تم تصميم محول flyback مثل مصدر طاقة وضع التبديل من 70 عامًا الماضية لإجراء أي نوع من التحويل مثل AC إلى DC و DC إلى DC. أعطى تصميم flyback ميزة تطوير التلفزيون للاتصالات في أوائل الثلاثينيات إلى الأربعينيات. يستخدم مفهوم توريد التحويل غير الخطي. ال محول flyback يخزن الطاقة المغناطيسية ويعمل بمثابة اداة الحث عند مقارنتها بتصميم غير flyback. تتناول هذه المقالة كل شيء عن عمل محول flyback وطوبولوجيته.
ما هو محول Flyback؟
يتم تعريف محولات Flyback على أنها محولات طاقة ، والتي تقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر مع عزل كلفاني بين المدخلات والمخرجات. يخزن الطاقة عندما يتدفق التيار عبر الدائرة ويطلق الطاقة عند إزالة الطاقة. استخدم محثًا مقترنًا بشكل متبادل ويعمل كمحول تحويل معزول لمحولات الجهد التنحي أو تصعيد الجهد.
يمكنه التحكم في الفولتية الناتجة المتعددة وتنظيمها مع مجموعة واسعة من الفولتية المدخلة. ال عناصر مطلوب لتصميم محول flyback قليل عند مقارنته بدارات تزويد الطاقة الأخرى في وضع التبديل. يشار إلى كلمة flyback باسم إجراء التشغيل / الإيقاف للمفتاح المستخدم في التصميم.
تصميم محول Flyback
تصميم محول flyback بسيط للغاية ويحتوي على ملفات المكونات الكهربائية مثل محول flyback ، والتبديل ، والمعدل ، والمرشح ، وجهاز التحكم لقيادة التبديل وتحقيق التنظيم.
يتم استخدام المفتاح في تشغيل وإيقاف تشغيل الدائرة الأولية ، والتي يمكنها جذب أو إزالة مغناطيسية المحول. تتحكم إشارة PWM من وحدة التحكم في تشغيل المفتاح. في معظم تصميمات محولات flyback ، يتم استخدام FET أو MOSFET أو الترانزستور الأساسي كمفتاح.
تصميم محول Flyback
يقوم المعدل بتصحيح جهد الملف الثانوي للحصول على خرج تيار مستمر نابض ويفصل الحمل عن الملف الثانوي للمحول. يقوم المكثف بتصفية جهد خرج المعدل ويزيد من مستوى خرج التيار المباشر حسب التطبيق المطلوب.
يستخدم محول flyback كمحث لتخزين الطاقة المغناطيسية. تم تصميمه كمحث مزدوج ، والذي يعمل كملف أولي وثانوي. تعمل بترددات عالية تقارب 50 كيلو هرتز.
حسابات التصميم
من الضروري النظر في حسابات تصميم محول flyback نسبة المنعطفات ودورة العمل وتيارات اللفات الأولية والثانوية. لأن نسبة المنعطفات قد تؤثر على التيار المتدفق عبر الملف الابتدائي والثانوي وكذلك دورة العمل. عندما تكون نسبة الدوران عالية ، تصبح دورة العمل عالية أيضًا ، وينخفض التيار الذي يمر عبر الملف الأولي والثانوي.
نظرًا لأن المحول المستخدم في الدائرة هو نوع مخصص ، فلا يمكن الحصول على محول مثالي بنسبة دوران هذه الأيام. ومن ثم فإن اختيار المحول بالتصنيفات المرغوبة والأقرب إلى التصنيفات المطلوبة قد يعوض عن الفرق في الجهد والإخراج.
يجب أن يأخذ المهندسون في الاعتبار المعلمات الأخرى مثل المواد الأساسية وتأثير فجوة الهواء والاستقطاب.
تتم مناقشة حسابات تصميم محول flyback من خلال النظر في موضع التبديل أدناه.
عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل
فين - VL - مقابل = 0
في حالة مثالية ، Vs = 0 (انخفاض الجهد)
ثم فين - VL = 0
VL = Lp di / dt
دي = (VL / Lp) x dt
منذ VL = فين
دي = (فين / ليرة لبنانية) × دت
من خلال تطبيق التكامل على كلا الجانبين نحصل على ،
التيار عند اللف الأساسي هو
Ipri = (Vin. / Lp) طن
إجمالي الطاقة المخزنة في اللف الأساسي هو ،
Epri = ½ IpriاثنينX ليرة لبنانية
حيث Vin = جهد الدخل
Lp = محاثة الملف الأولي أو المحاثة الأولية.
طن = الفترة التي يتم فيها تشغيل المفتاح
عندما يكون التبديل مغلقًا
VL (ثانوي) - VD - Vault = 0
سيكون انخفاض جهد الصمام الثنائي صفرًا في حالة مثالية
VL (ثانوي) - Vout = 0
VL (ثانوي) = Vout
VL = Ls di / dt
دي = (VL الثانوية / Ls) / dt
منذ VL الثانوية = Vout
لذلك،
دي = Vout / Ls) X dt
من خلال تطبيق التكامل ، نحصل على
Isec = (Vsec / Ls) (T - طن)
يتم التعبير عن إجمالي الطاقة المنقولة كـ
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - Tone)]اثنين. إل إس
حيث Vsec = الجهد في الملف الثانوي = إجمالي جهد الخرج عند الحمل
Ls = محاثة الملف الثانوي
T = فترة إشارة pwm
طن = تشغيل الوقت
تشغيل محول Flyback / مبدأ العمل
يمكن فهم تشغيل محول flyback من الرسم البياني أعلاه. يعتمد مبدأ العمل على وضع مصدر طاقة وضع التبديل (SMPS).
عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل ، لا يوجد نقل للطاقة بين الإدخال والحمل. سيتم تخزين الطاقة الإجمالية في الملف الأولي للدائرة. هنا جهد الصرف Vd = 0 ويمر التيار Ip عبر الملف الأولي. يتم تخزين الطاقة في شكل الحث المغناطيسي للمحول ويزداد التيار بمرور الوقت خطيًا. ثم يصبح الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا ولا يتدفق التيار إلى الملف الثانوي للمحول ويتم تخزين الطاقة الإجمالية في المكثف المستخدم عند الإخراج.
عندما يكون المفتاح في وضع OFF ، يتم نقل الطاقة إلى الحمل عن طريق تغيير قطبية لفات المحولات بسبب المجال المغناطيسي وتبدأ دائرة المعدل في تصحيح الجهد. سيتم نقل الطاقة الإجمالية في القلب إلى الحمل وستستمر العملية حتى يتم استنفاد الطاقة في القلب أو حتى يتم تشغيل المفتاح.
طوبولوجيا محول Flyback
طوبولوجيا محول flyback قابلة للتكيف ومرنة وبسيطة تستخدم في الغالب SMPS (مصدر طاقة وضع التبديل) مع خصائص أداء جيدة تمنح ميزة للعديد من التطبيقات.
فيما يلي خصائص أداء هيكل محول flyback.
طوبولوجيا Flyback
تُظهر الأشكال الموجية أعلاه التحولات المفاجئة والتيارات الانعكاسية للملف الأولي والثانوي لمحول flyback. سيتم تنظيم جهد الخرج عن طريق ضبط إجراءات التشغيل / الإيقاف لدورة العمل للملف الأساسي. يمكننا عزل المدخلات والمخرجات باستخدام التغذية الراجعة ، أو باستخدام لف إضافي على المحول
طوبولوجيا Flyback SMPS
يتم عرض مخططات SMPS طوبولوجيا flyback أدناه.
يتطلب تصميم SMPS طوبولوجيا flyback أقل لا. من المكونات لنطاق طاقة معين عند مقارنتها بطبولوجيا SMPS الأخرى. يمكن أن تعمل لمصدر تيار متردد أو تيار مستمر معين. إذا تم أخذ المدخلات من مصدر التيار المتردد ، فسيتم تصحيح جهد الخرج بالكامل. هنا يتم استخدام MOSFET باعتباره SMPS.
يعتمد تشغيل طوبولوجيا SMPS flyback بالكامل على موضع المحول ، أي MOSFET.
طوبولوجيا Flyback SMPS
يمكن أن تعمل في وضع مستمر أو متوقف بناءً على موضع المفتاح أو FET. في النموذج المتوقف ، يصبح التيار في الملف الثانوي صفراً قبل تشغيل المفتاح. في الوضع المستمر ، لا يصبح التيار في المرحلة الثانوية صفرًا.
عندما يتم إيقاف تشغيل المفتاح ، تتدفق الطاقة المخزنة في محاثة التسرب للمحول عبر الملف الأولي ويتم امتصاصها بواسطة دائرة مشبك الإدخال أو دائرة snubber. يتمثل دور دائرة snubber حماية المفتاح من الفولتية الحثية العالية. سيكون هناك تبديد للطاقة أثناء انتقالي ON و OFF للمفتاح.
SMPS Flyback تصميم محول
تصميم محول SMPS flyback أكثر شيوعًا من تصميمات مصدر الطاقة العادي نظرًا لتكلفته المنخفضة وكفاءته وتصميمه البسيط. إنه يعزل الملف الأولي والثانوي للمحول لمدخلات متعددة معينة ويوفر جهد إخراج متعدد ، والذي قد يكون موجبًا أو سالبًا.
يظهر أدناه تصميم محول SMPS flyback الأساسي عند تشغيل المفتاح وإيقافه. كما أنها تستخدم كمحول طاقة معزول. يحتوي محول flyback المستخدم في التصميم على ملفين أولي وثانوي ، مفصولين كهربائياً لتجنب الاقتران العابر ، والحلقات الأرضية ، ويوفر المرونة.
مفتاح المحول قيد التشغيل
يتميز استخدام تصميم المحولات SMPS flyback بميزة على تصميم المحولات التقليدية. هنا لا يتدفق التيار خلال الملف الأولي والثانوي في نفس الوقت لأن طور اللف ينقلب كما هو موضح في الشكل أعلاه.
تبديل المحول مغلق
يخزن الطاقة في شكل مجال مغناطيسي في الملف الأولي لفترة زمنية معينة وينتقل إلى الملف الأولي. الحد الأقصى لجهد الحمل الناتج ، ونطاقات التشغيل ، ونطاقات جهد الإدخال والإخراج ، وإمكانية توصيل الطاقة ، وخصائص دورات flyback هي المعلمات المهمة في تصميم محول flyback SMPS.
التطبيقات
ال تطبيقات محول flyback نكون،
- يستخدم في أجهزة التليفزيون ، وأجهزة الكمبيوتر ذات الطاقة المنخفضة حتى 250 وات
- تستخدم في إمدادات الطاقة الاحتياطية في أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية (وضع تبديل الطاقة المنخفضة)
- تستخدم في الهواتف المحمولة وأجهزة الشحن المحمولة
- تستخدم في الإمدادات عالية الجهد مثل التليفزيون ، CRT ، الليزر ، الكشافات ، وأجهزة النسخ ، إلخ
- تستخدم في مصادر طاقة متعددة المدخلات والمخرجات
- تستخدم في دوائر محرك البوابة المعزولة.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن نظرة عامة على محول flyback - التصميم ، ومبدأ العمل ، والتشغيل ، والطوبولوجيا ، وتصميم المحولات SMPS flyback ، والطوبولوجيا ، وتصميم طوبولوجيا SMPS ، والتطبيقات. إليك سؤال لك ، 'ما هي مزايا محول flyback؟ '
