Flyback komutācijas barošanas avota pamatprincipi un darba metodes
Pamatprincipi un darba metodes
Fundamentāls
Kad tranzistors Trton ir pārslēgts, transformatora primārajam Np ir strāva Ip un tajā tiek uzkrāta enerģija (E=LpIp/2). Tā kā Np un Ns ir pretējas polaritātes, diode D šajā laikā ir apgriezti nobīdīta un nogriezta, un enerģija netiek pārnesta uz slodzi. Pārslēdzot Troff, saskaņā ar Lenca likumu: (e=-N△Φ/△T), transformatora primārais tinums radīs apgriezto potenciālu. Šajā laikā diode D ir uz priekšu vadoša, un slodzei plūst strāva IL. Flyback pārveidotāja līdzsvara stāvokļa viļņu forma
Vadīšanas laika tonnu lielums noteiks Ip un Vce amplitūdu:
Vcemax=VIN/1-Dmaks
VIN: ieejas līdzstrāvas spriegums; Dmax: maksimālais darba cikls
Dmax =t/t
Ir redzams, ka, lai iegūtu zemu kolektora spriegumu, Dmax ir jāsaglabā zems, tas ir, Dmax<0.5. In practical applications, Dmax=0.4 is usually taken to limit Vcemax≦2.2VIN.
Kolektora darba strāva Ie, pārslēdzot cauruli Tron, tas ir, primārā maksimālā strāva Ip ir: Ic=Ip=IL/n. Tā kā IL=Io, kad Io ir nemainīgs, pagriezienu attiecība n nosaka Ic lielumu, iepriekš minētā formula ir iegūta, pamatojoties uz jaudas saglabāšanas principu, un primāro un sekundāro ampēru apgriezienu skaits ir vienāds. uz NpIp=NsIs. Ip var izteikt arī ar šādu metodi:
Ic=Ip=2po/(η*VIN*Dmax)η: pārveidotāja efektivitāte
Formulu iegūst šādi:
Izejas jauda: po=LIp2η/2T
Ieejas spriegums: VIN=Ldi/dt, pieņemot, ka di=Ip un 1/dt=f/Dmax, tad:
VIN=LIpf/Dmax vai Lp=VIN*Dmax/Ipf
Tad po var izteikt šādi:
po=ηVINfDmaxIp2/2fIp=1/2ηVINDmaxIp
∴Ip=2po/ηVINDmaks
Iepriekš minētajā formulā:
VIN: minimālais līdzstrāvas ieejas spriegums (V)
Dmax: maksimālais vadītspējas darba cikls
Lp: transformatora primārā induktivitāte (mH)
Ip: transformatora primārās puses maksimālā strāva (A)
f: konversijas frekvence (KHZ)
Darbības veids
Flyback transformatori parasti darbojas divos režīmos:
1. Induktora strāvas pārtraukuma režīms DCM (DiscontinuousInductorCurrentMode) vai "pilnīga enerģijas pārveidošana": visa transformatorā uzkrātā enerģija tonnās tiek pārnesta uz izeju atgriezeniskās saites periodā (toff).
2. Induktora strāvas nepārtraukts režīms CCM (ContinuousInductorCurrentMode) vai "nepilnīga enerģijas pārveidošana": daļa transformatorā uzkrātās enerģijas tiek saglabāta izslēgšanas beigās līdz nākamā tonnu cikla sākumam.
DCM un CCM ir ļoti atšķirīgi mazu signālu pārraides funkciju ziņā. To viļņu formas ir parādītas 3. attēlā. Faktiski, ja pārveidotāja ieejas spriegums VIN mainās lielā diapazonā vai slodzes strāva IL mainās lielā diapazonā When , tai ir jāaptver divi darba režīmi. Tāpēc Flyback pārveidotājam ir jādarbojas stabili DCM/CCM. Bet to ir grūtāk izstrādāt. Parasti mēs varam izmantot DCM/CCM kritisko stāvokli kā projektēšanas pamatu. Savienots ar pašreizējā režīma vadību pWM. Šī metode var efektīvi atrisināt dažādas DCM problēmas, taču tā nenovērš ķēdes raksturīgo nestabilitātes problēmu CCM. CCM var atrisināt, pielāgojot vadības cilpas pastiprinājumu, lai atdalītu zemo frekvenču joslu un samazinātu pārejas reakcijas ātrumu. Nestabilitāti izraisa pārneses funkcijas "labā pusplaknes nulle".
DCM un CCM ir ļoti atšķirīgi mazu signālu pārraides funkciju ziņā.
DCM/CCM primārās un sekundārās strāvas viļņu formas diagramma
Faktiski, ja pārveidotāja ieejas spriegums VIN mainās lielā diapazonā vai slodzes strāva IL mainās lielā diapazonā, tam ir jāaptver divi darbības režīmi. Tāpēc flyback pārveidotājam ir nepieciešams DCM/CCM. Abi var darboties stabili. Bet to ir grūtāk izstrādāt. Parasti mēs varam izmantot DCM / CCM kritisko stāvokli kā projektēšanas pamatu un izmantot pašreizējā režīma kontroli pWM. Šī metode var efektīvi atrisināt dažādas DCM problēmas, taču CCM laikā ķēdē nav raksturīgas nestabilitātes problēmas. Nestabilitāti, ko izraisa pārsūtīšanas funkcijas "labās puses plaknes nulles punkts", CCM var atrisināt, pielāgojot vadības cilpas pastiprinājumu, lai atdalītu zemo frekvenču joslu un samazinātu pārejošas reakcijas ātrumu.
Stabilā stāvoklī magnētiskās plūsmas pieauguma ΔΦ izmaiņām tonnā jābūt vienādām ar izmaiņām pie "toff", pretējā gadījumā magnētiskais kodols būs piesātināts.
tāpēc
ΔΦ=VINton/Np=Vs*toff/Ns
Tas ir, transformatora primārā tinuma katra pagrieziena vērtībai volti sekundē jābūt vienādai ar katra sekundārā tinuma pagrieziena vērtību volti sekundē.
Salīdzinot pašreizējās DCM un CCM viļņu formas 3. attēlā, mēs varam zināt, ka Trton perioda laikā DCM stāvoklī visai enerģijas pārneses viļņu formai ir lielāka primārā maksimālā strāva. Tas ir tāpēc, ka primārās induktivitātes vērtība Lp ir salīdzinoši zema, padarot Ip krasi. Paaugstinājuma radītā negatīvā ietekme ir palielināt tinuma zudumus (tinuma zudumus) un ieejas filtra kondensatora pulsācijas strāvu, kas prasa pārslēgšanas tranzistoram augsta strāvas nestspēja, lai strādātu droši.
CCM stāvoklī primārās puses maksimālā strāva ir zema, bet komutācijas kristālam ir augsta kolektora strāvas vērtība tonnu stāvoklī. Tas rada lielu komutācijas kristāla enerģijas patēriņu. Tajā pašā laikā, lai sasniegtu CCM, ir nepieciešams lielāks transformatora primārais spriegums. Sānu induktivitātes vērtībai Lp un transformatora kodolā uzkrātajai atlikušajai enerģijai ir nepieciešams, lai transformatora tilpums būtu lielāks nekā DCM, bet pārējie koeficienti ir vienādi.
Rezumējot, DCM un CCM transformatoru dizains būtībā ir vienāds, izņemot primārās sānu maksimālās strāvas definīciju (Ip=Imax-Imin CCM).
