Experiencia del experto en hardware en el diseño de fuente de alimentación conmutada
Las fuentes de alimentación conmutadas se dividen en dos formas, aisladas y no aisladas. Aquí hablamos principalmente de la topología de las fuentes de alimentación conmutadas aisladas. A continuación, a menos que se especifique lo contrario, todos ellos se refieren a fuentes de alimentación aisladas. De acuerdo con las diferentes formas estructurales, las fuentes de alimentación aisladas se pueden dividir en dos categorías: adelante y atrás. El flyback significa que cuando el lado primario del transformador se enciende, el lado secundario se apaga y el transformador almacena energía. Cuando se corta el lado primario, se enciende el lado secundario y la energía se libera al estado de trabajo de la carga. En general, la fuente de alimentación flyback convencional tiene más tubos simples y los tubos dobles no son comunes. El tipo directo significa que cuando se enciende el lado primario del transformador, el lado secundario induce el voltaje correspondiente y lo envía a la carga, y la energía se transmite directamente a través del transformador. De acuerdo con las especificaciones, se puede dividir en avance convencional, incluido el avance de un solo tubo y el avance de doble tubo. Tanto los circuitos de medio puente como los de puente son circuitos directos.
Los circuitos directos y de retorno tienen sus propias características y se pueden usar de manera flexible para lograr el mejor rendimiento de costos en el proceso de diseño del circuito. En general, el tipo flyback se puede usar en ocasiones de baja potencia. Uno un poco más grande puede usar un circuito de avance de un solo tubo, uno de potencia media puede usar un circuito de avance de doble tubo o un circuito de medio puente, y un circuito push-pull puede usarse para baja tensión, que es lo mismo que el medio puente. Para una salida de alta potencia, generalmente se usa un circuito de puente, y también se puede usar un circuito push-pull para bajo voltaje.
Debido a su estructura simple, la fuente de alimentación flyback ahorra una inductancia que es aproximadamente del mismo tamaño que el transformador y se usa ampliamente en fuentes de alimentación pequeñas y medianas. En algunas introducciones, se menciona que la potencia de la fuente de alimentación flyback solo puede alcanzar decenas de vatios, y no hay ninguna ventaja si la potencia de salida supera los 100 vatios, y es difícil de realizar. Creo que esto es generalmente el caso, pero no puedo generalizar. El chip TOP de la empresa PI puede alcanzar los 300 vatios. Hay artículos que presentan que la fuente de alimentación flyback puede alcanzar miles de vatios, pero no he visto la realidad. La potencia de salida está relacionada con el nivel de voltaje de salida.
La inductancia de fuga del transformador de fuente de alimentación flyback es un parámetro muy crítico. Dado que la fuente de alimentación flyback necesita que el transformador almacene energía, para aprovechar al máximo el núcleo de hierro del transformador, generalmente se requiere un espacio de aire en el circuito magnético. El propósito es cambiar la histéresis del núcleo de hierro. La pendiente del bucle permite que el transformador resista el impacto de grandes corrientes de pulso sin que el núcleo de hierro entre en un estado no lineal saturado. El entrehierro en el circuito magnético está en un estado de alta reluctancia, y la fuga de flujo magnético en el circuito magnético es mucho mayor que en un circuito magnético completamente cerrado. .
El acoplamiento entre los polos primarios del transformador también es un factor clave para determinar la inductancia de fuga. Para hacer que las bobinas de los polos primarios estén lo más cerca posible, se puede usar el método de bobinado en sándwich, pero esto aumentará la capacitancia distribuida del transformador. Elija el núcleo de hierro con una ventana relativamente larga tanto como sea posible para reducir la inductancia de fuga. Por ejemplo, el efecto de usar núcleos magnéticos de tipo EE, EF, EER y PQ es mejor que el del tipo EI.
Con respecto al ciclo de trabajo de la fuente de alimentación flyback, en principio, el ciclo de trabajo máximo de la fuente de alimentación flyback debe ser inferior a {{0}}.5, de lo contrario, el bucle no es fácil de compensar y puede ser inestable. pero hay algunas excepciones, como los chips de la serie TOP lanzados por la compañía estadounidense PI que pueden funcionar bajo la condición de que el ciclo de trabajo sea mayor a 0.5. El ciclo de trabajo está determinado por la relación de vueltas de los lados primario y secundario del transformador. Mi opinión sobre el flyback es determinar primero el voltaje reflejado (el voltaje de salida se refleja en el valor del voltaje del lado primario a través del acoplamiento del transformador), y el voltaje reflejado aumenta dentro de un cierto rango de voltaje. El ciclo de trabajo de trabajo aumenta y la pérdida del tubo de conmutación se reduce. A medida que disminuye el voltaje reflejado, disminuye el ciclo de trabajo de trabajo y aumenta la pérdida del tubo de conmutación. Por supuesto, esto también tiene un requisito previo. Cuando el ciclo de trabajo aumenta, significa que el tiempo de conducción del diodo de salida se acorta. Para mantener la salida estable, estará garantizada por la corriente de descarga del condensador de salida con mayor frecuencia, y el condensador de salida resistirá una mayor alta frecuencia. La corriente de ondulación recorre y hace que se caliente, lo que no está permitido en muchas condiciones. Aumentar el ciclo de trabajo y cambiar la relación de vueltas del transformador aumentará la inductancia de fuga del transformador y cambiará su rendimiento general. Cuando la energía de la inductancia de fuga es lo suficientemente grande hasta cierto punto, puede compensar completamente la baja pérdida causada por el gran trabajo del tubo del interruptor. No tiene sentido aumentar el ciclo de trabajo, e incluso puede romper el tubo del interruptor debido al alto voltaje de pico inverso de la inductancia de fuga. Debido a la gran inductancia de fuga, la ondulación de salida y algunos otros indicadores electromagnéticos pueden deteriorarse. Cuando el ciclo de trabajo es pequeño, el valor efectivo de la corriente del tubo del interruptor es alto y el valor efectivo de la corriente primaria del transformador es grande, lo que reduce la eficiencia del convertidor, pero puede mejorar las condiciones de trabajo del condensador de salida. y reducir la generación de calor.
Cómo determinar el voltaje reflejado del transformador (es decir, el ciclo de trabajo)
Algunos internautas mencionaron la configuración de parámetros y el análisis del estado de funcionamiento del circuito de retroalimentación de la fuente de alimentación conmutada. Debido a que era pobre en matemáticas avanzadas cuando estaba en la escuela, casi tuve que tomar el examen de recuperación de "Principios de control automático". Todavía tengo miedo de este tema, y no puedo escribir completamente la función de transferencia del sistema de circuito cerrado hasta ahora. Siento el concepto de cero y polo del sistema. Es muy vago, y mirar el diagrama de Bode solo puede decir aproximadamente si es divergente o convergente, por lo que no me atrevo a decir tonterías sobre la compensación de retroalimentación, pero tengo algunas sugerencias. Si tiene algunas habilidades matemáticas y algo de tiempo de estudio, puede encontrar el libro de texto universitario "Principios de control automático" y digerirlo cuidadosamente, y combinarlo con el circuito de fuente de alimentación de conmutación real para analizarlo de acuerdo con el estado de funcionamiento. Definitivamente habrá algo que ganar. Hay una publicación en el foro "Aprendizaje y diseño y ajuste del ciclo de retroalimentación del aprendizaje", en la que CMG respondió muy bien, y creo que puede usarse como referencia.
Hoy hablaré sobre el ciclo de trabajo de la fuente de alimentación flyback (presto atención al voltaje reflejado, que es consistente con el ciclo de trabajo). El ciclo de trabajo también está relacionado con el voltaje soportado del tubo interruptor seleccionado. Algunas de las primeras fuentes de alimentación flyback utilizan interruptores de tensión soportada relativamente bajos. Los tubos, como los de 600 V o 650 V como tubos de conmutación para alimentación de entrada de CA de 220 V, pueden estar relacionados con el proceso de producción en ese momento. Los tubos de alto voltaje soportado no son fáciles de fabricar, o los tubos de bajo voltaje soportado tienen una pérdida de conducción y características de conmutación más razonables, como esta línea. El voltaje reflejado no debe ser demasiado alto, de lo contrario, para que el tubo de conmutación funcione en un rango seguro. , la potencia perdida por el circuito de absorción también es considerable. La práctica ha demostrado que el voltaje reflejado del tubo de 600 V no debe exceder los 100 V, y el voltaje reflejado del tubo de 650 V no debe exceder los 120 V. Cuando el valor de voltaje máximo de la inductancia de fuga se fija en 50 V, el tubo todavía tiene un margen de trabajo de 50 V. Ahora, debido a la mejora del nivel del proceso de fabricación de los tubos MOS, la fuente de alimentación flyback general adopta tubos de conmutación de 700 V o 750 V o incluso 800-900 V. Al igual que este tipo de circuito, el voltaje de reflexión de algunos transformadores de conmutación con mayor capacidad anti-sobrevoltaje también se puede aumentar. El voltaje máximo de reflexión es más adecuado a 150 V y se puede obtener un mejor rendimiento general. El chip TOP de la compañía PI recomienda usar un diodo de supresión de voltaje transitorio para sujetar 135V. Sin embargo, su placa de evaluación generalmente tiene un voltaje reflejado más bajo que este valor en alrededor de 110V. Ambos tipos tienen pros y contras:
La primera categoría: Capacidad anti-sobrevoltaje débil, ciclo de trabajo pequeño y corriente de pulso primaria grande del transformador. Ventajas: pequeña inductancia de fuga del transformador, baja radiación electromagnética, alto índice de ondulación, pequeña pérdida del tubo de conmutación, la eficiencia de conversión no es necesariamente menor que el segundo tipo.
La segunda categoría: Desventajas La pérdida del tubo de conmutación es mayor, la inductancia de fuga del transformador es mayor y la ondulación es peor. Ventajas: mayor resistencia a sobretensiones, mayor ciclo de trabajo, menor pérdida del transformador y mayor eficiencia.
