Flyback-konverteren er designet som switch mode strømforsyning fra de sidste 70 år til at udføre enhver form for konvertering som AC til DC og DC til DC. Udformningen af flyback gav fordelen at udvikle fjernsynet til kommunikation i de tidlige 1930'ere til 1940'erne. Det bruger et ikke-lineært skifteforsyningskoncept. Det flyback transformer lagrer magnetisk energi og fungerer som en induktor sammenlignet med et ikke-flyback design. Denne artikel handler om, at flyback-konverteren fungerer og dens topologi.
Hvad er en Flyback Converter?
Flyback-konvertere er defineret som effektomformere, der konverterer AC til DC med galvanisk isolation mellem ind- og udgange. Den lagrer energien, når strømmen strømmer gennem kredsløbet, og frigiver energien, når strømmen fjernes. Den brugte en indbyrdes koblet induktor og fungerer som en isoleret omskifteromformer til step down eller step-up spændingstransformatorer.
Det kan styre og regulere flere udgangsspændinger med en bred vifte af indgangsspændinger. Det komponenter krævet for at designe en flyback-konverter er et par sammenlignet med andre strømforsyningskredsløb i skiftetilstand. Ordet flyback omtales som tænd / sluk-handling for den switch, der bruges i designet.
Flyback Converter Design
Flyback converter-designet er meget simpelt og indeholder elektriske komponenter som en flyback-transformer, switch, ensretter, filter og en styreenhed til at drive kontakten og opnå regulering.
Afbryderen bruges til at tænde og slukke for det primære kredsløb, som kan magnetisere eller demagnetisere transformeren. PWM-signalet fra controlleren styrer kontakten. I de fleste af flyback-transformer-design bruges FET eller MOSFET eller en grundlæggende transistor som switch.
Flyback Converter Design
Ensretter korrigerer spændingen i sekundærviklingen for at få pulserende jævnstrømsudgang og afbryder belastningen fra transformatorens sekundære vikling. Kondensatoren filtrerer ensretterens udgangsspænding og øger DC-udgangsniveauet efter den ønskede anvendelse.
Flyback-transformeren bruges som en induktor til at lagre den magnetiske energi. Den er designet som en to koblet spole, der fungerer som den primære og sekundære vikling. Det fungerer ved høje frekvenser på næsten 50 KHz.
Designberegninger
Det er nødvendigt at overveje flyback converter beregninger af drejningsforholdet, driftscyklus og strømmen af primære og sekundære viklinger. Fordi drejningsforholdet kan påvirke strømmen, der strømmer gennem den primære og sekundære vikling, og også driftscyklussen. Når drejningsforholdet er højt, bliver arbejdscyklussen også høj, og strømmen, der passerer gennem den primære og sekundære vikling, aftager.
Da transformatoren, der bruges i kredsløbet, er en brugerdefineret type, er det ikke muligt at få en perfekt transformer med et drejningsforhold i disse dage. Derfor ved at vælge transformeren med de ønskede ratings og tættere på de krævede ratings kan kompensere for forskellen i spænding og output.
De andre parametre som kernemateriale, effekten af luftspalten og polarisering bør overvejes af ingeniørerne.
Flyberegnerens designberegninger ved at overveje switchpositionen diskuteres nedenfor.
Når kontakten er tændt
Vin - VL - Vs = 0
I ideel tilstand, Vs = 0 (spændingsfald)
Derefter Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Siden VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
Ved at anvende integration på begge sider får vi,
Strøm ved den primære vikling er
Ipri = (Vin. / Lp) Ton
Den samlede energi lagret i den primære vikling er,
Epri = ½ IpritoX Lp
Hvor Vin = indgangsspænding
Lp = induktans af primærvikling eller primærinduktans.
Ton = periode, hvor kontakten er tændt
Når kontakten er slukket
VL (sekundær) - VD - Vault = 0
Diodespændingsfaldet er nul i en ideel tilstand
VL (sekundær) - Vout = 0
VL (sekundær) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (VL sekundær / Ls) / dt
Siden VL sekundær = Vout
Derfor
di = Vout / Ls) X dt
Ved at anvende integration får vi
Isec = (Vsec / Ls) (T - Ton)
Den samlede overførte energi udtrykkes som
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - tone)]to. Ls
Hvor Vsec = spænding i sekundærviklingen = total udgangsspænding ved belastningen
Ls = induktion af sekundærviklingen
T = pwm signalperiode
Ton = tænd tid
Betjening af Flyback Converter / arbejdsprincip
Funktionen af flyback-konverteren kan forstås fra ovenstående diagram. Arbejdsprincippet er baseret på SMPS-tilstand (switch mode power supply).
Når kontakten er i TIL-position, er der ingen energioverførsel mellem indgangen og belastningen. Den samlede energi lagres i kredsløbets primære vikling. Her drænes spænding Vd = 0, og strømmen Ip passerer gennem den primære vikling. Energien lagres i form af transformatorens magnetiske induktans, og strømmen stiger med tiden lineært. Derefter bliver dioden omvendt forspændt, og der strømmer ikke nogen strøm til transformatorens sekundære vikling, og den samlede energi lagres i kondensatoren, der bruges ved udgangen.
Når kontakten er i OFF-position, overføres energien til belastningen ved at ændre transformatorviklingernes polaritet på grund af magnetfeltet, og ensretterkredsen begynder at rette spændingen. Den samlede energi i kernen vil blive overført til belastningen vil blive rettet, og processen fortsættes, indtil energien i kernen er opbrugt, eller indtil kontakten er tændt.
Flyback Converter Topologi
Flyback-konverter-topologien er tilpasningsdygtig, fleksibel, enkel, mest brugt SMPS (switch mode power supply) design med gode ydeevneegenskaber, der giver en fordel til mange applikationer.
Ydeevneegenskaberne for flyback-konverteringstopologien er vist nedenfor.
Flyback-topologi
Ovenstående bølgeformer viser de pludselige overgange og tilbageførselsstrømme for den primære og sekundære vikling af tilbageslagstransformatoren. Udgangsspændingen reguleres ved at justere tænd / sluk-handlingerne i primærviklingens driftscyklus. Vi kan isolere input og output ved hjælp af feedback eller ved hjælp af en ekstra vikling på transformeren
Flyback Topologi SMPS
Flyback-topologiens SMPS-diagrammer er vist nedenfor.
Flyback topologi SMPS-design kræver mindre nej. Af komponenter til et givet effektområde sammenlignet med andre SMPS-topologier. Det kan fungere for en given AC- eller DC-kilde. Hvis indgangen er taget fra vekselstrømskilden, ville udgangsspændingen være fuldstændigt udbedret. Her bruges MOSFET som en SMPS.
Driften af SMPS flyback-topologi er fuldstændig baseret på kontakten, dvs. MOSFET.
Flyback Topologi SMPS
Det kan fungere i en kontinuerlig eller afbrudt tilstand baseret på kontakten eller FET. I den ophørte model bliver strømmen i sekundærviklingen nul, før kontakten tændes. I kontinuerlig tilstand bliver strømmen i den sekundære ikke nul.
Når kontakten er slukket, strømmer den energi, der er lagret i transformatorens lækageinduktans, gennem den primære vikling og absorberes af indgangsklemmen eller snubberkredsen. Snubber-kredsløbets rolle er at beskytte kontakten mod høje induktive spændinger. Der vil være strømafbrydelse under kontakten TIL og FRA.
SMPS Flyback Transformer Design
SMPS flyback transformer design er mere populær end normale strømforsyningsdesign på grund af dets lave omkostninger, effektivitet og enkle design. Det isolerer transformatorens primære og sekundære vikling til givne multiple indgange og giver flere udgangsspændinger, som kan være positive eller negative.
Det grundlæggende SMPS flyback transformer design, når kontakten tændes og slukkes, vises nedenfor. Det bruges også som en isoleret effektomformer. Flyback-transformeren, der anvendes i designet, indeholder primær og sekundær vikling, adskilt elektrisk for at undgå forbigående kobling, jordsløjfer og giver fleksibilitet.
Transformer Switch er TIL
Brug af SMPS flyback transformer design har en fordel i forhold til konventionelt transformer design. Her strømmer ikke strømmen gennem den primære og sekundære vikling på samme tid, fordi viklingsfasen vendes som vist i ovenstående figur.
Transformer Switch er FRA
Den lagrer energien i form af magnetfeltet i den primære vikling i en vis tid og overføres til den primære vikling. Den maksimale udgangsbelastningsspænding, driftsområder, indgangs- og udgangsspændingsområder, kapacitet til strømforsyning og egenskaberne ved flyback-cyklusser er de vigtige parametre i SMPS-flyback-transformer-designet.
Ansøgninger
Det flyback konverter applikationer er,
- Anvendes i tv-apparater og pc'er med lav effekt på op til 250 W.
- Anvendes i standby-strømforsyninger i elektroniske pc'er (lav strømafbrydertilstand)
- Anvendes i mobiltelefoner og mobilopladere
- Anvendes i højspændingsforsyninger som fjernsyn, CRT'er, lasere, lommelygter og kopienheder osv.
- Anvendes i flere input-output strømforsyninger
- Anvendes i isolerede portdrevskredsløb.
Således handler det hele om en oversigt over flyback-konverteren - design, arbejdsprincip, drift, topologi, SMPS flyback transformer design, topologi, SMPS topologi design og applikationer. Her er et spørgsmål til dig, ”Hvad er fordelene ved flyback converter? “
