Le convertisseur flyback est conçu comme l'alimentation à découpage des 70 dernières années pour effectuer tout type de conversion comme AC vers DC et DC vers DC. La conception du flyback a donné l'avantage de développer la télévision pour la communication dans les premières années 1930 à 1940. Il utilise un concept d'alimentation à découpage non linéaire. Le transformateur flyback stocke l'énergie magnétique et agit comme un inducteur par rapport à une conception sans flyback. Cet article traite du fonctionnement du convertisseur flyback et de sa topologie.
Qu'est-ce qu'un convertisseur Flyback?
Les convertisseurs Flyback sont définis comme des convertisseurs de puissance, qui convertissent le courant alternatif en courant continu avec une isolation galvanique entre les entrées et les sorties. Il stocke l'énergie lorsque le courant circule dans le circuit et libère l'énergie lorsque l'alimentation est coupée. Il utilisait une inductance couplée mutuellement et agit comme un convertisseur de commutation isolé pour les transformateurs de tension abaisseurs ou élévateurs.
Il peut contrôler et réguler les multiples tensions de sortie avec une large gamme de tensions d'entrée. Le Composants nécessaires pour concevoir un convertisseur flyback sont quelques-uns par rapport aux autres circuits d'alimentation à découpage. Le mot flyback est appelé action marche / arrêt du commutateur utilisé dans la conception.
Conception de convertisseur Flyback
La conception du convertisseur flyback est très simple et contient composants électriques comme un transformateur flyback, un interrupteur, un redresseur, un filtre et un dispositif de commande pour entraîner l'interrupteur et réaliser la régulation.
L'interrupteur est utilisé pour ON et OFF le circuit primaire, qui peut magnétiser ou démagnétiser le transformateur. Le signal PWM du contrôleur contrôle le fonctionnement du commutateur. Dans la plupart des conceptions de transformateurs flyback, FET ou MOSFET ou un transistor de base est utilisé comme commutateur.
Conception de convertisseur Flyback
Le redresseur redresse la tension de l'enroulement secondaire pour obtenir une sortie CC pulsée et déconnecte la charge de l'enroulement secondaire du transformateur. Le condensateur filtre la tension de sortie du redresseur et augmente le niveau de sortie CC selon l'application souhaitée.
Le transformateur flyback est utilisé comme inducteur pour stocker l'énergie magnétique. Il est conçu comme un inducteur à deux couplages, qui agit comme un enroulement primaire et secondaire. Il fonctionne à des fréquences élevées de près de 50 KHz.
Calculs de conception
Il faut tenir compte de la calculs de conception de convertisseur flyback du rapport de tours, du rapport cyclique et des courants des enroulements primaire et secondaire. Parce que le rapport de tours peut affecter le courant circulant à travers les enroulements primaire et secondaire ainsi que le cycle de service. Lorsque le rapport de rotation est élevé, le cycle de service devient également élevé et le courant traversant les enroulements primaire et secondaire diminue.
Comme le transformateur utilisé dans le circuit est un type personnalisé, il n’est pas possible d’obtenir un transformateur parfait avec un rapport de rotation de nos jours. Par conséquent, en choisissant le transformateur avec les valeurs nominales souhaitées et plus proche des valeurs nominales requises, vous pourriez compenser la différence de tension et de sortie.
Les autres paramètres tels que le matériau du noyau, l'effet de l'entrefer et la polarisation doivent être pris en compte par les ingénieurs.
Les calculs de conception du convertisseur flyback en considérant la position du commutateur sont décrits ci-dessous.
Lorsque l'interrupteur est sur ON
Vin - VL - Vs = 0
Dans des conditions idéales, Vs = 0 (chute de tension)
ensuite Vin - VL = 0
VL = Lp di / dt
di = (VL / Lp) x dt
Puisque VL = Vin
di = (Vin / Lp) x dt
En appliquant l'intégration des deux côtés, nous obtenons,
Le courant au niveau de l'enroulement primaire est
Ipri = (Vin. / Lp) Tonne
L'énergie totale stockée dans l'enroulement primaire est,
Epri = ½ IprideuxX Lp
Où Vin = tension d'entrée
Lp = inductance de l'enroulement primaire ou inductance primaire.
Ton = période pendant laquelle l'interrupteur est allumé
Lorsque l'interrupteur est sur OFF
VL (secondaire) - VD - Vault = 0
La chute de tension de la diode sera nulle dans des conditions idéales
VL (secondaire) - Vout = 0
VL (secondaire) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (VL secondaire / Ls) / dt
Puisque VL secondaire = Vout
D'où,
di = Vout / Ls ) X dt
En appliquant l'intégration, nous obtenons
Isec = (Vsec / Ls) (T - Ton)
L'énergie totale transférée est exprimée en
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - Tonalité)]deux. Ls
Où Vsec = tension dans l'enroulement secondaire = tension de sortie totale à la charge
Ls = inductance de l'enroulement secondaire
T = période du signal pwm
Ton = heure de mise en marche
Fonctionnement du convertisseur Flyback / principe de fonctionnement
Le fonctionnement du convertisseur flyback peut être compris à partir du schéma ci-dessus. Le principe de fonctionnement est basé sur le mode d'alimentation à découpage (SMPS).
Lorsque l'interrupteur est en position ON, il n'y a pas de transfert d'énergie entre l'entrée et la charge. L'énergie totale sera stockée dans l'enroulement primaire du circuit. Ici drainent la tension Vd = 0 et le courant Ip traverse l'enroulement primaire. L'énergie est stockée sous la forme de l'inductance magnétique du transformateur et le courant augmente linéairement avec le temps. Ensuite, la diode devient polarisée en inverse et aucun courant ne circule vers l'enroulement secondaire du transformateur et l'énergie totale est stockée dans le condensateur utilisé en sortie.
Lorsque l'interrupteur est en position OFF, l'énergie est transférée à la charge en modifiant la polarité des enroulements du transformateur en raison du champ magnétique et le circuit redresseur commence à redresser la tension. L'énergie totale dans le noyau sera transférée à la charge sera rectifiée et le processus se poursuivra jusqu'à ce que l'énergie dans le noyau soit épuisée ou jusqu'à ce que l'interrupteur soit activé.
Topologie du convertisseur Flyback
La topologie du convertisseur flyback est une conception SMPS (alimentation à découpage) adaptable, flexible, simple et principalement utilisée avec de bonnes caractéristiques de performance qui donne un avantage à de nombreuses applications.
Les caractéristiques de performance de la topologie du convertisseur flyback sont indiquées ci-dessous.
Topologie flyback
Les formes d'onde ci-dessus montrent les transitions soudaines et les courants d'inversion des enroulements primaire et secondaire du transformateur flyback. La tension de sortie sera régulée en ajustant les actions marche / arrêt du cycle de service de l'enroulement primaire. Nous pouvons isoler l'entrée et la sortie en utilisant la rétroaction, ou en utilisant un enroulement supplémentaire sur le transformateur
Topologie Flyback SMPS
Les diagrammes SMPS de topologie flyback sont présentés ci-dessous.
La conception SMPS de la topologie flyback nécessite moins non. Des composants pour une plage de puissance donnée par rapport aux autres topologies SMPS. Il peut fonctionner pour une source CA ou CC donnée. Si l'entrée provient de la source CA, alors la tension de sortie serait entièrement redressée. Ici, MOSFET est utilisé comme SMPS.
Le fonctionnement de la topologie de retour SMPS est entièrement basé sur la position du commutateur, c'est-à-dire le MOSFET.
Topologie Flyback SMPS
Il peut fonctionner en mode continu ou interrompu en fonction de la position du commutateur ou du FET. Dans le modèle abandonné, le courant dans l'enroulement secondaire devient nul avant que l'interrupteur ne soit activé. En mode continu, le courant dans le secondaire ne devient pas nul.
Lorsque le commutateur est désactivé, l'énergie stockée dans l'inductance de fuite du transformateur circule à travers l'enroulement primaire et est absorbée par le circuit de serrage d'entrée ou le circuit d'amortissement. Le rôle du circuit d'amortissement est de protéger le commutateur des tensions inductives élevées. Il y aura une dissipation de puissance pendant les transitions ON et OFF du commutateur.
Conception de transformateur SMPS Flyback
La conception du transformateur SMPS flyback est plus populaire que les conceptions d'alimentation électrique normales en raison de son faible coût, de son efficacité et de sa conception simple. Il isole les enroulements primaire et secondaire du transformateur pour des entrées multiples données et fournit plusieurs tensions de sortie, qui peuvent être positives ou négatives.
La conception de base du transformateur flyback SMPS lorsque l'interrupteur est activé et désactivé est illustrée ci-dessous. Il est également utilisé comme convertisseur de puissance isolé. Le transformateur flyback utilisé dans la conception contient des enroulements primaire et secondaire, séparés électriquement pour éviter le couplage transitoire, les boucles de masse et offre une flexibilité.
L'interrupteur du transformateur est sur ON
L'utilisation de la conception de transformateur flyback SMPS présente un avantage par rapport à la conception de transformateur conventionnelle. Ici, le courant ne traverse pas les enroulements primaire et secondaire en même temps car la phase de l'enroulement est inversée comme indiqué sur la figure ci-dessus.
L'interrupteur du transformateur est sur OFF
Il stocke l'énergie sous forme de champ magnétique dans l'enroulement primaire pendant un certain temps et la transfère à l'enroulement primaire. La tension de charge de sortie maximale, les plages de fonctionnement, les plages de tension d'entrée et de sortie, la capacité de fourniture de puissance et les caractéristiques des cycles de retour en arrière sont les paramètres importants dans la conception du transformateur de retour SMPS.
Applications
Le applications de convertisseur flyback sommes,
- Utilisé dans les téléviseurs et les PC à faible puissance jusqu'à 250 W
- Utilisé en veille par les alimentations dans les PC électroniques (mode de commutation de faible puissance)
- Utilisé dans les téléphones mobiles et les chargeurs mobiles
- Utilisé dans les alimentations haute tension comme la télévision, les tubes cathodiques, les lasers, les lampes de poche et les appareils de copie, etc.
- Utilisé dans plusieurs alimentations d'entrée-sortie
- Utilisé dans les circuits d'entraînement de porte isolés.
Ainsi, il s'agit de un aperçu du convertisseur flyback - conception, principe de fonctionnement, fonctionnement, topologie, conception de transformateur de retour SMPS, topologie, conception de topologie SMPS et applications. Voici une question pour vous: «Quels sont les avantages du convertisseur flyback? '
