Hardverszakértői tapasztalat a kapcsolóüzemű tápegység tervezésében
A kapcsolóüzemű tápegységek két típusra oszthatók: szigetelt és nem szigetelt. Itt elsősorban az izolált kapcsolóüzemű tápegységek topológiájáról beszélünk. A következőkben, hacsak nincs másképp meghatározva, mindegyik elszigetelt tápegységre vonatkozik. Különböző szerkezeti formák szerint az elszigetelt tápegységek két kategóriába sorolhatók: előre és visszafelé. A flyback azt jelenti, hogy amikor a transzformátor primer oldala be van kapcsolva, a szekunder oldal kikapcsol, és a transzformátor energiát tárol. Az elsődleges oldal levágásakor a szekunder oldal bekapcsol, és az energia a terhelés üzemállapotába kerül. Általában a hagyományos flyback tápegységben több egycsöves van, és a duplacsöves nem gyakori. Az előremenő típus azt jelenti, hogy a transzformátor primer oldalának bekapcsolásakor a szekunder oldal indukálja a megfelelő feszültséget és kiadja azt a terhelésre, és az energia közvetlenül a transzformátoron keresztül kerül továbbításra. A specifikációk szerint felosztható hagyományos előre, beleértve az egycsöves előre és a kétcsöves előre. Mind a félhíd, mind a híd áramkörök előremenő áramkörök.
A forward és flyback áramkörök saját jellemzőkkel rendelkeznek, és rugalmasan használhatók a legjobb költségteljesítmény elérése érdekében az áramkör tervezése során. Általában a flyback típus alacsony fogyasztású alkalmakkor használható. Egy kicsit nagyobb egycsöves előremenő áramkört, közepes teljesítményű kétcsöves előremenő áramkört vagy félhidas áramkört, kisfeszültségre pedig push-pull áramkört, ami megegyezik a félhíd. Nagy teljesítményű kimenethez általában hídáramkört használnak, alacsony feszültséghez pedig push-pull áramkört is lehet használni.
Egyszerű felépítésének köszönhetően a flyback tápegység körülbelül akkora induktivitást takarít meg, mint a transzformátor, és széles körben használják kis és közepes tápegységekben. Egyes bevezetőkben megemlítik, hogy a flyback táp teljesítménye csak a tíz wattot érheti el, és nincs előnye, ha a kimenő teljesítmény meghaladja a 100 wattot, és nehezen megvalósítható. Szerintem ez általában így van, de nem tudom általánosítani. A PI cég TOP chipje elérheti a 300 wattot. Vannak olyan cikkek, amelyek bemutatják a flyback tápegységet, amely elérheti a több ezer wattot, de az igazit nem láttam. A kimeneti teljesítmény a kimeneti feszültség szintjéhez kapcsolódik.
A flyback tápegység transzformátor szivárgási induktivitása nagyon kritikus paraméter. Mivel a flyback tápegységnek szüksége van a transzformátorra az energia tárolására, a transzformátor vasmagjának teljes kihasználása érdekében általában légrés szükséges a mágneses áramkörben. A cél a vasmag hiszterézisének megváltoztatása A hurok lejtése lehetővé teszi, hogy a transzformátor ellenálljon a nagy impulzusáramok hatásának anélkül, hogy a vasmag telített, nemlineáris állapotba kerülne. A mágneses körben a légrés nagy reluktancia állapotban van, és a mágneses fluxus szivárgása a mágneses körben sokkal nagyobb, mint egy teljesen zárt mágneses körben. .
A transzformátor primer pólusai közötti csatolás szintén kulcsfontosságú tényező a szivárgási induktivitás meghatározásában. Ahhoz, hogy a primer pólustekercsek a lehető legközelebb legyenek, használható a szendvics tekercselés, de ez növeli a transzformátor elosztott kapacitását. A szivárgási induktivitás csökkentése érdekében a lehető legnagyobb mértékben válasszon viszonylag hosszú ablakú vasmagot. Például az EE, EF, EER és PQ típusú mágneses magok használatának hatása jobb, mint az EI típusúé.
Ami a flyback tápegység munkaciklusát illeti, elvileg a flyback táp maximális munkaciklusának kisebbnek kell lennie, mint {{0}},5, különben a hurok nem könnyen kompenzálható és instabil lehet, de van néhány kivétel, például az amerikai PI cég által piacra dobott TOP sorozatú chipek. Működhet, ha a munkaciklus nagyobb, mint 0,5. A munkaciklust a transzformátor primer és szekunder oldalának fordulatszáma határozza meg. Az én véleményem a repülésről, hogy először meg kell határozni a visszavert feszültséget (a kimeneti feszültség a transzformátor csatolásán keresztül visszaverődik a primer oldali feszültség értékére), és a visszavert feszültség egy bizonyos feszültségtartományon belül nő. A munkaciklus megnő, és a kapcsolócső vesztesége csökken. A visszavert feszültség csökkenésével a munkaciklus csökken, és a kapcsolócső vesztesége nő. Természetesen ennek is megvan az előfeltétele. Ha a munkaciklus növekszik, az azt jelenti, hogy a kimeneti dióda vezetési ideje lerövidül. A kimenet stabilan tartása érdekében a kimeneti kondenzátor kisülési árama gyakrabban garantálja, és a kimeneti kondenzátor nagyobb magas frekvenciát fog ellenállni. A hullámos áram súrolja és felmelegíti, ami sok körülmény között nem megengedett. A munkaciklus növelése és a transzformátor fordulatszámának megváltoztatása növeli a transzformátor szivárgási induktivitását és megváltoztatja annak általános teljesítményét. Ha a szivárgási induktivitás energiája egy bizonyos mértékig elég nagy, az teljes mértékben ellensúlyozni tudja a kapcsolócső nagy igénybevétele által okozott alacsony veszteséget. Nincs értelme a munkaciklust növelni, sőt a szivárgási induktivitás magas inverz csúcsfeszültsége miatt akár a kapcsolócsövet is tönkreteheti. A nagy szivárgási induktivitás miatt a kimeneti hullámosság és néhány egyéb elektromágneses jelző romolhat. Ha a munkaciklus kicsi, a kapcsolócső áramának effektív értéke magas, és a transzformátor primer áramának effektív értéke nagy, ami csökkenti az átalakító hatékonyságát, de javíthatja a kimeneti kondenzátor működési feltételeit. és csökkenti a hőtermelést.
Hogyan határozzuk meg a transzformátor visszavert feszültségét (azaz a munkaciklust)
Egyes netezők a kapcsolóüzemű tápegység visszacsatoló hurok paraméterbeállítását és működési állapotelemzését említették. Mivel iskolás koromban gyenge voltam emelt szintű matematikából, majdnem pótvizsgát kellett tennem "Az automatikus vezérlés alapelveiből". Még mindig tartok ettől a témától, és a zárt hurkú rendszer átviteli függvényét eddig nem tudom teljesen leírni. Érzem a rendszer nulla és pólusának fogalmát. Nagyon homályos, és a Bode-diagramot nézve csak nagyjából lehet megállapítani, hogy divergáló vagy konvergáló, ezért nem merek hülyeségeket beszélni a visszacsatolás kompenzációjáról, de van néhány javaslatom. Ha rendelkezik némi matematikai készségekkel és némi tanulási idővel, megtudhatja az "Automatikus vezérlés alapelvek" című egyetemi tankönyvet, és alaposan megemésztheti, majd a tényleges kapcsolóüzemű áramkörrel kombinálva elemzi a működési állapot szerint. Biztos lesz mit nyerni. A fórumon van egy bejegyzés a "Tanulmányi és tanulási visszacsatolási hurok tervezése és kiigazítása", amelyben a CMG nagyon jól válaszolt, és azt hiszem, referenciaként használható.
Ma a flyback tápegység munkaciklusáról fogok beszélni (figyelem a visszavert feszültségre, amely összhangban van a munkaciklussal). A munkaciklus a kiválasztott kapcsolócső ellenállási feszültségéhez is kapcsolódik. Egyes korai flyback tápegységek viszonylag alacsony ellenállású feszültségkapcsolókat használnak. Az olyan csövek, mint a 600 V vagy 650 V váltócsövek a 220 V váltakozó áramú bemeneti tápellátáshoz, kapcsolódhatnak az akkori gyártási folyamathoz. A nagy ellenállású feszültségű csöveket nem könnyű gyártani, vagy az alacsony feszültségű csöveket ésszerűbb vezetési veszteséggel és kapcsolási jellemzőkkel rendelkezik, mint ez a vezeték A visszavert feszültség nem lehet túl magas, különben a kapcsolócső biztonságos tartományban történő működése érdekében , az abszorpciós áramkör által elveszített teljesítmény is jelentős. A gyakorlat bebizonyította, hogy a 600 V-os cső visszavert feszültsége nem haladhatja meg a 100 V-ot, a 650 V-os cső visszavert feszültsége pedig nem haladhatja meg a 120 V-ot. Ha a szivárgási induktivitás csúcsfeszültségét 50 V-ra szorítjuk, a cső még mindig 50 V-os munkatartalékkal rendelkezik. A MOS-csövek gyártási folyamatának javítása miatt az általános flyback tápegység 700 V-os vagy 750 V-os vagy akár 800-900V-os kapcsolócsöveket is alkalmaz. Hasonlóan ehhez az áramkörhöz, egyes erősebb túlfeszültség-gátló képességű kapcsolótranszformátorok reflexiós feszültsége is növelhető. A maximális reflexiós feszültség megfelelőbb 150 V-on, és jobb általános teljesítmény érhető el. A PI cég TOP chipje tranziens feszültségelnyomó dióda használatát javasolja a 135 V-os feszültség rögzítéséhez. A kiértékelő táblája azonban általában 110 V körüli értéknél alacsonyabb visszavert feszültséggel rendelkezik. Mindkét típusnak vannak előnyei és hátrányai:
Az első kategória: Gyenge túlfeszültség-gátló képesség, kis munkaciklus és nagy primer impulzusáram a transzformátoron. Előnyök: kis transzformátor szivárgási induktivitása, alacsony elektromágneses sugárzás, magas hullámossági index, kis kapcsolócsőveszteség, az átalakítás hatékonysága nem feltétlenül alacsonyabb, mint a második típusé.
A második kategória: Hátrányok A kapcsolócső vesztesége nagyobb, a transzformátor szivárgási induktivitása nagyobb, a hullámosság pedig rosszabb. Előnyök: erősebb túlfeszültség-ellenállás, nagyobb munkaciklus, kisebb transzformátorveszteség és nagyobb hatásfok.
