Flyback-lülitustoite põhiprintsiibid ja töömeetodid
Põhiprintsiibid ja töömeetodid
Fundamentaalne
Kui transistor Trton on lülitatud, on trafo primaar-Np voolutugevus Ip ja see talletab energiat (E=LpIp/2). Kuna Np ja Ns on vastupidise polaarsusega, on diood D sel ajal vastupidiselt kallutatud ja välja lülitatud ning koormusele energiat ei kanta. Troffi lülitamisel loob trafo primaarmähis vastavalt Lenzi seadusele: (e=-N△Φ/△T) vastupidise potentsiaali. Sel ajal on diood D ettepoole juhtiv ja koormusel on vool IL. Tagasilöögi muunduri püsioleku lainekuju
Juhtivusaja suurus tonni määrab Ip ja Vce amplituudi:
Vcemax=VIN/1-Dmax
VIN: sisend alalispinge; Dmax: maksimaalne töötsükkel
Dmax =tonn/T
Näha on, et madala kollektori pinge saamiseks tuleb hoida madalal Dmax ehk Dmax<0.5. In practical applications, Dmax=0.4 is usually taken to limit Vcemax≦2.2VIN.
Kollektori töövool Ie toru Tron lülitamisel, st esmane tippvool Ip on: Ic=Ip=IL/n. Kuna IL=Io, kui Io on konstantne, määrab pöörete suhte n suurus Ic suuruse, tuletatakse ülaltoodud valem energiasäästu põhimõttel ning primaarsete ja sekundaarsete ampripöörete arv on võrdne NpIp=NsIs. Ip-d saab väljendada ka järgmise meetodiga:
Ic=Ip=2po/(η*VIN*Dmax)η: muunduri efektiivsus
Valem tuletatakse järgmiselt:
Väljundvõimsus: po=LIp2η/2T
Sisendpinge: VIN=Ldi/dt, eeldades di=Ip ja 1/dt=f/Dmax, siis:
VIN=LIpf/Dmax või Lp=VIN*Dmax/Ipf
Siis saab po väljendada järgmiselt:
po=ηVINfDmaxIp2/2fIp=1/2ηVINDmaxIp
∴Ip=2po/ηVINDmax
Ülaltoodud valemis:
VIN: minimaalne alalisvoolu sisendpinge (V)
Dmax: maksimaalne juhtivuse töötsükkel
Lp: trafo primaarinduktiivsus (mH)
Ip: trafo primaarpoolne tippvool (A)
f: konversioonisagedus (KHZ)
Töötamise viis
Flyback-trafod töötavad tavaliselt kahes režiimis:
1. Induktiivpooli voolu katkestusrežiim DCM (DiscontinuousInductorCurrentMode) või "täielik energia muundamine": kogu transformaatorisse salvestatud energia tonnides kantakse tagasilennuperioodi (toff) jooksul väljundisse.
2. Induktiivpooli voolu pidevrežiim CCM (ContinuousInductorCurrentMode) ehk "mittetäielik energiamuundamine": osa trafos salvestatud energiast säilib voolu lõpus kuni järgmise tonnitsükli alguseni.
DCM ja CCM on väikeste signaaliedastusfunktsioonide poolest väga erinevad. Nende lainekujud on näidatud joonisel 3. Tegelikult, kui muunduri sisendpinge VIN muutub suures vahemikus või koormusvool IL muutub suures vahemikus When , peab see hõlmama kahte töörežiimi. Seetõttu peab tagasilöögimuundur töötama stabiilselt DCM/CCM-is. Kuid seda on keerulisem kujundada. Tavaliselt saame projekteerimise alusena kasutada DCM/CCM kriitilist olekut. Ühendatud praeguse režiimi juhtimisega pWM. See meetod võib tõhusalt lahendada mitmesuguseid DCM-i probleeme, kuid see ei kõrvalda CCM-i vooluahela loomupärast ebastabiilsuse probleemi. CCM-i saab lahendada, reguleerides juhtimisahela võimendust, et eraldada madalsagedusriba ja vähendada mööduvat reageerimiskiirust. Ebastabiilsuse põhjustab ülekandefunktsiooni "parempoolne pooltasandi null".
DCM ja CCM on väikeste signaaliedastusfunktsioonide poolest väga erinevad.
DCM/CCM primaar- ja sekundaarvoolu lainekuju diagramm
Tegelikult, kui muunduri sisendpinge VIN muutub suures vahemikus või koormusvool IL muutub suures vahemikus, peab see hõlmama kahte töörežiimi. Seetõttu nõuab flyback-muundur DCM/CCM-i. Mõlemad võivad stabiilselt töötada. Kuid seda on keerulisem kujundada. Tavaliselt saame projekteerimise alusena kasutada DCM / CCM kriitilist olekut ja kasutada praeguse režiimi juhtimist pWM. See meetod võib tõhusalt lahendada mitmesuguseid DCM-i probleeme, kuid CCM-i ajal ei esine ahelas loomuomast ebastabiilsuse probleemi. CCM-i edastusfunktsiooni "parempoolse tasandi nullpunkti" põhjustatud ebastabiilsust saab lahendada, reguleerides juhtimisahela võimendust, et eraldada madalsagedusriba ja vähendada mööduva reaktsiooni kiirust.
Stabiilses olekus peab magnetvoo juurdekasvu muutus ΔΦ tonni juures olema võrdne muutusega "toff" juures, vastasel juhul on magnettuum küllastunud.
seetõttu
ΔΦ=VINton/Np{=Vs*toff/Ns
See tähendab, et trafo primaarmähise iga pöörde väärtus volti sekundis peab olema võrdne sekundaarmähise iga pöörde väärtusega volti sekundis.
Võrreldes DCM-i ja CCM-i voolulainekujusid joonisel 3, saame teada, et DCM-i olekus Trtoni perioodil on kogu energiaülekande lainekujul suurem primaarne tippvool. Selle põhjuseks on asjaolu, et primaarinduktiivsuse väärtus Lp on suhteliselt madal, muutes Ip järsult. Suurenemisest põhjustatud negatiivne mõju on sisendfiltri kondensaatori mähise kadu (mähise kadu) ja pulsatsioonivoolu suurenemine, mis nõuab, et lülitustransistoril oleks suur voolutugevus, et töö oleks ohutu.
CCM olekus on primaarpoole tippvool madal, kuid lülituskristallil on tonni olekus kõrge kollektorivoolu väärtus. Selle tulemuseks on lülituskristalli suur energiatarve. Samal ajal on CCM-i saavutamiseks vaja trafo kõrgemat primaarpinget. Külginduktiivsuse väärtus Lp ja trafo südamikus salvestatud jääkenergia nõuavad, et trafo maht oleks suurem kui DCM-il, samas kui muud koefitsiendid on võrdsed.
Kokkuvõtteks võib öelda, et DCM- ja CCM-trafode konstruktsioon on põhimõtteliselt sama, välja arvatud primaarse külgvoolu tippvoolu määratlus (Ip=Imax-Imin CCM-is).
