Flyback kommutatsiya elektr ta'minotining asosiy tamoyillari va ish usullari
Asosiy tamoyillar va ish usullari
Asosiy
Tranzistor Trton almashtirilganda, transformatorning asosiy Np tok Ip ga ega bo'ladi va unda energiya saqlanadi (E=LpIp/2). Np va Ns qarama-qarshi qutblarga ega bo'lganligi sababli, D diodasi teskari yo'nalishga ega va bu vaqtda uzilib qoladi va hech qanday energiya yukga o'tkazilmaydi. Troffni almashtirishda, Lenz qonuniga ko'ra: (e=-N△Φ/△T), transformatorning birlamchi o'rashi teskari potentsial hosil qiladi. Bu vaqtda D diodi to'g'ridan-to'g'ri o'tkazuvchan bo'lib, yuk IL oqimiga ega. Flyback konvertorining barqaror holatdagi to'lqin shakli
O'tkazuvchanlik vaqtining o'lchami Ip va Vce ning amplitudasini aniqlaydi:
Vcemax=VIN/1-Dmaks
VIN: kirish doimiy kuchlanish; Dmax: maksimal ish aylanishi
Dmax=ton/T
Ko'rinib turibdiki, past kollektor kuchlanishini olish uchun Dmax past, ya'ni Dmax bo'lishi kerak<0.5. In practical applications, Dmax=0.4 is usually taken to limit Vcemax≦2.2VIN.
Tron trubkasini almashtirishda kollektorning ish oqimi Ie, ya'ni birlamchi pik toki Ip: Ic=Ip=IL/n. Chunki IL=Io, Io oʻzgarmas boʻlganda, burilishlar nisbati oʻlchami n Ic oʻlchamini aniqlaydi, yuqoridagi formula quvvatni tejash tamoyili asosida olinadi va birlamchi va ikkilamchi amper burilishlar soni teng boʻladi. NpIp=NsIs ga. Ip quyidagi usul bilan ham ifodalanishi mumkin:
Ic=Ip=2po/(ē*VIN*Dmax)ķ: Konverter samaradorligi
Formula quyidagicha hosil bo'ladi:
Chiqish quvvati: po=LIp2ķ/2T
Kirish kuchlanishi: VIN=Ldi/dt, di=Ip va 1/dt=f/Dmaks qabul qilinganda, keyin:
VIN=LIpf/Dmax yoki Lp=VIN*Dmax/Ipf
Keyin po quyidagicha ifodalanishi mumkin:
po=ķVINfDmaxIp2/2fIp=1/2ķVINDmaxIp
∴Ip=2po/ķVINDmax
Yuqoridagi formulada:
VIN: Minimal doimiy kirish kuchlanishi (V)
Dmax: maksimal o'tkazuvchanlik davri
Lp: Transformatorning asosiy induktivligi (mH)
Ip: transformatorning birlamchi tomonidagi eng yuqori oqim (A)
f: konversiya chastotasi (KHZ)
Ishlash usuli
Flyback transformatorlari odatda ikkita rejimda ishlaydi:
1. Induktor oqimining uzluksiz rejimi DCM (DiscontinuousInductorCurrentMode) yoki "to'liq energiya konvertatsiyasi": tonnada transformatorda saqlanadigan barcha energiya uchib ketish davrida (toff) chiqishga o'tkaziladi.
2. Induktor oqimining uzluksiz rejimi CCM (ContinuousInductorCurrentMode) yoki "to'liq bo'lmagan energiya konvertatsiyasi": transformatorda saqlangan energiyaning bir qismi toff oxirida keyingi tonna tsiklining boshlanishiga qadar saqlanadi.
DCM va CCM kichik signal uzatish funktsiyalari jihatidan juda farq qiladi. Ularning to'lqin shakllari 3-rasmda ko'rsatilgan. Aslida, konvertorning kirish kuchlanishi VIN katta diapazonda o'zgarganda yoki yuk oqimi IL katta diapazonda o'zgarganda Qachon , u ikkita ish rejimini qamrab olishi kerak. Shuning uchun, flyback konvertori DCM/CCM da barqaror ishlashi uchun talab qilinadi. Ammo uni loyihalash qiyinroq. Odatda biz dizayn asosi sifatida DCM/CCM kritik holatidan foydalanishimiz mumkin. Joriy rejimni boshqarish pWM bilan birlashtirilgan. Ushbu usul DCMdagi turli muammolarni samarali hal qilishi mumkin, ammo u CCMdagi sxemaning o'ziga xos beqarorlik muammosini bartaraf etmaydi. CCM past chastota diapazonini ajratish va vaqtinchalik javob tezligini kamaytirish uchun nazorat pastadirining daromadini sozlash orqali hal qilinishi mumkin. Beqarorlik uzatish funktsiyasining "o'ng yarim tekisligi nol" dan kelib chiqadi.
DCM va CCM kichik signal uzatish funktsiyalari jihatidan juda farq qiladi.
DCM/CCM birlamchi va ikkilamchi oqim to'lqin shakli diagrammasi
Aslida, konvertorning kirish kuchlanishi VIN katta diapazonda o'zgarganda yoki yuk oqimi IL katta diapazonda o'zgarganda, u ikkita ish rejimini qamrab olishi kerak. Shuning uchun, flyback konvertori DCM/CCM ni talab qiladi. Ikkalasi ham barqaror ishlashi mumkin. Ammo uni loyihalash qiyinroq. Odatda biz DCM/CCM kritik holatini dizayn asosi sifatida ishlatishimiz va joriy rejimni boshqarish pWM dan foydalanishimiz mumkin. Ushbu usul DCMdagi turli muammolarni samarali hal qilishi mumkin, ammo CCM paytida sxemada o'ziga xos beqarorlik muammosi yo'q. CCMda uzatish funktsiyasining "o'ng yarim tekislik nol nuqtasi" tufayli yuzaga kelgan beqarorlik past chastota diapazonini ajratish va vaqtinchalik javob tezligini kamaytirish uchun nazorat pastadirining daromadini sozlash orqali hal qilinishi mumkin.
Barqaror holatda magnit oqimining tonnadagi o'sish DA o'zgarishi "toff" dagi o'zgarishga teng bo'lishi kerak, aks holda magnit yadro to'yingan bo'ladi.
shuning uchun,
D=VINton/Np=Vs*toff/Ns
Ya'ni, transformatorning birlamchi o'rashining har bir burilishining volts / sekund qiymati ikkilamchi o'rashning har bir burilishining volt / soniya qiymatiga teng bo'lishi kerak.
3-rasmdagi DCM va CCM ning joriy to'lqin shakllarini solishtirsak, DCM holatidagi Trton davrida butun energiya uzatish to'lqin shakli yuqori birlamchi tepalik oqimiga ega ekanligini bilishimiz mumkin. Buning sababi, asosiy indüktans qiymati Lp nisbatan past bo'lib, Ipni keskin qiladi O'sish natijasida yuzaga kelgan salbiy ta'sir o'rash yo'qotilishini (sarg'ishning yo'qolishi) va kirish filtri kondansatkichining dalgalanma oqimini oshiradi, bu esa kommutatsiya tranzistoriga ega bo'lishini talab qiladi. xavfsiz ishlash uchun yuqori oqim o'tkazish qobiliyati.
CCM holatida birlamchi tomonning eng yuqori oqimi past, lekin kommutatsiya kristali tonna holatida yuqori kollektor oqimi qiymatiga ega. Bu kommutatsiya kristalining yuqori quvvat sarfiga olib keladi. Shu bilan birga, CCM ga erishish uchun transformatorning yuqori birlamchi kuchlanishi talab qilinadi. Yon endüktans qiymati Lp va transformator yadrosida saqlanadigan qoldiq energiya transformator hajmining DCM hajmidan kattaroq bo'lishini talab qiladi, boshqa koeffitsientlar esa tengdir.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, DCM va CCM transformatorlarining konstruktsiyasi asosan bir xil, birlamchi yon tepalik oqimining ta'rifi bundan mustasno (CCMda Ip=Imax-Imin).
