Doświadczenie eksperta sprzętowego w projektowaniu zasilaczy impulsowych
Zasilacze impulsowe dzielą się na dwie formy: izolowane i nieizolowane. Tutaj mówimy głównie o topologii izolowanych zasilaczy impulsowych. W dalszej części, o ile nie określono inaczej, wszystkie odnoszą się do izolowanych zasilaczy. Według różnych form strukturalnych izolowane zasilacze można podzielić na dwie kategorie: do przodu i do tyłu. Flyback oznacza, że gdy pierwotna strona transformatora jest włączona, strona wtórna jest wyłączona, a transformator magazynuje energię. Gdy strona pierwotna jest odcięta, strona wtórna jest włączana, a energia jest uwalniana do stanu roboczego obciążenia. Ogólnie rzecz biorąc, konwencjonalny zasilacz flyback ma więcej pojedynczych lamp, a podwójne lampy nie są powszechne. Typ przewodzenia oznacza, że gdy pierwotna strona transformatora jest włączona, strona wtórna indukuje odpowiednie napięcie i wyprowadza je do obciążenia, a energia jest bezpośrednio przesyłana przez transformator. Zgodnie ze specyfikacjami można go podzielić na konwencjonalny do przodu, w tym jednorurowy do przodu i podwójny do przodu. Zarówno obwody półmostkowe, jak i mostkowe są obwodami do przodu.
Obwody do przodu i do tyłu mają swoje własne cechy i można je elastycznie stosować w celu uzyskania najlepszej wydajności kosztowej w procesie projektowania obwodu. Ogólnie rzecz biorąc, typ flyback może być używany w sytuacjach o niskim poborze mocy. Nieco większy może wykorzystywać obwód jednorurowy do przodu, średnia moc może wykorzystywać obwód dwururowy do przodu lub obwód półmostkowy, a obwód przeciwsobny może być używany do niskiego napięcia, które jest takie samo jak półmostek. W przypadku dużej mocy wyjściowej zwykle stosuje się obwód mostkowy, a obwód przeciwsobny może być również używany do niskiego napięcia.
Ze względu na swoją prostą konstrukcję, zasilacz flyback oszczędza indukcyjność, która jest mniej więcej tej samej wielkości co transformator i jest szeroko stosowany w małych i średnich zasilaczach. W niektórych wstępach wspomina się, że moc zasilacza flyback może osiągnąć tylko dziesiątki watów i nie ma żadnej korzyści, jeśli moc wyjściowa przekracza 100 watów, a jest to trudne do zrealizowania. Myślę, że tak jest ogólnie, ale nie mogę tego generalizować. TOP chip firmy PI może osiągnąć 300 watów. Istnieją artykuły przedstawiające, że zasilacz flyback może osiągnąć tysiące watów, ale nie widziałem prawdziwej rzeczy. Moc wyjściowa jest związana z poziomem napięcia wyjściowego.
Bardzo krytycznym parametrem jest indukcyjność rozproszenia transformatora zasilającego typu flyback. Ponieważ zasilacz flyback potrzebuje transformatora do magazynowania energii, aby w pełni wykorzystać żelazny rdzeń transformatora, zazwyczaj wymagana jest szczelina powietrzna w obwodzie magnetycznym. Celem jest zmiana histerezy żelaznego rdzenia. Nachylenie pętli umożliwia transformatorowi wytrzymanie wpływu dużych prądów impulsowych bez wchodzenia żelaznego rdzenia w nasycony stan nieliniowy. Szczelina powietrzna w obwodzie magnetycznym znajduje się w stanie wysokiej reluktancji, a wyciek strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym jest znacznie większy niż w całkowicie zamkniętym obwodzie magnetycznym. .
Sprzężenie między biegunami pierwotnymi transformatora jest również kluczowym czynnikiem przy określaniu indukcyjności rozproszenia. Aby cewki biegunów pierwotnych były jak najbliżej siebie, można zastosować metodę uzwojenia warstwowego, ale zwiększy to rozproszoną pojemność transformatora. Wybierz żelazny rdzeń ze stosunkowo długim okienkiem tak bardzo, jak to możliwe, aby zmniejszyć indukcyjność rozproszenia. Na przykład efekt zastosowania rdzeni magnetycznych typu EE, EF, EER i PQ jest lepszy niż w przypadku typu EI.
Jeśli chodzi o cykl pracy zasilacza flyback, w zasadzie maksymalny cykl pracy zasilacza flyback powinien być mniejszy niż {{0}},5, w przeciwnym razie pętla nie jest łatwa do skompensowania i może być niestabilna, ale są pewne wyjątki, jak na przykład układy serii TOP wprowadzone na rynek przez amerykańską firmę PI mogą pracować pod warunkiem, że cykl pracy jest większy niż 0,5. Cykl pracy jest określony przez stosunek zwojów pierwotnej i wtórnej strony transformatora. Moja opinia na temat robienia flyback polega na tym, aby najpierw określić napięcie odbite (napięcie wyjściowe jest odbijane do wartości napięcia strony pierwotnej przez sprzężenie transformatora), a napięcie odbite wzrasta w określonym zakresie napięć. Cykl roboczy jest zwiększony, a utrata rury przełączającej jest zmniejszona. Wraz ze spadkiem napięcia odbitego zmniejsza się cykl roboczy, a utrata rury przełączającej wzrasta. Oczywiście ma to również warunek wstępny. Zwiększenie wypełnienia oznacza skrócenie czasu przewodzenia diody wyjściowej. Aby utrzymać stabilność wyjściową, będzie to częściej gwarantowane przez prąd rozładowania kondensatora wyjściowego, a kondensator wyjściowy wytrzyma większą wysoką częstotliwość. Prąd tętniący szoruje i powoduje jego nagrzewanie, co jest niedozwolone w wielu warunkach. Zwiększenie cyklu pracy i zmiana współczynnika zwojów transformatora zwiększy indukcyjność rozproszenia transformatora i zmieni jego ogólną wydajność. Gdy energia indukcyjności wycieku jest wystarczająco duża do pewnego stopnia, może w pełni zrekompensować niską stratę spowodowaną dużym obciążeniem rury przełączającej. Nie ma sensu zwiększać cyklu pracy, a nawet może to spowodować uszkodzenie rurki przełączającej z powodu wysokiego odwrotnego napięcia szczytowego indukcyjności upływu. Ze względu na dużą indukcyjność upływu, tętnienia wyjściowe i niektóre inne wskaźniki elektromagnetyczne mogą ulec pogorszeniu. Gdy cykl pracy jest mały, efektywna wartość prądu rury przełączającej jest wysoka, a efektywna wartość prądu pierwotnego transformatora jest duża, co zmniejsza wydajność konwertera, ale może poprawić warunki pracy kondensatora wyjściowego i zmniejszyć wytwarzanie ciepła.
Jak określić napięcie odbite transformatora (tj. cykl pracy)
Niektórzy internauci wspomnieli o ustawianiu parametrów i analizie stanu pracy pętli sprzężenia zwrotnego zasilacza impulsowego. Ponieważ w szkole byłem słaby z zaawansowanej matematyki, prawie musiałem zdawać egzamin poprawkowy z „Zasad sterowania automatycznego”. Nadal boję się tego tematu i do tej pory nie potrafię w pełni napisać funkcji przejścia układu zamkniętego. Myślę o koncepcji zera i bieguna systemu. Jest bardzo niejasny, a patrząc na diagram Bode'a można tylko z grubsza stwierdzić, czy jest rozbieżny, czy zbieżny, więc nie śmiem mówić bzdur o kompensacji sprzężenia zwrotnego, ale mam kilka sugestii. Jeśli masz trochę umiejętności matematycznych i trochę czasu na naukę, możesz znaleźć podręcznik uniwersytecki „Zasady automatycznego sterowania”, dokładnie go przeanalizować i połączyć z rzeczywistym obwodem zasilacza impulsowego, aby przeanalizować go zgodnie ze stanem pracy. Na pewno będzie coś do zyskania. Na forum znajduje się post „Projektowanie i dostosowywanie pętli sprzężenia zwrotnego w zakresie nauki i nauki”, na który CMG odpowiedział bardzo dobrze i myślę, że można go wykorzystać jako odniesienie.
Dzisiaj opowiem o cyklu pracy zasilacza flyback (zwracam uwagę na napięcie odbite, które jest zgodne z cyklem pracy). Cykl pracy jest również związany z napięciem wytrzymywanym wybranej rurki przełączającej. Niektóre wczesne zasilacze typu flyback wykorzystują przełączniki o stosunkowo niskim napięciu wytrzymywanym. Lampy, takie jak 600V lub 650V jako lampy przełączające do zasilania wejściowego AC 220V, mogą być związane z procesem produkcyjnym w tym czasie. Rury o wysokim napięciu nie są łatwe do wyprodukowania lub rury o niskim napięciu mają bardziej rozsądne straty przewodzenia i charakterystykę przełączania, jak ta linia. Napięcie odbite nie powinno być zbyt wysokie, w przeciwnym razie, aby rura przełączająca działała w bezpiecznym zakresie , moc tracona przez obwód absorpcyjny jest również znaczna. Praktyka wykazała, że napięcie odbite lampy 600 V nie powinno przekraczać 100 V, a napięcie odbite lampy 650 V nie powinno przekraczać 120 V. Kiedy wartość szczytowa napięcia indukcyjności rozproszenia jest ograniczona do 50 V, rura nadal ma margines roboczy 50 V. Teraz, dzięki ulepszeniu poziomu procesu produkcyjnego lamp MOS, w ogólnych zasilaczach typu flyback stosuje się lampy przełączające 700 V lub 750 V, a nawet 800-900V. Podobnie jak w przypadku tego rodzaju obwodów, napięcie odbicia niektórych transformatorów przełączających o silniejszych właściwościach przeciwprzepięciowych można również zwiększyć. Maksymalne napięcie odbicia jest bardziej odpowiednie przy 150 V i można uzyskać lepszą ogólną wydajność. TOP chip firmy PI zaleca zastosowanie diody tłumiącej napięcie przejściowe do zaciskania na 135V. Jednak jego płytka ewaluacyjna generalnie ma odbite napięcie niższe niż ta wartość na poziomie około 110 V. Oba rodzaje mają wady i zalety:
Pierwsza kategoria: słaba zdolność przeciwprzepięciowa, mały cykl pracy i duży pierwotny prąd impulsowy transformatora. Zalety: mała indukcyjność rozproszenia transformatora, niskie promieniowanie elektromagnetyczne, wysoki wskaźnik tętnienia, mała strata rury przełączającej, wydajność konwersji niekoniecznie jest niższa niż drugiego typu.
Druga kategoria: Wady Utrata rury przełączającej jest większa, indukcyjność upływu transformatora jest większa, a tętnienia są gorsze. Zalety: większa odporność na przepięcia, większy cykl pracy, mniejsze straty transformatora i wyższa wydajność.
