flyback-designet er en strømforsyning (SMPS), der er blevet brugt i 70+ år og stadig går stærkt. Denne forsyning-også kaldet en strømomformer-har to forskellige driftsfaser, hvor strøm fra indgangssiden kun overføres til udgangssiden, når primærsidekontakten er slukket, og dens strømstrøm er nul eller tæt på den. Kernen i flyback-designet har en forholdsvis kort og billig materialeregning (BOM): input kondensator, primær-side MOSFET skifte, output (sekundær)-side ensretter diode, og en udgang kondensator. Derudover er der flyback transformer selv (selvfølgelig, som med ethvert design, er den endelige skematiske mere kompliceret).flyback-designet blev udviklet i 1930 ‘erne og 1940’ erne og meget raffineret i 1950 ‘ erne med introduktionen af kommercielt tv. På nogle måder går det forud for vores moderne koncept om ikke-lineær skifteforsyning (se “for et halvt århundrede siden revolutionerede bedre transistorer og Skifteregulatorer designet af Computerforsyninger” i IEEE Spectrum).i sine tidligere roller leverede flyback-konverteren de høje spændinger, der var nødvendige for CRT og de andre vakuumrør, som var den “aktive” elektronik før transistorer og IC ‘ er. Som et resultat af dette enorme marked blev det konstrueret og optimeret til lave omkostninger, høj pålidelighed, sikkerhed og fremstillbarhed. Flyback-designet Og egenskaberne er velegnede til applikationer med lavt til medium effektområde mellem 100 og 250 vægt.
Flyback Converter Basics
I modsætning til et ikke-flyback-design, hvor transformeren kun bruges til spænding op eller ned, bruges flyback-transformeren også som en induktor, en magnetisk energilagringsenhed. Denne transformer har yderligere viklinger (kritisk for flyback-operationen) ud over at være en grundlæggende to-vikling (primær/sekundær) transformer. Transformatorens svingforhold tjener to roller: det indstiller output versus indgangsspændingsforhold, og det giver galvanisk (ohmisk) isolering. Ved at bruge yderligere viklinger kan flyback-designet samtidig give flere udgange.
i den grundlæggende flyback-cyklus øger lukningen af primærsidekontakten den primære strøm og magnetiske strøm i transformeren / induktoren, da primærsidekredsløbet leveres af kilden (Fig. 1). Spændingen i sekundærsidens vikling er negativ på grund af det relative forhold mellem primære og sekundære viklinger. Derfor er dioden omvendt forudindtaget og blokerer strømstrømmen, og den sekundære sidekondensator leverer strømmen til belastningen under driftsfasen.
1. I den første cyklus af flyback-konverter drift, den primære side kontakten er lukket, hvilket øger den primære strøm og transformer/induktor magnetisk strøm. Kontakten åbnes i næste fase af cyklussen (Fig. 2), så den primære sidestrøm går til nul, og den magnetiske strøm kollapser. Nu går sekundærspændingen positivt, dioden er fremadrettet, og strømmen strømmer fra transformatorens sekundære side til kondensatoren og fylder således kondensatoren.
2. I den anden cyklus af flyback-konverter drift åbnes primærsidekontakten, og strømmen strømmer fra transformatorens sekundære side til kondensatoren. (Kilde: I et flyback-design svarer udgangskondensatoren til en spand, der enten fyldes (genoplades) eller tømmes (leverer belastningen), men den gennemgår aldrig begge på samme tid. Den resulterende udgangsrippel skal filtreres af kondensatoren, som aldrig får lov til at dræne ned til nulladning. Navnet” flyback ” skyldes den pludselige stop/stop, tænd/sluk-handling af MOSFET-kontakten med en bølgeform, der ligner en pludselig vending af strømstrømmen (Fig. 3).
3. Den grundlæggende bølgeform af flyback-topologien viser den pludselige vending og overgange for primære og sekundære sidestrømme. Regulering af output opnås ved at justere on/off-arbejdscyklussen for den primære sidekontakt. Nogle designs justerer også frekvensen af skiftehandlingen (hurtigere skift resulterer i tættere sporing af output til den ønskede outputværdi. Denne feedback med den krævede input-output-isolering tilvejebringes enten via en speciel vikling på transformeren (den traditionelle og historiske tilgang) (Fig. 4a) eller via en optokobler (Fig. 4b).
4. Det traditionelle flyback-design bruger en transformer / induktor med mindst to primære viklinger og en sekundær vikling (a). Nogle flyback-design bruger en optokobler til at give den isolerede feedback svarende til den anden primærsidevikling. (Kilde:
driftstilstande
Flybacks (og andre mange andre konvertertyper) kan designes til at fungere i en af to tilstande. I diskontinuerlig ledningsfunktion (DCM) får transformatoren lov til at afmagnetisere fuldstændigt under hver skiftecyklus. Normalt gøres dette med en fast koblingsfrekvens og modulering af topstrømmen for at opfylde belastningskravene. I kontinuerlig ledningsfunktion (CCM) strømmer strømmen altid i transformeren under hver skiftecyklus. Derfor er der altid en vis restenergi i transformeren, fordi hver skiftecyklus begynder, før strømmen er helt udtømt.
med DCM er der ingen reverse-recovery tab i output ensretter, da dens strøm går ned til nul under hver skiftecyklus. Den krævede induktansværdi på primær side er lav og har kun brug for en mindre transformer. Analytisk er DCM-designet i sig selv mere stabilt, da der ikke er nul i højre halvplan nul af dens overførselsfunktion. DCM har dog meget store krusningsstrømme og kræver således større filtre.
I modsætning hertil har CCM små ripple-og RMS-strømme. Disse lavere strømme sænker også lednings-og slukningstab, mens lavere spidsstrømme giver mulighed for mindre filterkomponenter. Men CCM-ulempen er, at den har et nul i højre halvplan af overførselsfunktionen, hvilket vil begrænse båndbredden af kontrolsløjfen og dens dynamiske respons. CCM kræver også en større induktans og dermed en større magnetisk komponent.
forbedring af Flyback-konverteren
som med ethvert strømforsyningsdesign kan visse variationer og forbedringer gøre en god forsyning til en meget god. I DCM er der en død tid eller resonant “ring”, hvor hverken dioden eller MOSFET leder, skabt af interaktion mellem transformatorens primære induktans og den parasitære kapacitans ved omskifterknuden. Et kvasi-resonant design justerer topstrømmen og skiftefrekvensen, så MOSFET tændes ved den første “dal” af denne resonansring og minimerer tab.
en anden forbedring er ” valley skift.”Controlleren registrerer, hvornår dead-time resonant ring er på sit lave punkt og tænder MOSFET på dette tidspunkt for at starte den næste skiftecyklus, også for at reducere skiftetab.
moderne IC-controllere minimerer mange af de uundgåelige udfordringer ved at designe en komplet flyback-forsyning, samtidig med at ydeevnen forbedres. For eksempel er analoge enheder’ LT8304-1 en ikke-optoisoleret flyback-konverter, der prøver udgangsspændingen direkte fra den primære side flyback-bølgeform (Fig. 5), og kræver derfor ikke en tredje vikling eller optoisolator til regulering.
5. Baseret på LT8304-1 konverterer dette design en 4 – til 28-V indgang til en 1000-V udgang; den garanterede minimale udgangsstrøm er en funktion af indgangsspændingen og når 15 mA med en 28-V indgang. (Kilde: Databladet Letter udvælgelse og identifikation af flyback transformer ved at give en tabel over fælles input/output spænding og strøm parringer matches til leverandør navne og modeller af standard tilgængelige transformere. Resultatet: at skabe et godt flyback-design er nu et meget lettere projekt.
konklusion
Når du vælger en strømforsyning / konverter topologi, er der mange legitime muligheder for at overveje, hver med et unikt sæt funktioner samt positive og negative egenskaber. Disse skal afvejes mod systemprioriteterne og deres tekniske ydeevne og dollaromkostninger. Flyback-tilgangen er en levedygtig konkurrent i applikationer under flere hundrede vand ved spændinger fra enkeltcifre til kilovolt, og det er især attraktivt, når der kræves flere dc-udgange og input/output-isolering.
yderligere læsning:
- den aktive Clamp Flyback Converter: Et Design, hvis tid er kommet
- Gan Tech Driver Off-Line CV/CC Flyback skifter ICs
- Flyback-topologi DC Controller Drops behov for optisk Isolator
- design af en diskontinuerlig Ledningstilstand Flyback Transformer
- tag en flyer på Flyback til dit højspændingskredsløb Design
- Mind The Gap og forbedre dit Laveffektive Flyback Transformer Design
- Half-Bridge Flyback Converters overgå konventionelle typer
- fejlfinding af en Flyback-Forsyning, der genererer hørbar støj
- PCB-designerens introduktion til mindre anvendte DC-DC-reguleringsmetoder
- brug en Flyback-topologi til at køre brugerdefineret LED-belysning
- Flyback synkron ensretter Driver leverer 10-A Output
- Flyback Transformer til 30 applikationer
- 900 V Flyback Regulator passer til meter, trådløse Apps
- 100V isoleret monolitisk no-Opto Flyback Regulator leverer op til 24V
- Byg din egen Transformer
andre referencer
- Elektroteknik Stakudveksling, “hvordan fungerer en CRT-TV-Flyback virkelig”
- Autodesk Instructables, “2n3055 Flyback transformer driver til Begyndere ”
- Robert Gauron,”højspændingsforsyning (10-30KV) lavet af CRT TV flyback transformer “
- elektronisk Reparationsguide, ” hvad er Flyback Transformer?”forståelse af det grundlæggende i en Flyback-konverter”
- analoge enheder, ” 1000 V Output, No-Opto, isoleret Flyback-konverter “
- Maksim integreret, Applikationsnote 1166,”Flyback Transformer Design til maks. 1856 SLIC strømforsyninger”