Geri dönüş dönüştürücü, AC'den DC'ye ve DC'den DC'ye gibi her türlü dönüşümü gerçekleştirmek için son 70 yıldaki anahtar modlu güç kaynağı gibi tasarlanmıştır. Geri dönüş tasarımı, ilk 1930'lardan 1940'lara kadar televizyonu iletişim için geliştirme avantajı sağladı. Doğrusal olmayan anahtarlama besleme konsepti kullanır. geri dönüş trafosu manyetik enerjiyi depolar ve bir bobin geri dönüş olmayan bir tasarımla karşılaştırıldığında. Bu makale tamamen geri dönüş dönüştürücünün çalışması ve topolojisi hakkındadır.
Flyback Converter nedir?
Flyback dönüştürücüler, girişler ve çıkışlar arasında galvanik izolasyonla AC'yi DC'ye dönüştüren güç dönüştürücüleri olarak tanımlanır. Akım devreden geçtiğinde enerjiyi depolar ve güç kesildiğinde enerjiyi serbest bırakır. Karşılıklı olarak bağlanmış bir indüktör kullandı ve düşürücü veya yükseltici voltaj transformatörleri için izole bir anahtarlama dönüştürücü görevi görür.
Çok çeşitli giriş voltajları ile çoklu çıkış voltajlarını kontrol edebilir ve düzenleyebilir. bileşenleri geri dönüş dönüştürücü tasarlamak için gerekli olan, diğer anahtarlamalı güç kaynağı devreleriyle karşılaştırıldığında birkaç tanedir. Geri dönüş kelimesi, tasarımda kullanılan anahtarın açma / kapama işlemi olarak adlandırılır.
Flyback Dönüştürücü Tasarımı
Geri dönüş dönüştürücü tasarımı çok basittir ve şunları içerir: elektrik parçaları bir geri dönüş transformatörü, anahtar, doğrultucu, filtre ve anahtarı çalıştırmak ve düzenlemeye ulaşmak için bir kontrol cihazı gibi.
Anahtar, transformatörü mıknatıslayabilen veya manyetikliğini giderebilen birincil devreyi AÇMAK ve KAPATMAK için kullanılır. Kontrolörden gelen PWM sinyali, anahtarın çalışmasını kontrol eder. Geri dönüş trafo tasarımlarının çoğunda, anahtar olarak FET veya MOSFET veya temel bir transistör kullanılır.
Flyback Dönüştürücü Tasarımı
Doğrultucu, darbeli DC çıkışı elde etmek için sekonder sargının voltajını düzeltir ve yükü transformatörün sekonder sargısından ayırır. Kondansatör, doğrultucu çıkış voltajını filtreler ve istenen uygulamaya göre DC çıkış seviyesini artırır.
Geri dönüş transformatörü, manyetik enerjiyi depolamak için bir indüktör olarak kullanılır. Birincil ve ikincil sargı görevi gören iki bağlı bir indüktör olarak tasarlanmıştır. Yaklaşık 50KHz'lik yüksek frekanslarda çalışır.
Tasarım Hesaplamaları
Dikkate almak gerekir geri dönüş dönüştürücü tasarım hesaplamaları dönüş oranı, görev döngüsü ve birincil ve ikincil sargıların akımları. Çünkü dönüş oranı, birincil ve ikincil sargıdan akan akımı ve ayrıca görev döngüsünü etkileyebilir. Dönüş oranı yüksek olduğunda, görev döngüsü de yükselir ve birincil ve ikincil sargıdan geçen akım azalır.
Devrede kullanılan trafo özel bir tip olduğu için bugünlerde dönüş oranı ile mükemmel bir trafo elde etmek mümkün değil. Bu nedenle, istenen değerlere sahip ve gerekli değerlere yakın transformatörün seçilmesi, voltaj ve çıkıştaki farkı telafi edebilir.
Çekirdek malzemesi, hava boşluğunun etkisi ve polarizasyon gibi diğer parametreler mühendisler tarafından dikkate alınmalıdır.
Geri dönüş dönüştürücü tasarım hesaplamaları, anahtar konumu dikkate alınarak aşağıda tartışılmıştır.
Anahtar AÇIK olduğunda
Vin - VL - Vs = 0
İdeal durumda, Vs = 0 (voltaj düşüşü)
Sonra Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Dan beri VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
Her iki tarafa da entegrasyon uygulayarak,
Birincil sargıda akım
Ipri = (Vin. / Lp) Ton
Birincil sargıda depolanan toplam enerji,
Epri = ½ IpriikiX Lp
Vin = giriş voltajı
Lp = birincil sargının veya birincil endüktansın endüktansı.
Ton = anahtarın AÇIK konuma getirildiği dönem
Anahtar KAPALI olduğunda
VL (ikincil) - VD - Kasa = 0
Diyot voltaj düşüşü ideal durumda sıfır olacaktır
VL (ikincil) - Vout = 0
VL (ikincil) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (VL ikincil / Ls) / dt
VL ikincil = Vout olduğundan
Bu nedenle
di = Vout / Ls) X dt
Entegrasyonu uygulayarak
Isec = (Vsec / Ls) (T - Ton)
Aktarılan toplam enerji şu şekilde ifade edilir:
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - Ton)]iki. Ls
Vsec = ikincil sargıdaki voltaj = yükteki toplam çıkış voltajı
Ls = ikincil sargının endüktansı
T = pwm sinyal periyodu
Ton = AÇMA zamanı
Geri Dönüş Konvertörünün Çalışması / Çalışma Prensibi
Geri dönüş dönüştürücünün çalışması yukarıdaki diyagramdan anlaşılabilir. Çalışma prensibi, anahtar modu güç kaynağı (SMPS) moduna dayanmaktadır.
Anahtar AÇIK konumdayken, giriş ve yük arasında enerji transferi yoktur. Toplam enerji, devrenin birincil sargısında depolanacaktır. Burada boşaltma gerilimi Vd = 0 ve akım Ip birincil sargıdan geçer. Enerji, transformatörün manyetik indüktansı şeklinde depolanır ve akım doğrusal olarak zamanla artar. Daha sonra diyot ters taraflı hale gelir ve transformatörün sekonder sargısına hiçbir akım akmaz ve çıkışta kullanılan kapasitörde toplam enerji depolanır.
Anahtar KAPALI pozisyondayken, manyetik alan nedeniyle trafo sargılarının polaritesini değiştirerek enerji yüke aktarılır ve doğrultucu devre gerilimi doğrultmaya başlar. Çekirdekteki toplam enerji yüke aktarılacaktır ve işlem çekirdekteki enerji tükenene kadar veya anahtar AÇIK konuma getirilene kadar devam ettirilecektir.
Flyback Dönüştürücü Topolojisi
Geri dönüş dönüştürücü topolojisi, birçok uygulamaya avantaj sağlayan iyi performans özelliklerine sahip, uyarlanabilir, esnek, basit ve çoğunlukla kullanılan SMPS (anahtarlamalı güç kaynağı) tasarımıdır.
Geri dönüş dönüştürücü topolojisinin performans özellikleri aşağıda gösterilmiştir.
Flyback Topolojisi
Yukarıdaki dalga formları, geri dönüş transformatörünün birincil ve ikincil sargısının ani geçişlerini ve ters akımlarını gösterir. Çıkış voltajı, birincil sargının görev döngüsünün açma / kapama eylemleri ayarlanarak düzenlenecektir. Geri beslemeyi kullanarak veya trafo üzerinde ek bir sargı kullanarak girişi ve çıkışı izole edebiliriz.
Geri Dönüş Topolojisi SMPS
Geri dönüş topolojisi SMPS diyagramları aşağıda gösterilmiştir.
Flyback topolojisi SMPS tasarımı daha az hayır gerektirir. Diğer SMPS topolojileriyle karşılaştırıldığında belirli bir güç aralığı için bileşenlerin. Belirli bir AC veya DC kaynağı için çalışabilir. Giriş AC kaynağından alınırsa, çıkış voltajı tamamen düzeltilecektir. Burada MOSFET bir SMPS olarak kullanılır.
SMPS geri dönüş topolojisinin çalışması tamamen anahtarın, yani MOSFET'in konumuna bağlıdır.
Geri Dönüş Topolojisi SMPS
Anahtarın veya FET'in konumuna bağlı olarak sürekli veya kesik modda çalışabilir. Sonlandırılan modelde, ikincil sargıdaki akım, anahtar AÇIK konuma getirilmeden önce sıfır olur. Sürekli modda, ikincildeki akım sıfır olmaz.
Anahtar KAPALI konuma getirildiğinde, transformatörün kaçak endüktansında depolanan enerji, birincil sargı boyunca akar ve giriş kıskaç devresi veya söndürücü devresi tarafından emilir. Durdurucu devrenin rolü, anahtarı yüksek endüktif voltajlardan korumaktır. Anahtarın AÇIK ve KAPALI geçişleri sırasında güç kaybı olacaktır.
SMPS Geri Dönüş Trafosu Tasarımı
SMPS geri dönüş transformatörü tasarımı, düşük maliyeti, verimliliği ve basit tasarımı nedeniyle normal güç kaynağı tasarımlarından daha popülerdir. Verilen çoklu girişler için transformatörün birincil ve ikincil sargısını izole eder ve pozitif veya negatif olabilen çoklu çıkış voltajları sağlar.
Anahtar AÇIK ve KAPALI konuma getirildiğinde temel SMPS geri dönüş transformatörü tasarımı aşağıda gösterilmiştir. Aynı zamanda izole edilmiş bir güç dönüştürücü olarak kullanılır. Tasarımda kullanılan geri dönüş transformatörü, geçici kuplajı, toprak döngülerini önlemek için elektriksel olarak ayrılmış birincil ve ikincil sargı içerir ve esneklik sağlar.
Trafo Anahtarı AÇIK
SMPS geri dönüş transformatörü tasarımının kullanılması, geleneksel transformatör tasarımına göre bir avantaja sahiptir. Burada akım, birincil ve ikincil sargıdan aynı anda akmaz çünkü sargının fazı yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi tersine çevrilir.
Trafo Anahtarı KAPALI
Birincil sargıdaki manyetik alan formundaki enerjiyi belirli bir süre depolar ve birincil sargıya aktarır. Maksimum çıkış yük voltajı, çalışma aralıkları, giriş ve çıkış voltaj aralıkları, güç sağlama kapasitesi ve geri dönüş döngülerinin özellikleri, SMPS geri dönüş transformatörü tasarımında önemli parametrelerdir.
Başvurular
geri dönüş dönüştürücü uygulamaları vardır
- Televizyonlarda ve 250W'a kadar düşük güce sahip bilgisayarlarda kullanılır
- Elektronik adetlerde Stand by güç kaynaklarında kullanılır (düşük güç anahtarı modu)
- Cep telefonlarında ve mobil şarj cihazlarında kullanılır
- Televizyon, CRT'ler, Lazerler, el fenerleri ve kopyalama cihazları gibi yüksek voltajlı kaynaklarda kullanılır.
- Çoklu giriş-çıkış güç kaynaklarında kullanılır
- İzole geçit sürücü devrelerinde kullanılır.
Böylece, bu tamamen geri dönüş dönüştürücüye genel bakış - tasarım, çalışma prensibi, çalışma, topoloji, SMPS geri dönüş transformatörü tasarımı, topoloji, SMPS topolojisi tasarımı ve uygulamaları. İşte size bir soru, ”Geri dönüş dönüştürücünün avantajları nelerdir? '
