Convertor Flyback - Flyback converter

Fig. 1: Schema unui convertor flyback

Flyback Convertorul este utilizat în ambele AC / DC și: DC / DC de conversie cu izolare galvanică între intrare și orice ieșiri. Convertorul flyback este un convertor buck-boost cu inductor divizat pentru a forma un transformator, astfel încât raporturile de tensiune sunt multiplicate cu un avantaj suplimentar de izolare. Când conduceți, de exemplu, o lampă cu plasmă sau un multiplicator de tensiune , dioda de rectificare a convertorului de impuls este lăsată afară și dispozitivul este numit transformator flyback .

Structură și principiu

Fig. 2: Cele două configurații ale unui convertor flyback în funcțiune: În stare activă, energia este transferată de la sursa de tensiune de intrare la transformator (condensatorul de ieșire furnizează energie sarcinii de ieșire). În starea oprită, energia este transferată de la transformator la sarcina de ieșire (și condensatorul de ieșire).

Fig. 3: Forma de undă - folosind tehnici primare de detectare laterală - care arată „punctul genunchiului”.

Schema unui convertor flyback poate fi văzută în Fig. 1. Este echivalentă cu cea a unui convertor Buck-Boost , cu inductor divizat pentru a forma un transformator. Prin urmare, principiul de funcționare al ambelor convertoare este foarte similar:

• Când comutatorul este închis (partea de sus a Fig. 2), primarul transformatorului este conectat direct la sursa de tensiune de intrare. Curentul primar și fluxul magnetic din transformator crește, stocând energia în transformator. Tensiunea indusă în înfășurarea secundară este negativă, deci dioda este polarizată invers (adică blocată). Condensatorul de ieșire furnizează energie sarcinii de ieșire.
• Când comutatorul este deschis (partea de jos a Fig. 2), curentul primar și fluxul magnetic scad. Tensiunea secundară este pozitivă, polarizând înainte dioda, permițând curentul să curgă din transformator. Energia din miezul transformatorului reîncarcă condensatorul și alimentează sarcina.

Operațiunea de stocare a energiei în transformator înainte de transferul la ieșirea convertorului permite topologiei să genereze cu ușurință mai multe ieșiri cu puține circuite suplimentare, deși tensiunile de ieșire trebuie să fie capabile să se potrivească între ele prin raportul de rotații. De asemenea, este nevoie de o șină de control care trebuie încărcată înainte ca sarcina să fie aplicată pe șinele necontrolate, aceasta pentru a permite PWM să se deschidă și să furnizeze suficientă energie transformatorului.

Operațiuni

Convertorul flyback este un convertor izolat de putere. Cele două scheme de control predominante sunt controlul modului de tensiune și controlul modului curent (în majoritatea cazurilor, controlul modului curent trebuie să fie dominant pentru stabilitate în timpul funcționării). Ambele necesită un semnal legat de tensiunea de ieșire. Există trei moduri comune de a genera această tensiune. Primul este să utilizați un optocuplator pe circuitele secundare pentru a trimite un semnal către controler. Al doilea este să înfășurați o înfășurare separată pe bobină și să vă bazați pe reglarea încrucișată a proiectului. A treia constă în eșantionarea amplitudinii tensiunii pe partea primară, în timpul descărcării, referită la tensiunea continuă principală permanentă.

Prima tehnică care implică un optocuplator a fost utilizată pentru a obține o reglare strânsă a tensiunii și curentului, în timp ce a doua abordare a fost dezvoltată pentru aplicații sensibile la costuri în care ieșirea nu trebuie să fie controlată la fel de strâns, dar până la 11 componente, inclusiv optocuplorul, ar putea fi să fie eliminat din designul general. De asemenea, în aplicațiile în care fiabilitatea este critică, optocuploarele pot fi dăunătoare calculelor MTBF (Mean Time Between Failure). A treia tehnică, detectarea pe partea primară, poate fi la fel de precisă ca prima și mai economică decât cea de-a doua, totuși necesită o sarcină minimă, astfel încât evenimentul de descărcare să se producă în continuare, oferind oportunitățile de eșantionare a tensiunii secundare 1: N la înfășurarea primară (în timpul descărcării T, conform Fig3).

O variație a tehnologiei de detectare pe partea primară este aceea în care tensiunea și curentul de ieșire sunt reglate prin monitorizarea formelor de undă din înfășurarea auxiliară utilizată pentru alimentarea IC-ului de control în sine, care au îmbunătățit acuratețea reglării tensiunii și a curentului. Înfășurarea auxiliară primară este utilizată în aceeași fază de descărcare ca și cele secundare rămase, dar construiește o tensiune rectificată la care se face referire în mod obișnuit cu DC primar, deci luată în considerare pe partea primară.

Anterior, se făcea o măsurătoare pe întreaga formă de undă flyback, ceea ce ducea la erori, dar s-a realizat că măsurătorile la așa-numitul punct de genunchi (când curentul secundar este zero, vezi Fig. 3) permit o mult mai precisă măsurarea a ceea ce se întâmplă pe partea secundară. Această topologie înlocuiește acum convertoarele de șoc care sună (RCC) în aplicații precum încărcătoarele de telefoane mobile .

Limitări

Modul continuu are următoarele dezavantaje, care complică controlul convertorului:

• Bucla de feedback de tensiune necesită o lățime de bandă mai mică datorită unei jumătăți de plan dreapta zero în răspunsul convertorului.
• Bucla de feedback curentă utilizată în controlul modului curent necesită compensare a pantei în cazurile în care ciclul de funcționare este peste 50%.
• Întrerupătoarele de alimentare pornesc acum cu un debit de curent pozitiv - acest lucru înseamnă că, pe lângă viteza de oprire, viteza de pornire a comutatorului este importantă și pentru eficiență și reducerea căldurii reziduale din elementul de comutare. Active Clamp Flyback este o tehnologie care atenuează această limitare.

Modul discontinuu are următoarele dezavantaje, care limitează eficiența convertorului:

• RMS ridicat și curenți de vârf în proiectare
• Excursii cu flux mare în inductor

Aplicații

• Surse de alimentare cu comutator de putere redusă (încărcător de telefon mobil, sursă de alimentare de rezervă în PC-uri)
• Surse de alimentare cu ieșiri multiple cu cost redus (de exemplu, surse principale pentru PC <250 W)
• Alimentare de înaltă tensiune pentru CRT în televizoare și monitoare (convertorul flyback este adesea combinat cu unitatea de deviere orizontală)
• Generarea de înaltă tensiune (de exemplu, pentru lămpi cu xenon , lasere, copiatoare etc.)
• Șofer de poartă izolat

Vezi si

• Convertor înainte
• Joule thief - Exemplu de convertor de mod minimalist

Referințe

• Billings, Keith (1999), Switchmode Power Supply Handbook (Ediția a doua), McGraw-Hill, ISBN 0-07-006719-8