Flyback Converter Nasıl Tasarlanır - Kapsamlı Eğitim

Geri dönüş konfigürasyonu SMPS uygulama tasarımlarında tercih edilen topolojidir çünkü DC çıkışının giriş şebeke AC'den tam izolasyonunu garanti eder. Diğer özellikler arasında düşük üretim maliyeti, daha basit tasarım ve karmaşık olmayan uygulama yer alır. Flyback dönüştürücülerin 50 watt'tan daha düşük çıkış özellikleri içeren düşük akımlı DCM versiyonu, daha büyük yüksek akım muadillerine göre daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Aşağıdaki paragraflar aracılığıyla kapsamlı bir açıklamayla ayrıntıları öğrenelim:

Çevrimdışı Sabit Frekanslı DCM Geri Dönüş Dönüştürücüsü için Kapsamlı Tasarım Kılavuzu

Geri Dönme İşlem Modları: DCM ve CCM

Aşağıda bir geri dönüş dönüştürücünün temel şematik tasarımını görüyoruz. Bu tasarımdaki ana bölümler, birincil taraftaki transformatör, anahtarlama gücü mosfet Q1, ikincil taraf D1'deki köprü doğrultucu, a yumuşatma için filtre kondansatörü D1'den gelen çıktı ve bir IC kontrollü devre olabilecek bir PWM kontrolör kademesi.

Bu tür geri dönüş tasarımı, güç MOSFET T1'in nasıl yapılandırıldığına bağlı olarak bir CCM (sürekli iletim modu) veya DCM (Kesikli iletim modu) işlemine sahip olabilir.

Temel olarak, DCM modunda, MOSFET anahtarlama döngüleri sırasında (geri dönüş süresi olarak da adlandırılır) her kapatıldığında ikincil taraf boyunca transfer edilen birincil transformatörde depolanan tüm elektrik enerjisine sahibiz ve birincil yan akımın sıfır potansiyele ulaşmasına yol açar. T1 bir sonraki anahtarlama döngüsünde tekrar AÇIK duruma gelmeden önce.

CCM modunda, birincilde depolanan elektrik enerjisi, ikincil boyunca tamamen aktarılma veya indüklenme fırsatına sahip değildir.

Bunun nedeni, transformatör depolanan enerjisinin tamamını yüke aktarmadan önce, PWM kontrolöründen gelen sonraki anahtarlama darbelerinin her birinin T1'i AÇIK hale getirmesidir. Bu, geri dönüş akımının (ILPK ve ISEC) her bir anahtarlama döngüsü sırasında sıfır potansiyeline ulaşmasına asla izin verilmediğini gösterir.

Aşağıdaki şemadaki iki çalışma modu arasındaki farka, transformatörün birincil ve ikincil bölümlerindeki mevcut dalga formu modelleri aracılığıyla tanık olabiliriz.

Hem DCM hem de CCM modlarının, aşağıdaki tablodan öğrenilebilecek belirli avantajları vardır:

CCM ile karşılaştırıldığında DCM modu devresi, transformatörün ikincil tarafında optimum güç sağlamak için daha yüksek seviyelerde tepe akımı gerektirir. Bu da birincil tarafın daha yüksek RMS akımında derecelendirilmesini gerektirir, yani MOSFET'in belirtilen daha yüksek aralıkta derecelendirilmesi gerekir.

Tasarımın sınırlı aralıkta giriş akımı ve bileşenleri ile inşa edilmesi gerektiği durumlarda, genellikle bir CCM modu geri dönüşü seçilir, bu da tasarımın nispeten daha küçük filtre kapasitörü kullanmasına ve MOSFET ve transformatörde daha düşük iletim kaybına izin verir).

CCM, giriş voltajının daha düşük olduğu, akımın daha yüksek olduğu (6 amperin üzerinde), üzerinde çalışacak şekilde derecelendirilebilecek tasarımlar için uygun hale gelir. 50 watt güç watt spesifikasyonunun 50 watt'tan düşük olabileceği 5V'deki çıkışlar hariç.

Yukarıdaki görüntü, geri dönüş modlarının birincil tarafındaki mevcut yanıtı ve bunların üçgen ve yamuk dalga formları arasındaki karşılık gelen ilişkiyi gösterir.

Üçgen dalga formu üzerindeki IA, MOSFET'in açma periyodunun başlangıcında sıfır olarak görülebilen minimum başlatma noktasını ve aynı zamanda birincil sargısında kalıcı olan daha yüksek bir akım tepe seviyesini gösterir. trafo CCM çalışma modu sırasında, MOSFET tekrar AÇIK konuma getirilene kadar.

IB mevcut büyüklüğün bitiş noktası olarak algılanabilirken, Mosfet anahtar AÇIK konuma getirilir (Ton aralığı).

Normalleştirilmiş akım değeri IRMS, Y ekseni üzerindeki K faktörünün (IA / IB) fonksiyonu olarak görülebilir.

Bu, dirençli kayıpların düz bir üst dalga formuna sahip yamuk bir dalga formuna referansla çeşitli dalga şekli için hesaplanması gerektiğinde çarpan olarak kullanılabilir.

Bu aynı zamanda, transformatör sargısının ve transistörlerin veya diyotların bir akım dalga biçimi işlevi olarak ekstra kaçınılmaz DC iletim kayıplarını gösterir. Tasarımcı, bu tavsiyeleri kullanarak, bu kadar iyi hesaplanmış dönüştürücü tasarımıyla% 10 ila 15 kadar iyi iletim kayıplarını önleyebilecektir.

Yukarıdaki kriterlerin dikkate alınması, yüksek RMS akımlarını işlemek üzere tasarlanmış uygulamalar için önemli hale gelebilir ve temel özellikler olarak optimum bir verimlilik talep edebilir.

Ekstra bakır kayıplarını ortadan kaldırmak mümkün olabilir, ancak bu zorlu bir talep olabilir. Çekirdek boyutu sadece temel özelliklerin çok önemli hale geldiği durumların aksine, temel daha büyük sarım penceresi alanını barındırmak için.

Şimdiye kadar anladığımız gibi, bir DCM çalışma modu, daha düşük boyutlu bir transformatörün kullanılmasını sağlar, daha büyük geçici tepkiye sahiptir ve minimum anahtarlama kaybı ile çalışır.

Bu nedenle, bu mod, nispeten daha düşük amper gereksinimleri olan daha yüksek çıkış voltajları için belirtilen geri dönüş devreleri için şiddetle tavsiye edilir.

CCM modlarının yanı sıra DCM ile çalışacak bir geri dönüş dönüştürücü tasarlamak mümkün olsa da, DCM'den CCM moduna geçiş sırasında bu kaydırma fonksiyonunun 2 kutuplu bir çalışmaya dönüşerek düşük seviyeye neden olduğu unutulmamalıdır. dönüştürücü için empedans.

Bu durum, çeşitli döngü (geri besleme) ve iç akım döngü sistemine göre eğim telafisi dahil olmak üzere ek tasarım stratejilerinin dahil edilmesini gerekli kılar. Pratik olarak bu, dönüştürücünün öncelikle bir CCM modu için tasarlandığından, ancak çıkışta daha hafif yükler kullanıldığında DCM moduyla çalışabildiğinden emin olmamız gerektiği anlamına gelir.

Gelişmiş transformatör modellerini kullanarak bir CCM dönüştürücüsünü daha temiz ve daha hafif yük regülasyonu ile ve ayrıca kademeli bir boşluk transformatörü aracılığıyla geniş bir yük aralığı üzerinde yüksek çapraz regülasyon yoluyla geliştirmenin mümkün olabileceğini bilmek ilginç olabilir.

Bu gibi durumlarda, başlangıçta yüksek endüktansı indüklemek ve ayrıca daha hafif yüklerle CCM çalışmasını sağlamak için bir yalıtım bandı veya kağıt gibi harici bir eleman eklenerek küçük bir çekirdek boşluğu güçlendirilir. Bunu daha sonraki makalelerimde ayrıntılı olarak tartışacağız.

Böylesine çok yönlü DCM modu özelliklerine sahip olan bu, sorunsuz, verimli ve düşük güçlü bir SMPS'nin tasarlanması gerektiğinde popüler seçim haline gelir.

Aşağıda, DCM modu geri dönüş dönüştürücüsünün nasıl tasarlanacağına ilişkin talimatları adım adım öğreneceğiz.

DCM Geri Dönüş Tasarım Denklemleri ve Sıralı Karar Gereksinimleri

Aşama 1:
Tasarım gereksinimlerinizi değerlendirin ve tahmin edin. Herşey SMPS tasarımı sistem özelliklerini değerlendirerek ve belirleyerek başlamalıdır. Aşağıdaki parametreleri tanımlamanız ve tahsis etmeniz gerekecektir:

Verimlilik parametresinin önce karar verilmesi gereken çok önemli olduğunu biliyoruz, en kolay yol, tasarımınız düşük maliyetli bir tasarım olsa bile% 75 ila% 80 arasında bir hedef belirlemektir. Anahtarlama frekansı şu şekilde gösterilir:

En iyi trafo boyutu ve anahtarlama ve EMI nedeniyle oluşan kayıpları elde ederken genellikle Fsw'den ödün verilmesi gerekir. Bu, en az 150 kHz'nin altında bir anahtarlama frekansına karar vermenin gerekebileceği anlamına gelir. Tipik olarak bu, 50 kHz ve 100 kHz aralığı arasından seçilebilir.

Ayrıca, tasarım için birden fazla çıkışın dahil edilmesi gerektiğinde, maksimum güç değeri Pout'un iki çıkışın birleşik değeri olarak ayarlanması gerekecektir.

Yakın zamana kadar en popüler geleneksel SMPS tasarımlarının mosfet ve PWM anahtarlama denetleyicisi PCB düzeni üzerinde birbirine entegre edilmiş iki farklı izole aşama olarak, ancak günümüzde modern SMPS ünitelerinde bu iki aşama tek bir paketin içine gömülü olarak bulunabilir ve tekli IC'ler olarak üretilebilir.

Esas olarak, bir geri dönüş SMPS dönüştürücü tasarlarken tipik olarak dikkate alınan parametreler şunlardır: 1) Uygulama veya yük özellikleri, 2) Maliyet 3) Bekleme gücü ve 4) Ek koruma özellikleri.

Gömülü IC'ler kullanıldığında, optimum bir geri dönüş dönüştürücüsünün tasarlanması için yalnızca transformatör ve birkaç harici pasif bileşenin hesaplanmasını gerektirdiğinden işler çok daha kolay hale gelir.

Bir flaback SMPS tasarlamak için gerekli hesaplamalarla ilgili ayrıntılara girelim.

Giriş Kapasitör Cin ve Giriş DC Gerilim Aralığını Hesaplama

Giriş voltajına ve güç özelliklerine bağlı olarak, aynı zamanda bir DC bağlantı kondansatörü olarak da anılan Cin'i seçmek için standart kural aşağıdaki açıklamalardan öğrenilebilir:

Geniş bir çalışma aralığı sağlamak için, bu bileşen için iyi bir kalite aralığına sahip olmanızı sağlayacak bir DC bağlantı kondansatörü için watt başına 2uF veya daha yüksek bir değer seçilebilir.

Daha sonra, aşağıdaki çözülerek elde edilebilecek minimum DC giriş voltajını belirlemek gerekebilir:

Deşarjın, kabaca 0.2 civarında olabilen DC bara kapasitörünün görev oranı haline geldiği yerde

Yukarıdaki şekilde DC bara kapasitör voltajını görselleştirebiliriz. Gösterildiği gibi, giriş voltajı maksimum çıkış gücü ve minimum giriş AC voltajı sırasında yükselirken maksimum DC giriş voltajı minimum giriş gücü (yük yokluğu) ve maksimum giriş AC voltajı sırasında yükselir.

Yüksüz durumda, kondansatörün AC giriş voltajının tepe seviyesinde şarj olduğu maksimum bir DC giriş voltajı görebiliyoruz ve bu değerler aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:

Aşama 3:

Geri tepme kaynaklı gerilim VR ve MOSFET VDS üzerindeki maksimum gerilim geriliminin değerlendirilmesi. Geri dönüş kaynaklı voltaj VR, mosfet Q1 KAPALI durumdayken transformatörün birincil tarafında indüklenen voltaj olarak anlaşılabilir.

Yukarıdaki işlev, mosfet'in maksimum VDS derecesini etkiler ve bu, aşağıdaki denklem çözülerek doğrulanabilir ve tanımlanabilir:

Nerede, Vspike, trafo kaçak endüktansı nedeniyle oluşan voltaj yükselmesidir.

Başlangıç ​​olarak, VDSmax'tan% 30'luk bir Vspike alınabilir.

Aşağıdaki liste bize 650V ila 800V dereceli bir MOSFET için ne kadar yansıtılan voltajın veya indüklenen voltajın önerilebileceğini ve beklenen geniş bir giriş voltajı aralığı için 100V'den daha düşük bir başlangıç ​​sınır değerine sahip VR'ye sahip olduğunu gösterir.

Doğru VR'yi seçmek, ikincil redresör üzerindeki voltaj gerilimi seviyesi ile birincil taraf mosfet spesifikasyonları arasında bir pazarlık olabilir.

VR, artan bir dönüş oranı ile çok yüksek seçilirse, daha büyük bir VDSmax'a neden olur, ancak ikincil yan diyotta daha düşük bir voltaj gerilimi seviyesi ortaya çıkar.

Ve eğer VR daha küçük bir dönüş oranıyla çok küçük seçilirse, VDSmax'ın daha küçük olmasına neden olur, ancak ikincil diyot üzerindeki gerilim seviyesinde bir artışa neden olur.

Daha büyük bir birincil yan VDSmax, yalnızca ikincil yan diyotta daha düşük gerilim seviyesi ve birincil akımda azalma sağlamakla kalmaz, aynı zamanda uygun maliyetli bir tasarımın uygulanmasına da izin verir.

DCM Modu ile Flyback

Vreflected ve Vinmin'e bağlı olarak Dmax nasıl hesaplanır

VDCmin anlarında maksimum görev döngüsü beklenebilir. Bu durum için transformatörü DCM ve CCM'nin eşikleri boyunca tasarlayabiliriz. Bu durumda görev döngüsü şu şekilde sunulabilir:

Adım4:

Birincil Endüktans Akımı Nasıl Hesaplanır

Bu adımda birincil endüktansı ve birincil tepe akımını hesaplayacağız.

Aşağıdaki formüller birincil tepe akımını belirlemek için kullanılabilir:

Yukarıdakilere ulaşıldığında, maksimum görev döngüsü sınırları içinde aşağıdaki formülü kullanarak devam edebilir ve birincil endüktansı hesaplayabiliriz.

Geri dönüş konusunda dikkatli olunmalı, herhangi bir aşırı yükleme koşulundan dolayı CCM moduna girmemelidir ve bu maksimum güç özelliği için Denklem # 5'te Poutmax hesaplanırken dikkate alınmalıdır. Bahsedilen durum, endüktansın Lprimax değerinin üzerine çıkması durumunda da ortaya çıkabilir, bu nedenle bunları bir yere not edin.

Adım 5 :

Optimal Çekirdek Sınıfı ve Boyutu Nasıl Seçilir:

İlk kez bir geri dönüş tasarlıyorsanız, doğru temel teknik özellikleri ve yapıyı seçerken oldukça korkutucu görünebilir. Bu, dikkate alınması gereken önemli sayıda faktör ve değişken içerebileceğinden. Önemli olabilecek bunlardan birkaçı çekirdek geometrisi (ör. EE çekirdek / RM çekirdek / PQ çekirdek vb.), Çekirdek boyut (ör. EE19, RM8 PQ20 vb.) Ve çekirdek malzemedir (ör. 3C96. TP4, 3F3 vb).

Yukarıdaki özelliklere nasıl devam edeceğiniz konusunda bilginiz yoksa, bu soruna karşı koymanın etkili bir yolu şuna başvurmak olabilir. standart çekirdek seçim kılavuzu Çekirdek üreticisi tarafından ya da çıkış gücüne göre 65kHz DCM geri dönüşü tasarlarken standart çekirdek boyutlarını kabaca veren aşağıdaki tabloya da yardım edebilirsiniz.

Çekirdek boyutunu seçtikten sonra, çekirdek veri sayfasına göre elde edilebilecek doğru bobini seçme zamanı gelmiştir. Bobinin pin sayısı, PCB montajı veya SMD, yatay veya dikey konumlandırma gibi ek özellikleri de tüm bunların tercih edilen tasarım olarak değerlendirilmesi gerekebilir.

Çekirdek malzeme de çok önemlidir ve frekans, manyetik akı yoğunluğu ve çekirdek kayıplarına göre seçilmelidir.

Başlangıç ​​olarak, 3F3, 3C96 veya TP4A adlı varyantları deneyebilirsiniz, mevcut ana malzeme adlarının, belirli üretime bağlı olarak aynı tipler için farklı olabileceğini unutmayın.

Minimum Birincil Dönüşler veya Sargı Nasıl Hesaplanır

Terim nerede Bmaks Çalışma maksimum akı yoğunluğunu belirtir, Lpri size birincil endüktansı anlatır, Ipri birincil tepe akımı olur, Ae ise seçilen çekirdek tipinin kesit alanını tanımlar.

Bmax'ın, çekirdek malzemenin veri sayfasında belirtildiği gibi doyma akısı yoğunluğunu (Bsat) aşmasına asla izin verilmemesi gerektiği unutulmamalıdır. Malzeme tipi ve sıcaklık gibi özelliklere bağlı olarak ferrit çekirdekler için Bsat'ta küçük farklılıklar bulabilirsiniz, ancak bunların çoğu 400mT'ye yakın bir değere sahip olacaktır.

Ayrıntılı bir referans verisi bulamazsanız, 300mT'lik bir Bmax ile gidebilirsiniz. Daha yüksek Bmax seçmek, azaltılmış birincil dönüş sayısına ve daha düşük iletime sahip olmaya yardımcı olsa da, çekirdek kaybı önemli ölçüde artabilir. Bu parametrelerin değerleri arasında optimize etmeye çalışın, böylece hem çekirdek kaybı hem de bakır kaybı kabul edilebilir sınırlar içinde tutulur.

6. Adım:

Ana ikincil çıkış (Ns) ve çeşitli yardımcı çıkışlar (Naux) için dönüş sayısı nasıl hesaplanır

Amacıyla ikincil dönüşleri belirle Önce aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilen dönüş oranını (n) bulmamız gerekir:

Np'nin birincil dönüş olduğu ve Ns'nin ikincil dönüş sayısı olduğu durumlarda, Vout çıkış voltajını belirtir ve VD bize ikincil diyot boyunca voltaj düşüşü hakkında bilgi verir.

İstenilen bir Vcc değeri için yardımcı çıkışların dönüşlerini hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılabilir:

Kontrol IC'ye ilk başlatma beslemesini sağlamak için tüm geri dönüş dönüştürücülerinde yardımcı bir sargı çok önemli hale gelir. Bu besleme VCC'si, normalde birincil taraftaki anahtar IC'ye güç sağlamak için kullanılır ve IC'nin veri sayfasında verilen değere göre sabitlenebilir. Hesaplama tam sayı olmayan bir değer veriyorsa, bu tamsayı olmayan sayının hemen üzerindeki üst tamsayı değerini kullanarak bunu yuvarlayın.

Seçilen çıkış sargısı için tel boyutu nasıl hesaplanır

Birkaç sargı için tel boyutlarını doğru bir şekilde hesaplamak için, öncelikle ayrı sargı için RMS akım spesifikasyonunu bulmamız gerekir.

Aşağıdaki formüllerle yapılabilir:

Başlangıç ​​noktası olarak, telin ölçüsünü belirlemek için Amper başına 150 ila 400 dairesel millik bir akım yoğunluğu kullanılabilir. Aşağıdaki tablo, RMS akım değerine göre 200M / A kullanılarak uygun tel ölçüsünün seçilmesine yönelik referansı gösterir. Ayrıca size telin çapını ve çeşitli süper emaye bakır teller için temel yalıtımı gösterir.

Adım 8:

Transformatörün yapımı ve Sargı tasarımı Yinelemesi dikkate alınarak

Yukarıda tartışılan transformatör parametrelerini belirlemeyi bitirdikten sonra, tel boyutunun ve dönüş sayısının hesaplanan transformatör çekirdek boyutu ve belirtilen bobine nasıl uyacağını değerlendirmek çok önemli hale gelir. Bunu en iyi şekilde elde etmek için, tel ölçüsüne ve dönüş sayısına göre çekirdek spesifikasyonunu optimize etmek için birkaç yineleme veya deneme gerekebilir.

Aşağıdaki şekil, belirli bir EE çekirdeği . Hesaplanan tel kalınlığına ve tek tek sarım için dönüş sayısına referansla, sarımın mevcut sarım alanına (w ve h) uyup uymayacağını yaklaşık olarak tahmin etmek mümkün olabilir. Sargı, dönüş sayısı, tel ölçüsü veya çekirdek boyutu dışındaki parametrelerden biri veya 1'den fazla parametre, sargı optimum şekilde oturana kadar biraz ince ayar gerektirebilir.

Sargı düzeni, çalışma performansı ve transformatörün güvenilirliği önemli ölçüde buna bağlı olduğundan çok önemlidir. Şekil 5'te gösterildiği gibi, endüktans sızıntısını sınırlandırmak için sarım için bir sandviç düzen veya yapı kullanılması tavsiye edilir.

Ayrıca, uluslararası güvenlik kurallarını karşılamak ve bunlara uymak için, tasarımın birincil ve ikincil sarım katmanları boyunca yeterli yalıtım aralığına sahip olması gerekir. Bu, aşağıdaki ilgili şekilde gösterildiği gibi, kenar-sargılı yapı kullanılarak veya üçlü yalıtımlı tel derecesine sahip ikincil bir tel kullanılarak sağlanabilir.

İkincil sargı için üçlü yalıtımlı tel kullanmak, geri dönüş SMPS tasarımlarıyla ilgili uluslararası güvenlik yasalarını hızla onaylamak için daha kolay bir seçenek haline gelir. Bununla birlikte, bu tür güçlendirilmiş teller, normal varyant ile karşılaştırıldığında biraz daha yüksek kalınlığa sahip olabilir ve bu, sargıyı daha fazla yer kaplamaya zorlar ve seçilen bobine uyum sağlamak için ilave çaba gerektirebilir.

9. Adım

Birincil Kelepçe Devresi nasıl tasarlanır

Anahtarlama sekansında, mosfet'in KAPALI dönemleri için, mosfet drenajı / kaynağı boyunca kaçak endüktansı şeklinde bir yüksek voltaj yükselmesi maruz kalır ve bu, bir çığ arızasına neden olabilir ve sonuçta mosfet'e zarar verebilir.

Buna karşı koymak için, genellikle birincil sargı boyunca bir kenetleme devresi yapılandırılır, bu da üretilen artışı anında bazı güvenli daha düşük değerlerle sınırlar.

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bu amaç için dahil edilebilecek birkaç kelepçeleme devresi tasarımı bulacaksınız.

Bunlar, RCD kelepçesi ve Diyot / Zener kelepçesidir, burada ikincisi yapılandırılması ve uygulanması ilk seçenekten çok daha kolaydır. Bu kelepçe devresinde, dalgalanma artışını sıkıştırmak için bir doğrultucu diyot ve bir TVS (geçici voltaj baskılayıcı) gibi bir yüksek voltajlı Zener diyot kombinasyonu kullanıyoruz.

İşlevi Zener diyot kaçak gerilim Zener diyotu aracılığıyla tamamen şöntlenene kadar voltaj yükselmesini etkili bir şekilde klipslemek veya sınırlamaktır. Bir diyot Zener kelepçesinin avantajı, devrenin yalnızca VR ve Vspike'ın birleşik değeri Zener diyotunun arıza spesifikasyonunu aştığında ve tersine, sivri uç Zener arızasının altında veya güvenli bir seviyenin altında olduğu sürece devreye girip kelepçelemesidir. kelepçe hiç tetiklenmeyebilir ve gereksiz güç dağılımına izin vermeyebilir.

Kenetleme Diyotu / Zener Derecesi Nasıl Seçilir

Her zaman yansıtılan gerilim VR değerinin veya varsayılan ani yükselme geriliminin iki katı olmalıdır.
Doğrultucu diyot, ultra hızlı geri kazanım veya maksimum DC bağlantı voltajından daha yüksek bir derecelendirmeye sahip schottky tipi bir diyot olmalıdır.

Alternatif RCD tipi sıkıştırma seçeneği, MOSFET’in dv / dt'sini yavaşlatma dezavantajına sahiptir. Burada, voltaj yükselmesini sınırlarken direncin direnç parametresi çok önemli hale gelir. Düşük değerli bir R kelepçe seçilirse, sivri uç korumasını iyileştirir, ancak dağıtımı ve atık enerjiyi artırabilir. Tersine, daha yüksek bir Rclamp seçilirse, bu dağıtımı en aza indirmeye yardımcı olur, ancak bu kadar etkili olmayabilir. sivri uçları bastırmak .

Yukarıdaki şekle atıfta bulunarak, VR = Vspike sağlamak için aşağıdaki formül kullanılabilir

Lleak, transformatörün endüktansını ifade ettiğinde ve ikincil sargı boyunca bir kısa devre yaparak bulunabildiğinde veya alternatif olarak, birincil endüktans değerinin% 2 ila 4'ü uygulanarak bir başparmak değeri kuralı dahil edilebilir.

Bu durumda, kapasitör Kelepçesi büyük ölçüde büyük olmalıdır ve kaçak enerjinin soğurma periyodu sırasında voltajdaki bir artışı engeller.

Cclamp değeri 100pF ila 4.7nF arasında seçilebilir, bu kapasitörün içinde depolanan enerji eacj anahtarlama döngüsü sırasında Rclamp tarafından hızlı bir şekilde boşaltılır ve yenilenir.

Adım 10

Çıkış Doğrultucu Diyot Nasıl Seçilir

Bu, yukarıda gösterilen formül kullanılarak hesaplanabilir.

Teknik özellikleri, diyotun maksimum ters voltajı veya VRRM'si VRV diyotundan% 30'dan az olmayacak şekilde seçtiğinizden ve ayrıca IF veya çığ ileri akım spesifikasyonunun IsecRMS'den minimum% 50 daha büyük olduğundan emin olun. İletim kayıplarını en aza indirmek için tercihen bir schottky diyot seçin.

Bir DCM devresiyle, Geri tepme tepe akımı yüksek olabilir, bu nedenle, istenen verimlilik seviyesine göre daha düşük bir ileri gerilime ve nispeten daha yüksek bir akım özelliklerine sahip bir diyot seçmeyi deneyin.

Adım 11

Çıkış Kapasitör Değeri Nasıl Seçilir

Bir doğru hesaplanmış çıkış kondansatörü Bir geri dönüş tasarlarken son derece önemli olabilir, çünkü geri dönüş topolojisinde, diyot ve kapasitör arasında depolanan endüktif enerji mevcut değildir, bu da kapasitör değerinin 3 önemli kriter dikkate alınarak hesaplanması gerektiği anlamına gelir:

1) Kapasite
2) ESR
3) RMS akımı

Olası minimum değer, maksimum kabul edilebilir tepeden tepeye çıkış dalgalanma voltajının işlevine bağlı olarak belirlenebilir ve aşağıdaki formülle belirlenebilir:

Ncp, görevi belirtilen maksimum ve minimum değerlerden kontrol etmek için kontrol geri beslemesinin gerektirdiği birincil yan saat darbelerinin sayısını belirtir. Bu tipik olarak yaklaşık 10 ila 20 anahtarlama döngüsü gerektirebilir.
Iout, maksimum çıkış akımını ifade eder (Iout = Poutmax / Vout).

Çıkış kapasitörünün maksimum RMS değerini belirlemek için aşağıdaki formülü kullanın:

Geri dönüşün belirli bir yüksek anahtarlama frekansı için, transformatörün ikincil tarafından gelen maksimum tepe akımı, çıkış kapasitörünün eşdeğer ESR'si boyunca empoze edilen karşılık gelen yüksek bir dalgalanma voltajı oluşturacaktır. Bunu göz önünde bulundurarak, kapasitörün ESRmax değerinin, kapasitörün belirtilen kabul edilebilir dalgalanma akımı kapasitesini aşmaması sağlanmalıdır.

Nihai tasarım, temel olarak, seçilen çıkış voltajının gerçek oranına ve geri dönüş akımına bağlı olarak, kapasitörün istenen voltaj derecelendirmesini ve dalgalanma akımı kapasitesini içerebilir.

Emin olun ESR değeri tipik olarak 10 kHz ila 100 kHz arasında olduğu varsayılabilen 1 kHz'den daha yüksek frekansa dayalı olarak veri sayfasından belirlenir.

Düşük ESR özellikli tek bir kapasitörün çıkış dalgalanmasını kontrol etmek için yeterli olabileceğine dikkat etmek ilginç olacaktır. Daha yüksek tepe akımları için küçük bir LC filtresi eklemeyi deneyebilirsiniz, özellikle geri dönüş, çıkışta oldukça iyi bir dalgalanma voltajı kontrolünü garanti edebilecek bir DCM modu ile çalışmak üzere tasarlanmışsa.

Adım 1/2

Diğer Önemli Hususlar:

A) Birincil taraf Köprü doğrultucu için Gerilim ve Akım derecesi Nasıl Seçilir.

Yukarıdaki denklem aracılığıyla yapılabilir.

Bu formülde PF, güç faktörü anlamına gelir güç kaynağının uygun bir referansa ulaşılamaz hale gelmesi durumunda 0,5 uygulayabiliriz. Köprü doğrultucu için diyotları veya IACRMS'den 2 kat daha fazla ileri amper derecesine sahip modülü seçin. Voltaj değeri için, maksimum 400V AC giriş özelliği için 600V'de seçilebilir.

B) Akım Algılama Direnci (Rsense) Nasıl Seçilir:

Aşağıdaki denklem ile hesaplanabilir. Algılama direnci Rsense, geri dönüşün çıkışındaki maksimum gücü yorumlamak için dahil edilmiştir. Vcsth değeri, denetleyici IC veri sayfasına başvurarak belirlenebilir, Ip (maks.) Birincil akımı belirtir.

C) Kapasitörün VCC'sini Seçme:

Bir optimal kapasitans değeri giriş kapasitörünün uygun bir başlangıç ​​periyodu sağlaması için çok önemlidir. Tipik olarak 22uF ila 47uF arasındaki herhangi bir değer işi iyi yapar. Bununla birlikte, eğer bu çok daha düşük seçilirse, Vcc dönüştürücü tarafından geliştirilmeden önce, denetleyici IC üzerinde bir 'düşük voltaj kilitlenmesi' tetiklenmesine neden olabilir. Aksine, daha büyük bir kapasitans değeri, dönüştürücünün başlatma süresinin istenmeyen bir gecikmesine neden olabilir.

Ek olarak, bu kapasitörün en iyi kalitede olduğundan, çok iyi ESR ve dalgalanma akımı özelliklerine sahip olduğundan emin olun. kapasitör özellikleri . Yukarıda tartışılan kondansatöre paralel ve kontrolör IC’nin Vcc / toprak pin çıkışlarına mümkün olduğunca yakın, 100nF düzeyinde başka bir küçük değerli kondansatörün bağlanması şiddetle önerilir.

D) Geri Bildirim Döngüsünün Yapılandırılması:

Geri besleme döngüsü telafisi, salınım oluşumunu durdurmak için önemli hale gelir. Güç katında 'sağ yarım düzlem sıfır' olmaması ve dolayısıyla herhangi bir telafi gerekmemesi nedeniyle, DCM modu geri dönüşü için yapılandırma döngü kompanzasyonu bir CCM'den daha basit olabilir.

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, basit bir RC (Rcomp, Ccomp) çoğunlukla döngü boyunca iyi stabiliteyi korumak için yeterli hale gelir. Genel olarak, Rcomp değeri 1K ve 20K arasında herhangi bir şekilde seçilebilirken, Ccomp 100nF ve 470pF aralığında olabilir.

Bu, bir geri dönüş dönüştürücünün nasıl tasarlanıp hesaplanacağına ilişkin ayrıntılı tartışmamızı sonlandırıyor, herhangi bir öneriniz veya sorunuz varsa, bunları aşağıdaki yorum kutusuna koyabilirsiniz, sorularınız en kısa sürede yanıtlanacaktır.

Nezaket: Infineon