Ang flyback converter ay dinisenyo tulad ng power supply ng switch mode mula sa nakaraang 70 taon upang maisagawa ang anumang uri ng conversion tulad ng AC sa DC at DC sa DC. Ang disenyo ng flyback ay nagbigay ng kalamangan upang mapaunlad ang telebisyon para sa komunikasyon sa pinakamaagang 1930s hanggang 1940s. Gumagamit ito ng isang hindi linear na konsepto ng supply ng paglipat. Ang flyback transpormer nag-iimbak ng magnetikong enerhiya at kumikilos bilang isang inductor kung ihahambing sa isang disenyo na hindi flyback. Ang artikulong ito ay tungkol sa gumagana ang flyback converter at ang topolohiya nito.
Ano ang isang Flyback Converter?
Ang mga converter ng flyback ay tinukoy bilang mga converter ng kuryente, na nag-convert ng AC sa DC na may galvanic na paghihiwalay sa pagitan ng mga input at output. Iniimbak nito ang enerhiya kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng circuit at naglalabas ng enerhiya kapag ang lakas ay tinanggal. Gumamit ito ng isang magkakasamang inductor at kumikilos bilang isang nakahiwalay na switching ng paglipat para sa pababa o mga step-up voltage transformer.
Maaari nitong makontrol at makontrol ang maraming output voltages na may malawak na hanay ng mga voltages ng pag-input. Ang mga sangkap kinakailangan upang mag-disenyo ng isang flyback converter ay ilang kung ihinahambing sa iba pang mga switching power supply circuit na switching. Ang salitang flyback ay tinukoy bilang on / off na aksyon ng switch na ginamit sa disenyo.
Disenyo ng Flyback Converter
Ang disenyo ng flyback converter ay napaka-simple at naglalaman mga sangkap ng kuryente tulad ng isang flyback transpormer, switch, rectifier, filter, at isang control device upang himukin ang switch at makamit ang regulasyon.
Ang switch ay ginagamit upang ON at OFF ang pangunahing circuit, na maaaring magnetize o demagnetize ang transpormer. Kinokontrol ng signal ng PWM mula sa controller ang pagpapatakbo ng switch. Sa karamihan ng mga disenyo ng flyback transpormer, ang FET o MOSFET o isang pangunahing transistor ay ginagamit bilang switch.
Disenyo ng Flyback Converter
Itinatama ng Rectifier ang boltahe ng pangalawang paikot-ikot upang makakuha ng pulsating DC output at idiskonekta ang pagkarga mula sa pangalawang paikot-ikot ng transpormer. Sinasalamin ng capacitor ang boltahe ng output ng rectifier at pinapataas ang antas ng output ng DC ayon sa nais na application.
Ang flyback transpormer ay ginagamit bilang isang inductor upang maiimbak ang magnetikong enerhiya. Ito ay dinisenyo bilang isang dalawang kaisa na inductor, na kumikilos bilang pangunahin at pangalawang paikot-ikot. Nagpapatakbo ito sa mataas na dalas ng halos 50KHz.
Mga Pagkalkula sa Disenyo
Kinakailangan na isaalang-alang ang mga kalkulasyon ng disenyo ng flyback converter ng ratio ng liko, ikot ng tungkulin, at ang mga alon ng pangunahin at pangalawang paikot-ikot. Dahil ang ratio ng liko ay maaaring makaapekto sa kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng pangunahin at pangalawang paikot-ikot at pati na rin ang cycle ng tungkulin. Kapag ang turn ratio ay mataas, pagkatapos ang duty cycle ay nagiging mataas din, at ang kasalukuyang pagdaan sa pangunahin at pangalawang paikot-ikot na bumababa.
Tulad ng ginamit na transpormer sa circuit ay isang pasadyang uri, hindi posible na makakuha ng isang perpektong transpormer na may isang ratio ng liko sa mga araw na ito. Samakatuwid sa pamamagitan ng pagpili ng transpormer na may nais na mga rating at malapit sa kinakailangang mga rating ay maaaring magbayad para sa pagkakaiba sa boltahe at output.
Ang iba pang mga parameter tulad ng pangunahing materyal, ang epekto ng puwang ng hangin, at polariseysyon ay dapat isaalang-alang ng mga inhinyero.
Ang mga kalkulasyon ng disenyo ng flyback converter sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa posisyon ng switch ay tinalakay sa ibaba.
Kapag ang switch ay ON
Vin - VL - Vs = 0
Sa perpektong kondisyon, Vs = 0 (boltahe drop)
Tapos Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Mula noon VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
Sa pamamagitan ng paglalapat ng pagsasama sa magkabilang panig nakukuha natin,
Kasalukuyang sa pangunahing paikot-ikot na
Ipri = (Vin. / Lp) Ton
Ang kabuuang enerhiya na nakaimbak sa pangunahing paikot-ikot na ay,
Epri = ½ IpridalawaX Lp
Kung saan ang Vin = boltahe ng pag-input
Lp = inductance ng pangunahing paikot-ikot o pangunahing inductance.
Ton = panahon kung kailan naka-ON ang switch
Kapag ang switch ay OFF
VL (pangalawang) - VD - Vault = 0
Ang drop ng boltahe ng diode ay magiging zero sa isang mainam na kondisyon
VL (pangalawang) - Vout = 0
VL (pangalawang) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (VL pangalawang / Ls) / dt
Dahil VL pangalawang = Vout
Samakatuwid,
di = Vout / Ls) X dt
Sa pamamagitan ng paglalapat ng pagsasama, nakakakuha tayo
Isec = (Vsec / Ls) (T - Ton)
Ang kabuuang enerhiya na inilipat ay ipinahayag bilang
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - Tono)]dalawa. Ls
Kung saan ang Vsec = boltahe sa pangalawang paikot-ikot = kabuuang output boltahe sa pagkarga
Ls = inductance ng pangalawang paikot-ikot
T = pwm signal period
Ton = switch ON time
Pagpapatakbo ng Flyback Converter / Prinsipyo sa Paggawa
Ang operasyon ng flyback converter ay maaaring maunawaan mula sa nasa itaas na diagram. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ay batay sa mode ng supply mode power supply (SMPS).
Kapag ang switch ay nasa posisyon na ON, walang paglipat ng enerhiya sa pagitan ng pag-input at pagkarga. Ang kabuuang enerhiya ay maiimbak sa pangunahing paikot-ikot ng circuit. Dito maubos ang boltahe Vd = 0 at ang kasalukuyang Ip ay dumadaan sa pangunahing paikot-ikot. Ang enerhiya ay nakaimbak sa anyo ng magnetic inductance ng transpormer at ang kasalukuyang pagtaas ng tuwid na oras. Pagkatapos ang diode ay nagiging bias bias at walang kasalukuyang dumadaloy sa pangalawang paikot-ikot ng transpormer at ang kabuuang enerhiya ay nakaimbak sa capacitor na ginamit sa output.
Kapag ang switch ay nasa posisyon na OFF, ang enerhiya ay inililipat sa pagkarga sa pamamagitan ng pagbabago ng polarity ng winding ng transpormer dahil sa magnetic field at nagsisimula ang pagwawasto ng circuit ng pagwawasto ng boltahe. Ang kabuuang enerhiya sa core ay ililipat sa load ay maitutuwid at ang proseso ay ipagpapatuloy hanggang ang enerhiya sa core ay maubos o hanggang sa lumipat ang switch.
Topology ng Flyback Converter
Ang topology ng flyback converter ay nababagay, nababaluktot, simpleng ginamit na disenyo ng SMPS (switch mode power supply) na may mahusay na mga katangian sa pagganap na nagbibigay ng isang kalamangan sa maraming mga application.
Ang mga katangian ng pagganap ng topology ng flyback converter ay ipinapakita sa ibaba.
Topology ng Flyback
Ipinapakita ng mga form sa itaas na alon ang biglaang mga paglipat at pag-baligtad ng mga alon ng pangunahin at pangalawang paikot-ikot ng flyback transpormer. Ang output boltahe ay makokontrol sa pamamagitan ng pag-aayos ng mga on / off na aksyon ng cycle ng tungkulin ng pangunahing paikot-ikot. Maaari naming ihiwalay ang input at output sa pamamagitan ng paggamit ng feedback, o sa pamamagitan ng paggamit ng isang karagdagang paikot-ikot sa transpormer
Flyback Topology SMPS
Ang flyback topology SMPS diagram ay ipinapakita sa ibaba.
Ang disenyo ng flyback topology na SMPS ay nangangailangan ng mas kaunti sa hindi. Ng mga bahagi para sa isang naibigay na saklaw ng kuryente kung ihahambing sa iba pang mga topology ng SMPS. Maaari itong gumana para sa isang naibigay na mapagkukunan ng AC o DC. Kung ang pag-input ay kinuha mula sa mapagkukunan ng AC, kung gayon ang boltahe ng output ay ganap na naitatama. Dito ginagamit ang MOSFET bilang isang SMPS.
Ang pagpapatakbo ng SMPS flyback topology ay ganap na nakabatay sa posisyon ng switch ie, MOSFET.
Flyback Topology SMPS
Maaari itong gumana sa isang tuloy-tuloy o hindi na ipinagpatuloy na mode batay sa posisyon ng switch o FET. Sa hindi na ipinagpatuloy na modelo, ang kasalukuyang nasa pangalawang paikot-ikot na nagiging zero bago ang ON ay nakabukas. Sa tuluy-tuloy na mode, ang kasalukuyang nasa pangalawang ay hindi nagiging zero.
Kapag ang switch ay naka-OFF, ang enerhiya na nakaimbak sa leakage inductance ng transpormer ay dumadaloy sa pangunahing paikot-ikot at hinihigop ng input clamp circuit o snubber circuit. Ang papel na ginagampanan ng snubber circuit ay upang protektahan ang switch mula sa mataas na inductive voltages. Magkakaroon ng pagwawaldas ng kuryente sa panahon ng ON at OFF na mga paglilipat ng switch.
Disenyo ng SMPS Flyback Transformer
Ang disenyo ng SMPS flyback transformer ay mas tanyag kaysa sa normal na mga disenyo ng supply ng kuryente dahil sa mababang gastos, kahusayan, at simpleng disenyo nito. Inihihiwalay nito ang pangunahin at pangalawang paikot-ikot ng transpormer para sa naibigay na maraming input at nagbibigay ng maraming output voltages, na maaaring positibo o negatibo.
Ang pangunahing disenyo ng SMPS flyback transformer kapag ang switch ay naka-ON at OFF ay ipinapakita sa ibaba. Ginagamit din ito bilang isang nakahiwalay na power converter. Ang flyback transpormer na ginamit sa disenyo ay naglalaman ng pangunahin at pangalawang paikot-ikot, pinaghiwalay na electrically upang maiwasan ang pansamantalang pagkabit, mga loop ng lupa, at nagbibigay ng kakayahang umangkop.
NASA ON na ang Transformer Switch
Ang paggamit ng SMPS flyback na disenyo ng transpormer ay may kalamangan kaysa sa maginoo na disenyo ng transpormer. Dito ang daloy ay hindi dumadaloy sa pamamagitan ng pangunahin at pangalawang paikot-ikot nang sabay sapagkat ang yugto ng paikot-ikot ay nababaligtad tulad ng ipinakita sa nasa itaas na pigura.
NAKA-OFF ang Transformer Switch
Iniimbak nito ang enerhiya sa anyo ng magnetikong patlang sa pangunahing paikot-ikot para sa isang tiyak na tagal ng oras at paglilipat sa pangunahing paikot-ikot. Ang maximum na boltahe ng pag-load ng output, mga saklaw ng operating, saklaw ng pag-input at output boltahe, kakayahan sa paghahatid ng kuryente, at ang mga katangian ng flyback cycle ay ang mahalagang mga parameter sa disenyo ng SMPS flyback transformer.
Mga Aplikasyon
Ang mga aplikasyon ng flyback converter ay,
- Ginamit sa mga telebisyon, at mga PC na may mababang lakas na hanggang sa 250W
- Ginamit nang Stand sa pamamagitan ng mga power supply sa mga electronic na PC (mababang mode ng switch ng kuryente)
- Ginamit sa mga mobile phone at mobile charger
- Ginamit sa mga supply ng mataas na boltahe tulad ng telebisyon, CRT, Laser, flashlight, at mga aparato ng kopya, atbp.
- Ginamit sa maraming mga power supply na input-output
- Ginamit sa nakahiwalay na mga circuit ng drive ng gate.
Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang ideya ng flyback converter - Disenyo, prinsipyo ng pagtatrabaho, operasyon, topolohiya, disenyo ng SMPS flyback transformer, topology, disenyo ng topology ng SMPS, at mga application. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ”Ano ang mga pakinabang ng flyback converter? '
