flyback-designen er en slått-modus strømforsyning (SMPS) som har blitt brukt i 70+ år og fortsatt går sterk. Denne forsyningen—også kalt en strømomformer-har to forskjellige driftsfaser, med strøm fra inngangssiden overført til utgangssiden bare når primærsiden er slått av og strømmen er null eller nær den. Kjernen i flyback-designen har en ganske kort og rimelig stykkliste (BOM): input kondensator, primær-SIDE MOSFET bryter, utgang (sekundær)-side likeretterdiode, og en utgangskondensator. I tillegg er det flyback-transformatoren selv (selvfølgelig, som med ethvert design, er den endelige skjematiske mer komplisert).flyback-designet ble utviklet på 1930-og 1940-tallet, og svært raffinert på 1950-tallet med introduksjonen av kommersiell fjernsyn. På noen måter går det foran vårt moderne konsept for den ikke-lineære bytteforsyningen (se «For Et Halvt Århundre Siden Revolusjonerte Bedre Transistorer Og Koblingsregulatorer Utformingen av Datamaskinens Strømforsyninger» i IEEE Spectrum).
i sine tidligere roller ga flyback-omformeren de høye spenningene som TRENGS FOR CRT og de andre vakuumrørene, som var den «aktive» elektronikken før transistorer og Ic-Er. Som et resultat av dette enorme markedet ble det konstruert og optimalisert for lav pris, høy pålitelighet, sikkerhet og manufacturability. Flyback design og egenskaper er godt egnet for lav-til-medium effektområde applikasjoner mellom 100 til 250 W.
Flyback Converter Grunnleggende
I Motsetning til en ikke-flyback design der transformatoren brukes bare for spenning step-up eller step-down, er flyback transformatoren også brukt som en spole, en magnetisk energi-lagringsenhet. Denne transformatoren har flere viklinger (kritiske for flyback-operasjonen) utover å være en grunnleggende to-vikling (primær/sekundær) transformator. Transformatorens svingforhold tjener to roller: det setter forholdet mellom utgang og inngangsspenning, og det gir galvanisk (ohmisk) isolasjon. Ved å bruke flere viklinger kan flyback-designen samtidig gi flere utganger.
i den grunnleggende flyback-syklusen øker primærbryteren primærstrømmen og magnetisk fluks i transformatoren/induktoren ettersom primærsidekretsen leveres av kilden (Fig. 1). Spenningen i sekundærviklingen er negativ på grunn av det relative forholdet mellom primære og sekundære viklinger. Derfor er dioden omvendt forspent og blokkerer strømmen og sekundærsidekondensatoren leverer strømmen til lasten under driftsfasen.
1. I den første syklusen av flyback-omformer drift, primær-side bryteren er lukket, og dermed øke den primære strøm og transformator/induktor magnetisk flux. (Kilde: Wikipedia)
bryteren åpnes i neste fase av syklusen (Fig. 2), så den primære sidestrømmen går til null og den magnetiske fluxen kollapser. Nå går sekundærspenningen positiv, dioden er foroverspent, og strømmen strømmer fra transformatorens sekundære side til kondensatoren, og fyller dermed kondensatoren.
2. I den andre syklusen av flyback-converter-operasjonen åpnes primærsidebryteren og strømmen strømmer fra transformatorens sekundære side til kondensatoren. (Kilde: Wikipedia)
i en flyback-design ligner utgangskondensatoren en bøtte som enten fylles (lades opp) eller tømmes( leverer lasten), men det gjennomgår aldri begge samtidig. Den resulterende utgangsbølgen må filtreres av kondensatoren, som aldri får renne ned til null ladning. Navnet «flyback» skyldes plutselig stopp / stopp, på / av-handling AV MOSFET-bryteren, med en bølgeform som ser ut som en plutselig reversering av strømmen (Fig . 3).
3. Den grunnleggende bølgeformen til flyback-topologien viser den plutselige reverseringen og overgangene for primære og sekundære sidestrømmer. (Kilde: Wikipedia)
Regulering av utgangen oppnås ved å justere på / av driftssyklusen til primærbryteren. Noen design justerer også frekvensen av byttehandlingen (raskere bytte resulterer i nærmere sporing av utgangen til ønsket utgangsverdi. Denne tilbakemeldingen med nødvendig input-output isolasjon er gitt enten via en spesiell vikling på transformatoren (den tradisjonelle og historiske tilnærming) (Fig. 4a) eller via en optokoppler (Fig. 4b).
4. Den tradisjonelle flyback-designen bruker en transformator / spole med minst to primære viklinger og en sekundærvikling (a). Noen flyback-design bruker en optokoppler for å gi den isolerte tilbakemeldingen som tilsvarer den andre primærsideviklingen. (Kilde: Driftsmodi
Flybacks (og andre mange andre konverteringstyper) kan utformes for å operere i en av to moduser. I diskontinuerlig ledningsmodus (DCM) får transformatoren fullstendig demagnetisere under hver byttesyklus. Vanligvis gjøres dette med en fast koblingsfrekvens og modulering av toppstrømmen for å møte belastningskravene. I KONTINUERLIG ledningsmodus (CCM) strømmer strømmen alltid i transformatoren under hver koblingssyklus. Derfor er noen gjenværende energi alltid tilstede i transformatoren, fordi hver byttesyklus begynner før strømmen er helt utarmet.
MED DCM er det ingen omvendt gjenopprettingstap i utgangslikeretteren siden strømmen går ned til null under hver byttesyklus. Den nødvendige primære induktansverdien er lav og trenger bare en mindre transformator. Analytisk ER DCM-designen iboende mer stabil, siden det ikke er null i høyre halvplan null av overføringsfunksjonen. DCM har imidlertid svært store krusningsstrømmer og krever dermed større filtre.
DERIMOT HAR CCM små krusninger og rms-strømmer. Disse lavere strømninger også senke ledning og turn-off tap, mens lavere toppstrømmer tillate mindre filterkomponenter. MEN CCM-ulempen er at den har null i høyre halvplan av overføringsfunksjonen, noe som vil begrense båndbredden til kontrollsløyfen og dens dynamiske respons. CCM krever også en større induktans og dermed en større magnetisk komponent.
Forbedre Flyback Converter
som med alle strømforsyningsdesign, kan visse variasjoner og forbedringer gjøre en god forsyning til en veldig god en. I DCM er det en dødtid eller resonans «ring» hvor verken dioden eller MOSFET gjennomfører, skapt av samspill mellom transformatorens primære induktans og den parasittiske kapasitansen ved bryternoden. En kvasi-resonans (QR) – design justerer toppstrømmen og bryterfrekvensen slik at MOSFET slås på ved den første «dalen» av denne resonansringingen og minimerer tap.
En annen forbedring er » valley switching.»Kontrolleren oppdager når dødtidsresonantringen er på sitt lave punkt og slår MOSFET på på dette punktet for å starte neste byttesyklus, også for å redusere byttetap.Moderne ic-kontrollere minimerer mange av de uunngåelige utfordringene ved å designe en komplett flyback-forsyning samtidig som ytelsen forbedres. Analog Devices’ LT8304-1 er For eksempel EN ikke-optoisolert flyback-omformer som prøver utgangsspenningen direkte fra den primære flybackbølgeformen (Fig . 5), og krever derfor ikke en tredje vikling eller optoisolator for regulering.
5. BASERT PÅ LT8304-1 konverterer dette designet en 4-til 28-v-inngang til en 1000-V-utgang; den garanterte minste utgangsstrømmen er en funksjon av inngangsspenningen og når 15 mA med en 28-V-inngang. (Kilde: Dataarket letter valg og identifisering av flyback-transformatoren ved å gi en tabell med felles inngangs – / utgangsspenning og strømparinger tilpasset leverandørnavn og modeller av standard tilgjengelige transformatorer. Resultatet: å skape en god flyback-design er nå et mye enklere prosjekt.
Konklusjon
når du velger en strømforsyning/omformer topologi, er det mange legitime muligheter å vurdere, hver med et unikt sett med funksjoner samt positive og negative egenskaper. Disse må veies opp mot systemprioriteter og deres tekniske ytelse og dollarkostnader. Flyback-tilnærmingen er en levedyktig konkurrent i applikasjoner under flere hundre watt ved spenninger fra enkeltsifre til kilovolt, og det er spesielt attraktivt når flere dc-utganger og input/output isolasjon er nødvendig.
Videre lesing:
- Den Aktive Klemmen Flyback Converter: Gan Tech Stasjoner Off-Line CV/CC Flyback Switcher ICs
- Flyback-Topologi DC Kontrolleren Dråper Behov For Optisk Isolator
- Designe En Diskontinuerlig-Conduction-Modus Flyback Transformator
- Ta En Flyger På Flyback For Høyspent Krets Design
- Mind Gapet Og Forbedre Lav Effekt Flyback Transformator Design
- Halv Bro Flyback Omformere Utkonkurrere feilsøke en flyback Forsyning Som Genererer Hørbar Støy Pcb Designer Intro til mindre brukte dc-Dc Reguleringsmetoder
- Bruk En Flyback Topologi For Å Kjøre Tilpasset LED-Belysning
- Flyback Synkron Likeretter Driver Leverer 10-A Utgang
- Flyback Transformator For 30 Watt POE Pluss Programmer
- 900 V Flyback Regulator Passer Meter, Trådløse Apps
- 100V Isolert Monolittisk No-Opto Flyback Regulator Leverer opptil 24W
- Bygg Din Egen Transformator
Andre Referanser
- Elektroteknikk Stack Exchange, «HVORDAN Fungerer en crt tv flyback Virkelig»
- Autodesk Instructables, «2n3055 Flyback Transformer Driver For Robert Gawron, «Høy spenning forsyning (10-30kV) laget AV CRT tv flyback transformer» Elektronisk Reparasjon Guide, » Hva Er Flyback Transformer?
- Texas Instruments,»Forstå Grunnleggende Om En Flyback Converter «
- Analoge Enheter,»1000 V Utgang, No-Opto, Isolert Flyback Converter «
- Maxim Integrert, Søknad Note 1166,»Flyback Transformator Design FOR MAX1856 SLIC Strømforsyninger»