransistoria.
Flyback-muuntimen suunnittelu
Tasasuuntaaja tasoittaa sekundäärikäämin jännitteen sykkivän DC-lähdön saamiseksi ja irrottaa kuorman muuntajan toissijaisesta käämästä. Kondensaattori suodattaa tasasuuntaajan lähtöjännitteen ja lisää tasavirtaulostulotasoa halutun sovelluksen mukaisesti.
Paluumuuntajaa käytetään induktorina magneettienergian varastointiin. Se on suunniteltu kahdeksi kytketyksi induktoriksi, joka toimii ensiö- ja toisiokääminä. Se toimii korkeilla taajuuksilla, lähes 50 kHz.
Suunnittelulaskelmat
On tarpeen ottaa huomioon flyback-muuntimen suunnittelulaskelmat kierrosta, käyttösykliä sekä ensiö- ja sekundäärikäämien virtauksia. Koska käännösten suhde voi vaikuttaa primääri- ja sekundäärikäämityksen läpi kulkevaan virtaan ja myös käyttöjaksoon. Kun käännössuhde on korkea, myös käyttöjakso nousee korkeaksi ja ensiö- ja toisiokäämityksen läpi kulkeva virta vähenee.
Koska piirissä käytetty muuntaja on mukautettu tyyppi, täydellistä muuntajaa, jolla on käännössuhde, ei ole mahdollista saada nykyään. Näin ollen valitsemalla muuntajan, jolla on halutut nimellisarvot ja lähempänä vaadittuja nimellisarvoja, se voi kompensoida jännite- ja lähtöerot.
Muiden parametrien, kuten ydinmateriaalin, ilmarakon vaikutuksen ja polarisaation tulisi olla insinöörien harkittavissa.
Flyback-muuntimen suunnittelulaskelmat kytkimen asennon huomioon ottamiseksi ovat alla.
Kun kytkin on PÄÄLLÄ
Vin - VL - Vs = 0
Ihanteellisessa tilassa Vs = 0 (jännitteen pudotus)
Sitten Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Siitä asti kun VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
Soveltamalla integraatiota molemmin puolin saamme,
Ensiökäämin virta on
Ipri = (Vin. / Lp) Ton
Primaarikäämitykseen varastoitu kokonaisenergia on
Epri = ½ IprikaksiX Lp
Missä Vin = tulojännite
Lp = ensiökäämin tai ensiöinduktanssin induktanssi.
Ton = jakso, jolloin kytkin kytketään PÄÄLLE
Kun kytkin on pois päältä
VL (toissijainen) - VD - holvi = 0
Diodin jännitehäviö on nolla ihanteellisessa tilassa
VL (toissijainen) - Vout = 0
VL (toissijainen) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (VL toissijainen / Ls) / dt
Koska VL toissijainen = Vout
Siten,
di = Vout / Ls) X dt
Soveltamalla integraatiota saamme
Isec = (Vsec / Ls) (T - tonni)
Siirretty kokonaisenergia ilmaistaan muodossa
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - ääni)]kaksi. Ls
Missä Vsec = sekundäärikäämityksen jännite = kokonaislähtöjännite kuormalla
Ls = sekundäärikäämityksen induktanssi
T = pwm-signaalijakso
Ton = kytkentäaika
Flyback-muuntimen / toimintaperiaatteen käyttö
Paluumuuntimen toiminta voidaan ymmärtää yllä olevasta kaaviosta. Toimintaperiaate perustuu kytkinmoodin virtalähdetilaan (SMPS).
Kun kytkin on ON-asennossa, tulon ja kuorman välillä ei tapahdu energiansiirtoa. Kokonaisenergia tallennetaan piirin ensiökäämään. Tyhjennysjännite Vd = 0 ja virta Ip kulkee ensiökäämin läpi. Energia varastoidaan muuntajan magneettisen induktanssin muodossa ja virta kasvaa ajan myötä lineaarisesti. Sitten diodi muuttuu päinvastaiseksi eikä virtaa virtaa muuntajan toisiokäämiin ja kokonaisenergia varastoidaan lähtöön käytetylle kondensaattorille.
Kun kytkin on OFF-asennossa, energia siirtyy kuormaan muuttamalla muuntajan käämien napaisuutta magneettikentän vuoksi ja tasasuuntaajapiiri alkaa tasata jännitettä. Ytimen kokonaisenergia siirtyy kuormitukseen korjataan ja prosessia jatketaan, kunnes ytimen energia on ehtynyt tai kunnes kytkin kytketään päälle.
Flyback-muuntimen topologia
Flyback-muuntimen topologia on mukautuva, joustava, yksinkertainen useimmiten käytetty SMPS (switch mode power supply) -rakenne, jolla on hyvät suorituskykyominaisuudet ja joka tarjoaa edun monille sovelluksille.
Flyback-muuntimen topologian suorituskykyominaisuudet on esitetty alla.
Flyback-topologia
Yllä olevat aaltomuodot osoittavat paluumuuntajan ensiö- ja toisiokäämien äkilliset siirtymät ja kääntövirrat. Lähtöjännitettä säädetään säätämällä ensiökäämin käyttöjakson päälle / pois-toimintoja. Voimme eristää tulon ja lähdön käyttämällä palautetta tai käyttämällä muuntajan ylimääräistä käämiä
Flyback-topologia SMPS
Flyback-topologian SMPS-kaaviot on esitetty alla.
Flyback-topologian SMPS-suunnittelu vaatii vähemmän ei. Tietyn tehoalueen komponentit verrattuna muihin SMPS-topologioihin. Se voi toimia tietyllä vaihtovirtalähteellä. Jos tulo otetaan vaihtovirtalähteestä, lähtöjännite korjautuu kokonaan. Tässä MOSFETiä käytetään SMPS: nä.
SMPS-paluumatopologian toiminta perustuu täysin kytkimen asentoon eli MOSFETiin.
Flyback-topologia SMPS
Se voi toimia jatkuvassa tai keskeytetyssä tilassa kytkimen tai FET-asennon perusteella. Lopetetussa mallissa sekundäärikäämityksen virta tulee nollaksi ennen kytkimen kytkemistä päälle. Jatkuvassa tilassa sekundaarin virta ei tule nollaksi.
Kun kytkin kytketään pois päältä, muuntajan vuotoinduktanssiin varastoitu energia virtaa ensiökäämin läpi ja absorboi tulopuristinpiirin tai puristuspiirin. Snubber-piirin tehtävänä on suojata kytkintä suurilta induktiivisilta jännitteiltä. Virta katkeaa kytkimen ON- ja OFF-siirtymien aikana.
SMPS Flyback -muuntajan suunnittelu
SMPS flyback -muuntajan suunnittelu on suositumpaa kuin normaali virtalähde, koska se on edullinen, tehokas ja yksinkertainen. Se eristää muuntajan ensiö- ja toisiokäämityksen annetuille useille tuloille ja tarjoaa useita lähtöjännitteitä, jotka voivat olla positiivisia tai negatiivisia.
Perus SMPS-paluumuuntajan muoto, kun kytkin kytketään päälle ja pois päältä, näkyy alla. Sitä käytetään myös eristettynä virtamuuntajana. Suunnittelussa käytetty flyback-muuntaja sisältää ensiö- ja toisiokäämityksen, jotka on erotettu sähköisesti transienttisen kytkennän välttämiseksi, maasilmukat ja tarjoaa joustavuutta.
Muuntajan kytkin on PÄÄLLÄ
SMPS-paluumuuntajan suunnittelulla on etu perinteiseen muuntajan suunnitteluun verrattuna. Tällöin virta ei virtaa ensiö- ja toisiokäämin läpi samanaikaisesti, koska käämityksen vaihe kääntyy ylöspäin, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty.
Muuntajan kytkin on pois päältä
Se varastoi energian magneettikentän muodossa ensiökäämin tietyn ajan ja siirtyy ensiökäämään. Suurin lähtökuormitusjännite, toiminta-alueet, tulo- ja lähtöjännitealueet, tehonjakokyky ja paluukierrosten ominaisuudet ovat tärkeitä parametreja SMPS-paluumuuntajan suunnittelussa.
Sovellukset
flyback-muunninsovellukset ovat,
- Käytetään televisioissa ja pienikokoisissa, jopa 250 W: n tietokoneissa
- Käytetään valmiustilassa olevissa virtalähteissä elektronisissa tietokoneissa (virtakytkintila)
- Käytetään matkapuhelimissa ja latureissa
- Käytetään suurjännitelaitteissa, kuten televisio, CRT, laserit, taskulamput ja kopiolaitteet jne.
- Käytetään useissa tulo- ja lähtövirtalähteissä
- Käytetään eristetyissä porttiohjauspiireissä.
Näin ollen kyse on kaikesta yleiskatsaus flyback-muuntimeen - suunnittelu, toimintaperiaate, toiminta, topologia, SMPS-paluumuuntajan suunnittelu, topologia, SMPS-topologian suunnittelu ja sovellukset. Tässä on kysymys sinulle: 'Mitkä ovat flyback-muuntimen edut? '
