Ako navrhnúť prevodník Flyback - komplexný návod

Konfigurácia flybacku je preferovanou topológiou v dizajnoch aplikácií SMPS hlavne preto, že zaručuje úplnú izoláciu výstupného DC od vstupného sieťového AC. Medzi ďalšie vlastnosti patria nízke výrobné náklady, jednoduchší dizajn a nekomplikovaná implementácia. Nízkoprúdová verzia DCM prevodníkov flyback, ktoré obsahujú výstupnú špecifikáciu nižšiu ako 50 wattov, sa používajú širšie ako väčšie náprotivky s vyšším prúdom.

Dozvieme sa podrobnosti s komplexným vysvetlením prostredníctvom nasledujúcich odsekov:

Komplexný sprievodca dizajnom pre offline prevodník DCM Flyback s pevnou frekvenciou

Prevádzkové režimy Flyback: DCM a CCM

Ďalej vidíme základný schematický návrh spätného prevodu. Hlavnými časťami v tomto prevedení sú transformátor, spínací výkonový mosfet Q1 na primárnej strane, mostíkový usmerňovač na sekundárnej strane D1, a filtračný kondenzátor na vyhladenie výstup z D1 a stupeň PWM regulátora, ktorým môže byť obvod riadený IC.

Tento typ konštrukcie so spätným chodom by mohol mať prevádzku CCM (režim nepretržitého vedenia) alebo DCM (režim prerušovaného vedenia) na základe toho, ako je nakonfigurovaný výkonový MOSFET T1.

V zásade v režime DCM máme celú elektrickú energiu uloženú v primárnom transformátore prenesenú cez sekundárnu stranu zakaždým, keď je MOSFET vypnutý počas svojich spínacích cyklov (tiež sa nazýva obdobie spätného chodu), čo vedie k tomu, že prúd na primárnej strane dosahuje nulový potenciál predtým, ako sa T1 bude môcť opäť zapnúť v ďalšom cykle spínania.

V režime CCM nemá elektrická energia uložená v primárnom systéme možnosť úplne sa preniesť alebo indukovať cez sekundárny zdroj.

Je to preto, že každý z nasledujúcich spínacích impulzov z PWM regulátora zapne T1 skôr, ako transformátor prenesie svoju celú uloženú energiu do záťaže. To znamená, že spätný prúd (ILPK a ISEC) nikdy nemôže dosiahnuť nulový potenciál počas každého zo spínacích cyklov.

V nasledujúcom diagrame môžeme vidieť rozdiely medzi týmito dvoma režimami prevádzky prostredníctvom vzorcov aktuálnych kriviek v primárnej a sekundárnej časti transformátora.

Režimy DCM aj CCM majú svoje špecifické výhody, z ktorých sa dozviete z nasledujúcej tabuľky:

V porovnaní s CCM vyžaduje obvod režimu DCM vyššie úrovne špičkového prúdu, aby sa zabezpečil optimálny výkon na sekundárnej strane transformátora. To zase vyžaduje, aby bola primárna strana dimenzovaná na vyšší prúd RMS, čo znamená, že MOSFET musí byť hodnotený na špecifikovaný vyšší rozsah.

V prípadoch, keď sa vyžaduje, aby návrh bol zostavený s obmedzeným rozsahom vstupného prúdu a komponentov, potom sa zvyčajne vyberie fyback v režime CCM, čo umožňuje, aby návrh využíval relatívne menší filtračný kondenzátor a menšie straty vedením na MOSFET a transformátore).

CCM sa stáva priaznivým pre podmienky, kde je vstupné napätie nižšie, zatiaľ čo prúd je vyšší (nad 6 ampérov), čo je návrh, ktorý je možné hodnotiť tak, aby pracoval s 50 wattový výkon , s výnimkou výstupov pri 5 V, kde výkonový výkon môže byť nižší ako 50 wattov.

Obrázok vyššie ukazuje aktuálnu odozvu na primárnej strane režimov spätného letu a zodpovedajúci vzťah medzi ich trojuholníkovými a lichobežníkovými vlnovými formami.

IA na trojuholníkovom priebehu označuje minimálny inicializačný bod, ktorý sa môže považovať za nulový, na začiatku periódy zapnutia MOSFET, a tiež vyššiu špičkovú úroveň prúdu pretrvávajúcu v primárnom vinutí transformátor v čase, kým sa MOSFET znovu nezapne, počas prevádzkového režimu CCM.

IB možno vnímať ako cieľový bod aktuálnej veľkosti, zatiaľ čo mosfet prepínač je zapnutý (interval ton).

Na normalizovanú hodnotu prúdu IRMS sa dá pozerať ako na funkciu faktora K (IA / IB) na osi Y.

Toto sa môže použiť ako multiplikátor vždy, keď je potrebné vypočítať straty odporu pre najrôznejší počet tvarov vĺn s odkazom na lichobežníkový tvar vlny s plochým horným tvarom vlny.

Toto tiež demonštruje mimoriadne nevyhnutné straty jednosmerného vedenia vinutím transformátora a tranzistormi alebo diódami ako funkcia krivky prúdu. S využitím týchto rád bude projektant schopný zabrániť tak dobre vypočítanej konštrukcii prevodníka až 10 až 15% stratami vedenia.

Zváženie vyššie uvedených kritérií sa môže stať veľmi dôležitým pre aplikácie určené na zvládnutie vysokých prúdov RMS, ktoré ako kľúčové vlastnosti požadujú optimálnu účinnosť.

Je možné vylúčiť ďalšie straty medi, aj keď to môže vyžadovať hrozivý dopad veľkosť jadra na prispôsobenie podstatnej väčšej plochy okna s vinutím, na rozdiel od situácií, v ktorých sa stávajú rozhodujúcimi iba základné parametre.

Ako sme doteraz pochopili, prevádzkový režim DCM umožňuje použitie transformátora menšej veľkosti, má väčšiu prechodnú odozvu a pracuje s minimálnymi spínacími stratami.

Preto sa tento režim stáva vysoko odporúčaným pre obvody flyback určené pre vyššie výstupné napätia s relatívne nižšími požiadavkami na ampér.

Aj keď je možné navrhnúť spätný prevodník tak, aby pracoval s režimami DCM aj CCM, je treba pamätať na to, že počas prechodu z režimu DCM do režimu CCM sa táto funkcia radenia transformuje na 2-pólovú operáciu, čo vedie k nízkej hodnote impedancia pre prevodník.

Táto situácia si vyžaduje začlenenie ďalších návrhových stratégií vrátane rôznych slučiek (spätná väzba) a kompenzácie sklonu vzhľadom na systém vnútornej prúdovej slučky. Z praktického hľadiska to znamená, že sa musíme uistiť, že prevodník je primárne navrhnutý pre režim CCM, napriek tomu je schopný pracovať v režime DCM, keď sa na výstupe používajú menšie záťaže.

Môže byť zaujímavé vedieť, že pomocou pokročilých modelov transformátorov je možné vylepšiť prevodník CCM pomocou čistejšej a ľahšej regulácie zaťaženia, ako aj vysokej krížovej regulácie v širokom rozsahu zaťaženia prostredníctvom transformátora so stupňovitou medzerou.

V takýchto prípadoch je malá medzera v jadre vynútená vložením vonkajšieho prvku, ako je izolačná páska alebo papier, aby sa spočiatku indukovala vysoká indukčnosť a aby sa tiež umožnila prevádzka CCM s ľahším zaťažením. Budeme o tom podrobne diskutovať niekedy inokedy v mojich ďalších článkoch.

Vďaka takým univerzálnym charakteristikám režimu DCM nie je žiadnym prekvapením, že sa stane populárnou voľbou, kedykoľvek je potrebné navrhnúť bezproblémový, efektívny a nízky výkon SMPS.

V nasledujúcom sa dozvieme podrobné pokyny týkajúce sa navrhovania spätného prevodu režimu DCM.

Návrhové rovnice DCM Flyback a požiadavky na postupné rozhodovanie

Krok 1:
Posúďte a odhadnite svoje požiadavky na dizajn. Všetky Dizajn SMPS musí začínať hodnotením a určovaním špecifikácií systému. Budete musieť definovať a prideliť nasledujúce parametre:

Vieme, že parameter účinnosti je rozhodujúcim parametrom, o ktorom je potrebné sa rozhodnúť ako prvý. Najjednoduchším spôsobom, ako to dosiahnuť, je stanoviť cieľ okolo 75% až 80%, aj keď je váš návrh nízkonákladový. Spínacia frekvencia označená ako

Fsw musí byť vo všeobecnosti kompromitovaný, aby sa dosiahla maximálna veľkosť transformátora a straty spôsobené prepínaním a EMI. Z toho vyplýva, že je potrebné rozhodnúť sa o spínacej frekvencii najmenej pod 150 kHz. Typicky to môže byť vybrané v rozsahu 50kHz až 100kHz.

Ďalej, ak je do návrhu potrebné zahrnúť viac ako jeden výstup, bude potrebné upraviť maximálnu hodnotu výkonu Pout ako kombinovanú hodnotu dvoch výstupov.

Možno vás zaujme, že nedávne najpopulárnejšie konvenčné SMPS vzory mali mosfet a Spínací radič PWM ako dva rôzne izolované stupne, ktoré sú integrované do jedného plošného spoja s plošnými spojmi, ale v dnešnej dobe v moderných jednotkách SMPS možno tieto dva stupne nájsť zabudované v jednom balení a vyrobené ako samostatné integrované obvody.

Hlavne parametre, ktoré sa zvyčajne berú do úvahy pri navrhovaní spätného prevodu SMPS, sú 1) Aplikácia alebo špecifikácia záťaže, 2) Cena 3) Pohotovostný režim a 4) Ďalšie ochranné prvky.

Keď sa použijú integrované integrované obvody, zvyčajne sa to stane oveľa jednoduchším, pretože to vyžaduje iba transformátor a niekoľko externých pasívnych komponentov, ktoré sa musia vypočítať na navrhnutie optimálneho prevodníka spätného toku.

Pozrime sa na podrobnosti týkajúce sa príslušných výpočtov pre návrh chybného SMPS.

Výpočet vstupného kondenzátora Cin a rozsahu vstupného DC napätia

V závislosti na špecifikáciách vstupného napätia a výkonu sa štandardné pravidlo pre výber Cin, ktoré sa označuje aj ako kondenzátor jednosmerného medziobvodu, dá naučiť z nasledujúcich vysvetlení:

Aby sa zabezpečil široký rozsah činnosti, pre kondenzátor jednosmerného medziobvodu je možné zvoliť hodnotu 2uF na watt alebo vyššiu hodnotu, čo vám umožní dosiahnuť kvalitný rozsah pre tento komponent.

Ďalej môže byť potrebné určiť minimálne vstupné jednosmerné napätie, ktoré možno získať riešením:

Tam, kde sa výboj stane pracovným pomerom kondenzátora medziobvodu, ktorý môže byť zhruba okolo 0,2

Na obrázku vyššie môžeme vizualizovať napätie kondenzátora medziobvodu. Ako je znázornené, vstupné napätie vzniká pri maximálnom výstupnom výkone a minimálnom vstupnom striedavom napätí, zatiaľ čo maximálne jednosmerné vstupné napätie vzniká pri minimálnom vstupnom výkone (bez záťaže) a počas maximálneho vstupného striedavého napätia.

Počas stavu bez záťaže vidíme maximálne vstupné napätie DC, počas ktorého sa kondenzátor nabíja na špičkovej úrovni vstupného napätia AC, a tieto hodnoty je možné vyjadriť nasledujúcou rovnicou:

Krok 3:

Vyhodnocovanie Flybackom indukovaného napätia VR a maximálneho napätia na MOSFET VDS. Flybackom indukované napätie VR by sa dalo chápať ako napätie indukované cez primárnu stranu transformátora, keď je mosfet Q1 v vypnutom stave.

Vyššie uvedená funkcia zase ovplyvňuje maximálne VDS hodnotenie mosfetu, ktoré môže byť potvrdené a identifikované riešením nasledujúcej rovnice:

Kde, Vspike je napäťový hrot generovaný v dôsledku indukčnosti úniku transformátora.

Na začiatok je možné vziať 30% Vspike z VDSmax.

Nasledujúci zoznam nám hovorí, koľko odrazeného napätia alebo indukovaného napätia možno odporučiť pre MOSFET s menovitým napätím 650 V až 800 V a s počiatočnou medznou hodnotou VR nižšou ako 100 V pre očakávaný rozsiahly rozsah vstupného napätia.

Výber správnej VR môže byť výhodnou kúpou medzi úrovňou napätia na sekundárnom usmerňovači a špecifikáciami mosfetu na primárnej strane.

Ak je VR zvolený veľmi vysoký so zvýšeným pomerom otáčok, viedlo by to k vyššiemu VDSmax, ale k nižšej úrovni napäťového napätia na dióde sekundárnej strany.

A ak je VR zvolená príliš malá pri malom pomere otáčania, spôsobilo by to, že VDSmax bude menší, ale viedlo by to k zvýšeniu úrovne napätia na sekundárnej dióde.

Väčšia VDSmax na primárnej strane by zabezpečila nielen nižšiu úroveň napätia na dióde na sekundárnej strane a zníženie primárneho prúdu, ale umožní aj realizáciu nákladovo efektívneho návrhu.

Flyback s režimom DCM

Ako vypočítať Dmax v závislosti od Vreflected a Vinmin

Maximálny pracovný cyklus možno očakávať v prípadoch VDCmin. Pre túto situáciu môžeme navrhnúť transformátor pozdĺž prahov DCM a CCM. V takom prípade by sa pracovný cyklus mohol predstaviť ako:

Krok 4:

Ako vypočítať prúd primárnej indukčnosti

V tomto kroku vypočítame primárnu indukčnosť a primárny špičkový prúd.

Na identifikáciu primárneho špičkového prúdu je možné použiť nasledujúce vzorce:

Po dosiahnutí vyššie uvedeného môžeme pokračovať a vypočítať primárnu indukčnosť pomocou nasledujúceho vzorca v medziach maximálneho pracovného cyklu.

Je potrebné postupovať opatrne, pokiaľ ide o spätný chod, nesmie ísť do režimu CCM z dôvodu akejkoľvek formy nadmerného zaťaženia a pri výpočte Poutmax v rovnici # 5 by sa mala zohľadniť táto maximálna výkonová špecifikácia. Uvedená podmienka sa môže vyskytnúť aj v prípade, že sa indukčnosť zvýši nad hodnotu Lprimax, preto si ich všimnite.

Krok 5 :

Ako zvoliť optimálny stupeň a veľkosť jadra:

Pri výbere správnej špecifikácie a štruktúry jadra by mohlo vyzerať dosť zastrašujúco, ak navrhujete spätný chod prvýkrát. Pretože to môže zahŕňať významný počet faktorov a premenných, ktoré sa majú brať do úvahy. Niektoré z nich, ktoré môžu byť rozhodujúce, sú geometria jadra (napr. Jadro EE / jadro RM / jadro PQ atď.), Rozmer jadra (napr. EE19, RM8 PQ20 atď.) A materiál jadra (napr. 3C96. TP4, 3F3 atď).

Ak neviete, ako postupovať pri vyššie uvedených špecifikáciách, efektívnym spôsobom, ako čeliť tomuto problému, by mohlo byť odporučenie a štandardný sprievodca výberom jadra od výrobcu jadra, alebo môžete použiť nasledujúcu tabuľku, ktorá vám poskytne štandardné rozmery jadra pri navrhovaní spätného toku DCM 65 kHz s odkazom na výstupný výkon.

Keď skončíte s výberom veľkosti jadra, je čas zvoliť správnu cievku, ktorú je možné získať podľa údajového listu jadra. Za prednostné prevedenie bude možno potrebné považovať aj ďalšie vlastnosti cievky, ako napríklad počet kolíkov, montáž na plošné spoje alebo SMD, vodorovné alebo zvislé umiestnenie.

Materiál jadra je tiež rozhodujúci a musí sa zvoliť na základe frekvencie, hustoty magnetického toku a strát jadra.

Na začiatok môžete vyskúšať varianty s názvami 3F3, 3C96 alebo TP4A. Pamätajte, že názvy dostupného materiálu jadra sa môžu u rovnakých typov líšiť v závislosti od konkrétnej výroby.

Ako vypočítať minimálne primárne otáčky alebo vinutie

Kde termín Bmax znamená maximálnu prevádzkovú hustotu toku, Lpri vám povie o primárnej indukčnosti, Ipri sa stane primárnym špičkovým prúdom, zatiaľ čo Ae identifikuje plochu prierezu vybraného typu jadra.

Je potrebné pamätať na to, že Bmax by nikdy nemalo dovoliť prekročiť hustotu saturačného toku (Bsat) uvedenú v údajovom liste materiálu jadra. V prípade Bsat pre feritové jadrá môžete nájsť mierne odchýlky v závislosti od technických údajov, ako sú typ materiálu a teplota, avšak väčšina z nich bude mať hodnotu blízku 400 mT.

Ak nenájdete žiadne podrobné referenčné údaje, môžete ísť s Bmax 300 mT. Aj keď výber vyššej Bmax môže pomôcť pri zníženom počte primárnych závitov a nižšom vedení, strata jadra sa môže významne zvýšiť. Pokúste sa optimalizovať medzi hodnotami týchto parametrov tak, aby strata jadra aj strata medi boli udržané v prijateľných medziach.

Krok 6:

Ako vypočítať počet závitov pre hlavný sekundárny výstup (Ns) a rôzne pomocné výstupy (Naux)

Za účelom určiť sekundárne otáčky najskôr musíme nájsť pomer otáčok (n), ktorý sa dá vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

Kde Np je primárny závit a Ns je sekundárny počet závitov, Vout znamená výstupné napätie a VD nám hovorí o poklese napätia na sekundárnej dióde.

Na výpočet závitov pomocných výstupov pre požadovanú hodnotu Vcc možno použiť nasledujúci vzorec:

Pomocné vinutie sa stáva rozhodujúcim vo všetkých prevodníkoch spätného chodu pre napájanie počiatočného napájacieho zdroja do riadiaceho integrovaného obvodu. Tento napájací zdroj VCC sa zvyčajne používa na napájanie spínacieho integrovaného obvodu na primárnej strane a je možné ho fixovať podľa hodnoty uvedenej v údajovom liste integrovaného obvodu. Ak je pri výpočte poskytnutá neceločíselná hodnota, jednoducho ju zaokrúhlite pomocou hornej celočíselnej hodnoty tesne nad týmto neceločíselným číslom.

Ako vypočítať veľkosť drôtu pre vybrané výstupné vinutie

Aby sme mohli správne vypočítať veľkosti vodičov pre niekoľko vinutí, najskôr musíme zistiť aktuálnu špecifikáciu RMS pre jednotlivé vinutia.

Možno to urobiť pomocou nasledujúcich vzorcov:

Ako východiskový bod by sa na stanovenie rozchodu drôtu mohla použiť prúdová hustota 150 až 400 kruhových mil na ampér. V nasledujúcej tabuľke je uvedený odkaz na výber vhodného prierezu drôtu pomocou 200M / A podľa aktuálnej hodnoty RMS. Ukáže vám tiež priemer drôtu a základnú izoláciu pre najrôznejšie meradlo super smaltovaných medených drôtov.

Krok 8:

Vzhľadom na konštrukciu transformátora a iteráciu návrhu vinutia

Po dokončení určovania vyššie diskutovaných parametrov transformátora je nevyhnutné vyhodnotiť, ako zapadnúť rozmer drôtu a počet závitov do vypočítanej veľkosti jadra transformátora a určenej cievky. Aby ste dosiahli toto právo optimálne, môže byť potrebných niekoľko iterácií alebo experimentov na optimalizáciu špecifikácie jadra s ohľadom na rozchod drôtu a počet závitov.

Nasledujúci obrázok označuje oblasť navíjania pre danú položku Jadro EE . Na základe vypočítanej hrúbky drôtu a počtu závitov pre jednotlivé vinutia je možné približne odhadnúť, či sa vinutie zmestí do dostupnej oblasti vinutia (š a v) alebo nie. Ak vinutie nezodpovedá, môže jeden z parametrov z počtu závitov, rozchodu drôtu alebo veľkosti jadra alebo viac ako 1 parameter vyžadovať jemné doladenie, kým vinutie optimálne nezapadne.

Usporiadanie vinutia je rozhodujúce, pretože od neho významne závisí pracovný výkon a spoľahlivosť transformátora. Odporúča sa použiť sendvičové usporiadanie alebo štruktúru pre vinutie, aby sa obmedzil únik indukčnosti, ako je to znázornené na obr.

Aby bol vyhovený a v súlade s medzinárodnými bezpečnostnými pravidlami, musí mať návrh dostatočný rozsah izolácie cez primárnu a sekundárnu vrstvu vinutia. To je možné zaistiť použitím konštrukcie s navinutým okrajom alebo použitím sekundárneho drôtu s trojitou izoláciou drôtu, ako je znázornené na nasledujúcom príslušnom obrázku.

Použitie trojitého izolovaného drôtu pre sekundárne vinutie sa stáva ľahšou voľbou pre rýchle potvrdenie medzinárodných bezpečnostných zákonov týkajúcich sa vzorov flyback SMPS. Takéto vystužené drôty však môžu mať trochu vyššiu hrúbku v porovnaní s normálnym variantom, čo núti vinutie zaberať viac miesta, a môže vyžadovať ďalšie úsilie na umiestnenie vo vybranej cievke.

Krok 9

Ako navrhnúť obvod primárnej svorky

V spínacej sekvencii je pre periódy OFF mosfetu vystavený vysokému napätiu špička vo forme indukčnosti úniku cez odtok / zdroj mosfetu, čo by mohlo mať za následok zrútenie lavíny, čo by v konečnom dôsledku poškodilo mosfet.

Aby sa tomu zabránilo, je upínací obvod obvykle nakonfigurovaný cez primárne vinutie, čo okamžite obmedzuje generovaný hrot na bezpečnú nižšiu hodnotu.

Nájdete niekoľko návrhov upínacích obvodov, ktoré môžu byť na tento účel zabudované, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Jedná sa konkrétne o svorku RCD a svorku diód / Zener, kde je druhá konfigurácia a implementácia oveľa ľahšia ako prvá možnosť. V tomto upínacom obvode používame kombináciu usmerňovacej diódy a vysokonapäťovej Zenerovej diódy, ako je TVS (prechodový potlačovač napätia) na upnutie prepäťovej špičky.

Funkcia Zenerova dióda znamená efektívne obmedziť alebo obmedziť napäťový hrot, kým nie je únikové napätie úplne posunuté cez Zenerovu diódu. Výhodou Zenerovej svorky diódy je, že obvod sa aktivuje a spína iba vtedy, keď kombinovaná hodnota VR a Vspike prekročí špecifikáciu poruchy Zenerovej diódy a naopak, pokiaľ je hrot pod Zenerovou poruchou alebo na bezpečnej úrovni, svorka sa nemusí vôbec spustiť, čo neumožňuje zbytočný stratu energie.

Ako zvoliť upínaciu diódu / Zenerovu klasifikáciu

Malo by to byť vždy dvojnásobok hodnoty odrazeného napätia VR alebo predpokladaného špičkového napätia.
Usmerňovacou diódou by mala byť ultrarýchla obnova alebo schottkyho typ diódy s hodnotou vyššou ako maximálne napätie medziobvodu.

Alternatívna možnosť upínania typu RCD má nevýhodu spomalenia dv / dt MOSFETu. Tu sa stáva parameter odporu rezistora rozhodujúcim pri obmedzovaní špičky napätia. Ak je vybraná žiarovka Rclamp s nízkou hodnotou, zlepšilo by to ochranu hrotu, ale mohlo by to zvýšiť rozptýlenie a stratu energie. Naopak, ak je zvolená vyššia hodnota Rclamp, pomohlo by to minimalizovať rozptýlenie, ale nemusí byť tak efektívne potlačenie hrotov .

Na obrázku vyššie je možné použiť nasledujúci vzorec, aby sa zabezpečilo, že VR = Vspike

Tam, kde Lleak označuje indukčnosť transformátora a možno ho nájsť vytvorením skratu cez sekundárne vinutie, alebo alternatívne, je možné zahrnúť pravidlo palca pomocou aplikácie 2 až 4% hodnoty primárnej indukčnosti.

V takom prípade by mal byť kondenzátor Cclamp v podstate veľký, aby bránil nárastu napätia počas absorpčnej doby únikovej energie.

Hodnotu Cclamp je možné zvoliť v rozmedzí 100pF až 4,7nF, energia uložená vo vnútri tohto kondenzátora sa počas cyklu prepínania eacj rýchlo vybije a obnoví pomocou Rclamp.

Krok 10

Ako zvoliť výstupnú usmerňovaciu diódu

To je možné vypočítať pomocou vyššie uvedeného vzorca.

Nezabudnite zvoliť také špecifikácie, aby maximálne reverzné napätie alebo VRRM diódy neboli menšie ako 30% ako VRVdiode, a tiež zabezpečte, aby parametre IF alebo lavínového forwardového prúdu boli minimálne o 50% väčšie ako IsecRMS. Najlepšie by ste mali použiť schottkyho diódu, aby ste minimalizovali straty vedením.

Pri obvode DCM môže byť špičkový prúd Flyback vysoký, preto skúste zvoliť diódu s nižším dopredným napätím a s relatívne vyššími špecifikáciami prúdu, čo sa týka požadovanej úrovne účinnosti.

Krok 11

Ako zvoliť hodnotu výstupného kondenzátora

Výber a správne vypočítaný výstupný kondenzátor zatiaľ čo návrh spätného chodu môže byť mimoriadne dôležitý, pretože v topológii spätného chodu je uložená indukčná energia medzi diódou a kondenzátorom nedostupná, čo znamená, že hodnotu kondenzátora je potrebné vypočítať zvážením 3 dôležitých kritérií:

1) Kapacita
2) ESR
3) RMS prúd

Minimálnu možnú hodnotu je možné určiť v závislosti od funkcie maximálneho akceptovateľného zvlnenia výstupného napätia medzi špičkami a možno ju určiť pomocou nasledujúceho vzorca:

Kde Ncp znamená počet hodinových impulzov primárnej strany požadovaný spätnou väzbou riadenia na riadenie činnosti zo špecifikovaných maximálnych a minimálnych hodnôt. To môže zvyčajne vyžadovať asi 10 až 20 spínacích cyklov.
Iout označuje maximálny výstupný prúd (Iout = Poutmax / Vout).

Ak chcete zistiť maximálnu hodnotu RMS pre výstupný kondenzátor, použite nasledujúci vzorec:

Pre špecifikovanú vysokú spínaciu frekvenciu spätného chodu bude maximálny špičkový prúd zo sekundárnej strany transformátora generovať zodpovedajúco vysoké zvlnenie napätia vynútené cez ekvivalentný ESR výstupného kondenzátora. Z tohto dôvodu je potrebné zabezpečiť, aby hodnotenie ESRmax kondenzátora nepresahovalo špecifikovanú prijateľnú schopnosť zvlnenia prúdu kondenzátora.

Konečný návrh môže v zásade obsahovať požadované menovité napätie a schopnosť zvlnenia prúdu kondenzátora na základe skutočného pomeru zvoleného výstupného napätia a prúdu spätného chodu.

Uistite sa, že Hodnota ESR sa určuje z údajového listu na základe frekvencie vyššej ako 1kHz, o ktorej sa dá bežne predpokladať, že je medzi 10kHz a 100kHz.

Bolo by zaujímavé poznamenať, že na riadenie zvlnenia výstupu môže stačiť solitárny kondenzátor s nízkou špecifikáciou ESR. Môžete sa pokúsiť zahrnúť malý LC filter pre vyššie špičkové prúdy, najmä ak je spätný chod navrhnutý na prácu v režime DCM, čo by mohlo zaručiť primerane dobrú reguláciu zvlnenia napätia na výstupe.

Krok 12

Ďalšie dôležité úvahy:

A) Ako zvoliť napätie a prúd pre mostíkový usmerňovač na primárnej strane.

Dá sa to urobiť cez vyššie uvedenú rovnicu.

V tomto vzorci PF znamená účinník napájacieho zdroja, môžeme použiť 0,5 v prípade, že sa správna referencia stane mimo dosahu. Pre mostíkový usmerňovač vyberte diódy alebo modul s menovitým predným zosilňovačom dvakrát viac ako IACRMS. Pre menovité napätie je možné zvoliť 600 V pre maximálnu špecifikáciu vstupu 400 V str.

B) Ako zvoliť rezistor súčasného snímania (Rsense):

Môže sa vypočítať pomocou nasledujúcej rovnice. Na interpretáciu maximálneho výkonu na výstupe spätného chodu je zabudovaný snímací odpor Rsense. Hodnotu Vcsth je možné určiť podľa údajového listu IC radiča, Ip (max) označuje primárny prúd.

C) Výber VCC kondenzátora:

Optimálne hodnota kapacity je pre vstupný kondenzátor rozhodujúci pre správne spustenie. Každá práca medzi 22uF a 47uF robí prácu dobre. Ak je však zvolená táto možnosť, oveľa nižšie by to mohlo mať za následok spustenie „blokovania podpätia“ na integrovanej riadiacej jednotke skôr, ako sa prevodník dokáže vyvinúť Vcc. Naopak, vyššia hodnota kapacity by mohla viesť k nežiaducemu oneskoreniu doby spustenia prevodníka.

Ďalej sa uistite, či je tento kondenzátor najlepšej kvality a má veľmi dobré technické parametre ESR a zvlnenie prúdu, porovnateľné s výstupom. špecifikácie kondenzátora . Dôrazne sa odporúča pripojiť ďalší kondenzátor s menšou hodnotou rádovo 100 nF, paralelne s vyššie diskutovaným kondenzátorom a čo najbližšie k vývodom Vcc / zem na radiči IC.

D) Konfigurácia slučky spätnej väzby:

Pre zastavenie generovania kmitov je dôležitá kompenzácia spätnoväzbovej slučky. Konfigurácia kompenzácie slučky môže byť pre spätný chod v režime DCM jednoduchšia ako pre CCM, kvôli absencii „pravej polovice roviny nula“ v výkonovom stupni, a teda nie je potrebná žiadna kompenzácia.

Ako je uvedené vyššie, priamy RC (Rcomp, Ccomp) sa väčšinou stáva dostatočným na udržanie dobrej stability v celej slučke. Všeobecne je možné zvoliť hodnotu Rcomp medzi 1K a 20K, zatiaľ čo Ccomp môže byť v rozmedzí od 100nF do 470pF.

Týmto sa končí naša komplikovaná diskusia o tom, ako navrhnúť a vypočítať prevodník flybacku. Ak máte akékoľvek návrhy alebo otázky, môžete ich umiestniť v nasledujúcom poli pre komentáre a na vaše otázky odpovieme čo najskôr.

Zdvorilosť: Infineon