Flyback-omformeren er designet som strømforsyningen for brytermodus fra de siste 70 årene for å utføre enhver form for konvertering som AC til DC og DC til DC. Utformingen av flyback ga fordelen å utvikle fjernsynet for kommunikasjon i de tidlige 1930-40-årene. Den bruker et ikke-lineært bytteforsyningskonsept. De flyback transformator lagrer magnetisk energi og fungerer som en spole sammenlignet med et ikke-flyback design. Denne artikkelen handler om flyback-omformeren som fungerer og dens topologi.
Hva er en Flyback Converter?
Flyback-omformere er definert som effektomformere, som konverterer AC til DC med galvanisk isolasjon mellom inngangene og utgangene. Den lagrer energien når strømmen strømmer gjennom kretsen og frigjør energien når strømmen fjernes. Den brukte en gjensidig koblet induktor og fungerer som en isolert koblingsomformer for trinnvis ned- eller oppstramningstransformatorer.
Den kan kontrollere og regulere flere utgangsspenninger med et bredt spekter av inngangsspenninger. De komponenter kreves for å designe en flyback-omformer er noen få sammenlignet med andre strømforsyningskretser i svitsjemodus. Ordet flyback er referert til som på / av-handlingen til bryteren som brukes i designet.
Flyback Converter Design
Flyback converter-designen er veldig enkel og inneholder elektriske komponenter som en flyback-transformator, bryter, likeretter, filter og en kontrollenhet for å drive bryteren og oppnå regulering.
Bryteren brukes til å PÅ og AV primærkretsen, som kan magnetisere eller demagnetisere transformatoren. PWM-signalet fra kontrolleren styrer driften av bryteren. I de fleste av flyback-transformatordesignene brukes FET eller MOSFET eller en grunnleggende transistor som bryter.
Flyback Converter Design
Retter likeretter spenningen til sekundærviklingen for å få pulserende DC-utgang og kobler fra belastningen fra sekundærviklingen til transformatoren. Kondensatoren filtrerer likeretterens utgangsspenning og øker DC-utgangsnivået i henhold til ønsket applikasjon.
Flyback-transformatoren brukes som en induktor for å lagre den magnetiske energien. Den er designet som en to koblet spole, som fungerer som primær og sekundær vikling. Den fungerer ved høye frekvenser på nesten 50 KHz.
Designberegninger
Det er nødvendig å vurdere flyback converter design beregninger av svingforholdet, driftssyklus og strømmen av primær- og sekundærviklinger. Fordi svingforholdet kan påvirke strømmen som strømmer gjennom primær- og sekundærviklingen og også driftssyklusen. Når svingforholdet er høyt, blir også driftssyklusen høy, og strømmen som går gjennom primær- og sekundærviklingen avtar.
Ettersom transformatoren som brukes i kretsen er en tilpasset type, er det ikke mulig å få en perfekt transformator med et svingforhold i disse dager. Derfor, ved å velge transformatoren med ønsket rangering og nærmere de nødvendige klassifiseringene, kan det kompensere for forskjellen i spenning og utgang.
De andre parametrene som kjernemateriale, effekten av luftspalten og polarisering bør vurderes av ingeniørene.
Flyback-omformerens designberegninger ved å vurdere bryterposisjonen er diskutert nedenfor.
Når bryteren er PÅ
Vin - VL - Vs = 0
I ideell tilstand, Vs = 0 (spenningsfall)
Deretter Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Siden VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
Ved å bruke integrasjon på begge sider får vi,
Strøm ved primærviklingen er
Ipri = (Vin. / Lp) Ton
Den totale energien lagret i primærviklingen er,
Epri = ½ IpritoX Lp
Hvor Vin = inngangsspenning
Lp = induktans av primærviklingen eller primærinduktansen.
Ton = periode når bryteren er slått PÅ
Når bryteren er AV
VL (sekundær) - VD - Hvelv = 0
Diodespenningsfallet vil være null i en ideell 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 å bruke integrasjon får vi
Isec = (Vsec / Ls) (T - Ton)
Den totale overførte energien uttrykkes som
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - Tone)]to. Ls
Hvor Vsec = spenning i sekundærviklingen = total utgangsspenning ved belastningen
Ls = induktans for sekundærviklingen
T = pwm signalperiode
Ton = slå på tid
Drift av Flyback Converter / Working Principle
Driften av flyback-omformeren kan forstås fra diagrammet ovenfor. Arbeidsprinsippet er basert på SMPS-modus (switch mode power supply).
Når bryteren er i PÅ-stilling, er det ingen energioverføring mellom inngangen og lasten. Den totale energien lagres i kretsens primære vikling. Her dreneres spenningen Vd = 0 og strømmen Ip passerer gjennom primærviklingen. Energien lagres i form av transformatorens magnetiske induktans, og strømmen øker med tiden lineært. Deretter blir dioden forspent og ingen strøm strømmer til sekundærviklingen til transformatoren, og den totale energien lagres i kondensatoren som brukes ved utgangen.
Når bryteren er i AV-posisjon, overføres energien til belastningen ved å endre polariteten til transformatorviklingene på grunn av magnetfeltet, og likeretterkretsen begynner å rette spenningen. Den totale energien i kjernen vil bli overført til lasten vil bli rettet opp og prosessen vil fortsette til energien i kjernen er oppbrukt eller til bryteren er slått PÅ.
Flyback Converter Topology
Flyback-omformertopologien er tilpasningsdyktig, fleksibel, enkel, mest brukt SMPS (switch mode power supply) design med gode ytelsesegenskaper som gir en fordel for mange applikasjoner.
Ytelsesegenskapene til flyback-omformertopologien er vist nedenfor.
Flyback-topologi
Ovennevnte bølgeformer viser de plutselige overgangene og reverseringsstrømmene til den primære og sekundære viklingen av tilbakeslagstransformatoren. Utgangsspenningen vil bli regulert ved å justere på / av-handlingene til driftssyklusen til primærviklingen. Vi kan isolere inngang og utgang ved å bruke tilbakemeldingen, eller ved å bruke en ekstra vikling på transformatoren
Flyback Topology SMPS
SMPS-diagrammer for flyback-topologi er vist nedenfor.
Flyback topologi SMPS-design krever mindre nei. Av komponenter for et gitt kraftområde sammenlignet med andre SMPS-topologier. Den kan fungere for en gitt AC- eller DC-kilde. Hvis inngangen er hentet fra vekselstrømskilden, vil utgangsspenningen bli fullstendig utbedret. Her brukes MOSFET som en SMPS.
Driften av SMPS flyback-topologi er helt basert på bryterens posisjon, dvs. MOSFET.
Flyback Topology SMPS
Den kan fungere i kontinuerlig eller utgått modus basert på bryterens posisjon eller FET. I den utgåtte modellen blir strømmen i sekundærviklingen null før bryteren slås PÅ. I kontinuerlig modus blir ikke strømmen i sekundæren null.
Når bryteren er slått AV, strømmer energien som er lagret i transformatorens lekkasjeinduktans gjennom primærviklingen og absorberes av inngangsklemmekretsen eller snubberkretsen. Rollen til snubberkretsen er å beskytte bryteren mot høy induktiv spenning. Det vil være strømavbrudd under PÅ og AV-overgangene til bryteren.
SMPS Flyback Transformer Design
SMPS flyback transformator-design er mer populær enn vanlig strømforsyningsdesign på grunn av lave kostnader, effektivitet og enkel design. Den isolerer transformatorens primære og sekundære vikling for gitte flere innganger og gir flere utgangsspenninger, som kan være positive eller negative.
Den grunnleggende SMPS flyback transformator design når bryteren er slått PÅ og AV vises nedenfor. Den brukes også som en isolert strømomformer. Flyback-transformatoren som brukes i designet inneholder primær og sekundær vikling, atskilt elektrisk for å unngå forbigående kobling, bakkesløyfe og gir fleksibilitet.
Transformatorbryteren er PÅ
Bruken av SMPS flyback transformator design har en fordel i forhold til konvensjonell transformator design. Her strømmer ikke strømmen gjennom primær- og sekundærviklingen samtidig fordi viklingsfasen blir reversert som vist i figuren ovenfor.
Transformatorbryteren er AV
Den lagrer energien i form av magnetfeltet i primærviklingen i en viss tid og overføres til primærviklingen. Maksimal utgangsspenning, driftsområder, inngangs- og utgangsspenningsområder, evne til å levere strøm og egenskapene til tilbakeslagssykluser er de viktige parametrene i SMPS-tilbakeslagstransformatordesignet.
applikasjoner
De flyback converter applikasjoner er,
- Brukes i TV-apparater og PCer med lav effekt på opptil 250 W.
- Brukes i standby-strømforsyninger i elektroniske PCer (modus for lavt strømbryter)
- Brukes i mobiltelefoner og mobilladere
- Brukes i høyspenningsforsyninger som TV, CRT, lasere, lommelykter og kopienheter, etc.
- Brukes i strømforsyninger med flere innganger
- Brukes i isolerte portdrivkretser.
Dermed handler dette om en oversikt over flyback-omformeren - design, arbeidsprinsipp, drift, topologi, SMPS flyback transformator design, topologi, SMPS topologi design og applikasjoner. Her er et spørsmål til deg, ”Hva er fordelene med flyback converter? “
