Pagrindiniai „flyback“ perjungiamojo maitinimo principai ir darbo metodai
Pagrindiniai principai ir darbo metodai
Fundamentalus
Kai įjungiamas tranzistorius Trton, transformatoriaus pirminis Np turi srovę Ip ir jame kaupia energiją (E=LpIp/2). Kadangi Np ir Ns turi priešingą poliškumą, šiuo metu diodas D yra atvirkščiai pakreiptas ir išjungiamas, o energija neperduodama į apkrovą. Perjungiant Troff, pagal Lenco dėsnį: (e=-N△Φ/△T), transformatoriaus pirminė apvija generuos atvirkštinį potencialą. Šiuo metu diodas D yra laidus į priekį, o apkrova teka srovė IL. „Flyback“ keitiklio pastovios būsenos bangos forma
Laidumo laiko tonų dydis lems Ip ir Vce amplitudę:
Vcemax=VIN/1-Dmaks
VIN: įėjimo nuolatinė įtampa; Dmax: maksimalus darbo ciklas
Dmaks{0}}t/T
Matyti, kad norint gauti žemą kolektoriaus įtampą, Dmax turi būti žema, tai yra Dmax<0.5. In practical applications, Dmax=0.4 is usually taken to limit Vcemax≦2.2VIN.
Kolektoriaus darbinė srovė Ie perjungiant vamzdį Tron, ty pirminė didžiausia srovė Ip yra: Ic=Ip=IL/n. Kadangi IL=Io, kai Io yra pastovus, posūkių santykis n lemia Ic dydį, aukščiau pateikta formulė išvesta remiantis galios taupymo principu, o pirminių ir antrinių amperų apsisukimų skaičius yra lygus. į NpIp=NsIs. Ip taip pat gali būti išreikštas tokiu būdu:
Ic=Ip=2po/(η*VIN*Dmax)η: keitiklio efektyvumas
Formulė gaunama taip:
Išėjimo galia: po=LIp2η/2T
Įvesties įtampa: VIN=Ldi/dt, darant prielaidą, kad di=Ip ir 1/dt=f/Dmax, tada:
VIN=LIpf/Dmax arba Lp=VIN*Dmax/Ipf
Tada po gali būti išreikštas taip:
po=ηVINfDmaxIp2/2fIp=1/2ηVINDmaxIp
∴Ip=2po/ηVINDmax
Aukščiau pateiktoje formulėje:
VIN: minimali nuolatinės srovės įvesties įtampa (V)
Dmax: didžiausias laidumo darbo ciklas
Lp: transformatoriaus pirminis induktyvumas (mH)
Ip: transformatoriaus pirminės pusės didžiausia srovė (A)
f: konversijos dažnis (KHZ)
Darbo būdas
Flyback transformatoriai paprastai veikia dviem režimais:
1. Induktoriaus srovės nepertraukiamo režimo DCM (DiscontinuousInductorCurrentMode) arba "visiškas energijos konvertavimas": visa transformatoriuje sukaupta energija tonomis perduodama išėjimui per grįžtamąjį laikotarpį (toff).
2. Induktoriaus srovės nuolatinis režimas CCM (ContinuousInductorCurrentMode) arba "neužbaigta energijos konversija": dalis transformatoriuje sukauptos energijos išsaugoma išjungimo pabaigoje iki kito tonų ciklo pradžios.
DCM ir CCM labai skiriasi mažų signalų perdavimo funkcijomis. Jų bangos formos parodytos 3 paveiksle. Tiesą sakant, kai keitiklio įėjimo įtampa VIN kinta dideliame diapazone arba apkrovos srovė IL kinta dideliame diapazone When , ji turi apimti du darbo režimus. Todėl „flyback“ keitiklis turi stabiliai veikti DCM/CCM. Tačiau suprojektuoti yra sunkiau. Paprastai kaip projektavimo pagrindą galime naudoti DCM / CCM kritinę būseną. Sujungtas su dabartinio režimo valdymu pWM. Šis metodas gali veiksmingai išspręsti įvairias DCM problemas, tačiau jis nepašalina CCM grandinės nestabilumo problemos. CCM gali būti išspręsta reguliuojant valdymo kilpos stiprinimą, kad būtų atskirta žemų dažnių juosta ir sumažintas trumpalaikis atsako greitis. Nestabilumą sukelia perdavimo funkcijos „dešinės pusės plokštumos nulis“.
DCM ir CCM labai skiriasi mažų signalų perdavimo funkcijomis.
DCM/CCM pirminės ir antrinės srovės bangos formos diagrama
Tiesą sakant, kai keitiklio įėjimo įtampa VIN kinta dideliame diapazone arba apkrovos srovė IL keičiasi dideliame diapazone, ji turi apimti du darbo režimus. Todėl „flyback“ keitikliui reikia DCM/CCM. Abu gali veikti stabiliai. Tačiau suprojektuoti yra sunkiau. Paprastai mes galime naudoti DCM / CCM kritinę būseną kaip projektavimo pagrindą ir naudoti dabartinio režimo valdymą pWM. Šis metodas gali veiksmingai išspręsti įvairias DCM problemas, tačiau CCM metu grandinėje nėra būdingos nestabilumo problemos. CCM perdavimo funkcijos „dešinės pusės plokštumos nulinio taško“ sukeltas nestabilumas gali būti išspręstas reguliuojant valdymo kilpos stiprinimą, kad būtų atskirta žemo dažnio juosta ir sumažintas trumpalaikis atsako greitis.
Stabilioje būsenoje magnetinio srauto prieaugio ΔΦ pokytis tonoje turi būti lygus pokyčiui ties „toff“, kitaip magnetinė šerdis bus prisotinta.
todėl,
ΔΦ=VINton/Np=Vs*toff/Ns
Tai yra, kiekvieno transformatoriaus pirminės apvijos posūkio voltų / sekundės vertė turi būti lygi kiekvieno antrinės apvijos apsisukimo voltų / sekundės vertei.
Palyginus DCM ir CCM srovės bangų formas 3 paveiksle, galime žinoti, kad DCM būsenos Trton periodu visa energijos perdavimo bangos forma turi didesnę pirminę smailę. Taip yra todėl, kad pirminio induktyvumo vertė Lp yra santykinai maža, todėl Ip smarkiai padidėja. Neigiamas poveikis, kurį sukelia padidėjimas, padidina apvijos nuostolius (apvijos nuostolius) ir įvesties filtro kondensatoriaus pulsacijos srovę, todėl perjungimo tranzistorius turi turėti didelė srovės galia, kad būtų galima saugiai dirbti.
CCM būsenoje pirminės pusės didžiausia srovė yra maža, tačiau perjungimo kristalas turi didelę kolektoriaus srovės vertę tonų būsenoje. Dėl to perjungimo kristalas suvartoja daug energijos. Tuo pačiu metu, norint pasiekti CCM, reikalinga didesnė transformatoriaus pirminė įtampa. Šoninio induktyvumo vertė Lp ir liekamoji energija, saugoma transformatoriaus šerdyje, reikalauja, kad transformatoriaus tūris būtų didesnis nei DCM, o kiti koeficientai yra lygūs.
Apibendrinant galima pasakyti, kad DCM ir CCM transformatorių konstrukcija iš esmės yra tokia pati, išskyrus pirminės šoninės didžiausios srovės apibrėžimą (Ip=Imax-Imin CCM).
