Skúsenosti hardvérového odborníka s návrhom spínaných zdrojov
Spínané zdroje sú rozdelené do dvoch foriem, izolované a neizolované. Tu hovoríme hlavne o topológii izolovaných spínaných zdrojov. V nasledujúcom texte, pokiaľ nie je uvedené inak, sa všetky vzťahujú na izolované napájacie zdroje. Podľa rôznych štruktúrnych foriem možno izolované napájacie zdroje rozdeliť do dvoch kategórií: dopredné a spätné. Flyback znamená, že keď je primárna strana transformátora zapnutá, sekundárna strana je vypnutá a transformátor ukladá energiu. Keď je primárna strana odpojená, sekundárna strana je zapnutá a energia sa uvoľňuje do pracovného stavu záťaže. Vo všeobecnosti má konvenčný flyback napájací zdroj viac jednoduchých trubíc a dvojité trubice nie sú bežné. Dopredný typ znamená, že keď je primárna strana transformátora zapnutá, sekundárna strana indukuje zodpovedajúce napätie a vydáva ho do záťaže a energia sa priamo prenáša cez transformátor. Podľa špecifikácií sa dá rozdeliť na konvenčné vpred, vrátane jednorúrkových vpred a dvojrúrkové vpred. Polomostové aj mostové okruhy sú dopredné okruhy.
Dopredné a spätné obvody majú svoje vlastné charakteristiky a možno ich flexibilne použiť, aby sa dosiahol najlepší nákladový výkon v procese navrhovania obvodu. Vo všeobecnosti možno typ flyback použiť pri príležitostiach s nízkou spotrebou energie. O niečo väčší môže použiť jednorúrkový dopredný obvod, stredný výkon môže použiť dvojrúrkový dopredný obvod alebo polovičný mostík a pre nízke napätie môže byť použitý push-pull obvod, ktorý je rovnaký ako polovičný mostík. Pre vysoký výstupný výkon sa vo všeobecnosti používa mostový obvod a pre nízke napätie sa môže použiť aj obvod push-pull.
Vďaka svojej jednoduchej štruktúre šetrí napájací zdroj flyback indukčnosť, ktorá má približne rovnakú veľkosť ako transformátor a je široko používaný v malých a stredných napájacích zdrojoch. V niektorých úvodoch sa spomína, že výkon flyback napájacieho zdroja môže dosahovať len desiatky wattov a nie je žiadna výhoda, ak výstupný výkon presiahne 100 wattov a je to ťažko realizovateľné. Myslím si, že je to tak všeobecne, ale nemôžem to zovšeobecňovať. TOP čip spoločnosti PI môže dosiahnuť 300 wattov. Existujú články, v ktorých sa uvádza, že napájanie flyback môže dosiahnuť tisíce wattov, ale nevidel som skutočnú vec. Výstupný výkon súvisí s úrovňou výstupného napätia.
Zvodová indukčnosť napájacieho transformátora flyback je veľmi kritickým parametrom. Pretože napájací zdroj typu flyback potrebuje transformátor na ukladanie energie, aby sa plne využilo železné jadro transformátora, vo všeobecnosti je v magnetickom obvode potrebná vzduchová medzera. Účelom je zmeniť hysteréziu železného jadra Sklon slučky umožňuje transformátoru odolávať nárazom veľkých impulzných prúdov bez toho, aby sa železné jadro dostalo do nasýteného nelineárneho stavu. Vzduchová medzera v magnetickom obvode je v stave vysokej reluktancie a únik magnetického toku v magnetickom obvode je oveľa väčší ako v úplne uzavretom magnetickom obvode. .
Spojenie medzi primárnymi pólmi transformátora je tiež kľúčovým faktorom pri určovaní únikovej indukčnosti. Aby boli cievky primárneho pólu čo najbližšie, možno použiť metódu sendvičového vinutia, ale tým sa zvýši distribuovaná kapacita transformátora. Vyberte si železné jadro s relatívne dlhým oknom čo najviac, aby ste znížili únikovú indukčnosť. Napríklad účinok použitia magnetických jadier typu EE, EF, EER a PQ je lepší ako účinok typu EI.
Pokiaľ ide o pracovný cyklus flyback napájacieho zdroja, v zásade by maximálny pracovný cyklus flyback napájacieho zdroja mal byť menší ako {{0}}.5, inak sa slučka nedá ľahko kompenzovať a môže byť nestabilná, existujú však určité výnimky, ako napríklad čipy série TOP, ktoré uviedla na trh americká spoločnosť PI. Môžu fungovať za podmienky, že pracovný cyklus je väčší ako 0,5. Pracovný cyklus je určený pomerom závitov primárnej a sekundárnej strany transformátora. Môj názor na to, ako urobiť flyback, je najprv určiť odrazené napätie (výstupné napätie sa odráža na hodnotu napätia primárnej strany cez väzbu transformátora) a odrazené napätie sa zvyšuje v určitom rozsahu napätia. Zvýši sa pracovný cyklus a zníži sa strata spínacej trubice. Keď sa odrazené napätie znižuje, pracovný cyklus klesá a strata spínacej trubice sa zvyšuje. Samozrejme, aj to má predpoklad. Keď sa pracovný cyklus zvýši, znamená to, že sa skráti čas vedenia výstupnej diódy. Aby bol výstup stabilný, bude to častejšie zaručené vybíjacím prúdom výstupného kondenzátora a výstupný kondenzátor znesie vyššiu vysokú frekvenciu. Zvlnený prúd drhne a zahrieva sa, čo za mnohých podmienok nie je dovolené. Zvýšenie pracovného cyklu a zmena pomeru závitov transformátora zvýši rozptylovú indukčnosť transformátora a zmení jeho celkový výkon. Keď je úniková indukčná energia do určitej miery dostatočne veľká, môže úplne kompenzovať nízke straty spôsobené veľkou prevádzkou spínacej trubice. Nemá zmysel zvyšovať pracovný cyklus a môže to dokonca poškodiť spínaciu trubicu kvôli vysokému inverznému špičkovému napätiu únikovej indukčnosti. V dôsledku veľkej zvodovej indukčnosti sa môže zhoršiť výstupné zvlnenie a niektoré ďalšie elektromagnetické indikátory. Keď je pracovný cyklus malý, efektívna hodnota prúdu spínacej trubice je vysoká a efektívna hodnota primárneho prúdu transformátora je veľká, čo znižuje účinnosť meniča, ale môže zlepšiť pracovné podmienky výstupného kondenzátora. a znížiť tvorbu tepla.
Ako určiť odrazové napätie transformátora (tj pracovný cyklus)
Niektorí používatelia spomínali nastavenie parametrov a analýzu pracovného stavu spätnej väzby spínaného zdroja. Keďže som bol v škole chudobný na pokročilú matematiku, takmer som musel urobiť opravnú skúšku na „Princípy automatického riadenia“. Stále sa bojím tejto témy a doteraz nemôžem úplne napísať prenosovú funkciu systému s uzavretou slučkou. Cítim pojem nula a pól systému. Je to veľmi vágne a pri pohľade na Bodeho diagram možno len zhruba povedať, či sa rozbieha alebo zbieha, takže si netrúfam hovoriť nezmysly o kompenzácii spätnej väzby, ale mám niekoľko návrhov. Ak máte nejaké matematické schopnosti a trochu času na štúdium, môžete si nájsť univerzitnú učebnicu "Princípy automatického riadenia" a dôkladne ju preštudovať a skombinovať so skutočným obvodom spínaného zdroja, aby ste ju analyzovali podľa pracovného stavu. Určite bude čo získavať. Na fóre je príspevok "Návrh a úprava spätnej väzby učňovskej a učebnej slučky", v ktorom CMG odpovedalo veľmi dobre a myslím, že sa dá použiť ako referencia.
Dnes budem hovoriť o pracovnom cykle flyback zdroja (pozor na odrazené napätie, ktoré je v súlade s pracovným cyklom). Pracovný cyklus tiež súvisí s výdržným napätím zvolenej spínacej trubice. Niektoré skoré napájacie zdroje typu flyback používajú prepínače relatívne nízkeho výdržného napätia. Rúrky, ako napríklad 600V alebo 650V ako spínacie elektrónky pre vstupné napájanie AC 220V, môžu súvisieť s vtedajším výrobným procesom. Vysokoodolné elektrónky sa nedajú ľahko vyrobiť alebo elektrónky s nízkym napätím majú rozumnejšiu vodivosť a spínacie charakteristiky, ako je táto linka Odrazené napätie by nemalo byť príliš vysoké, inak, aby spínacia elektrónka fungovala v bezpečnom rozsahu , strata výkonu absorpčným obvodom je tiež značná. Prax ukázala, že odrazené napätie 600V elektrónky by nemalo presiahnuť 100V a odrazené napätie 650V elektrónky by nemalo presiahnuť 120V. Keď je hodnota špičkového napätia zvodovej indukčnosti upnutá na 50 V, elektrónka má stále pracovnú rezervu 50 V. Teraz kvôli zlepšeniu úrovne výrobného procesu elektróniek MOS používa všeobecný zdroj napájania 700 V alebo 750 V alebo dokonca 800-900 V spínacie elektrónky. Rovnako ako tento druh obvodu, aj odrazové napätie niektorých spínacích transformátorov so silnejšou schopnosťou proti prepätiu môže byť vyššie. Maximálne odrazové napätie je vhodnejšie pri 150 V a možno dosiahnuť lepší celkový výkon. Čip TOP firmy PI odporúča použiť prechodovú diódu na potlačenie napätia na svorku pre 135V. Jeho vyhodnocovacia doska má však vo všeobecnosti odrazené napätie nižšie ako táto hodnota, okolo 110 V. Oba typy majú klady a zápory:
Prvá kategória: Slabá schopnosť ochrany proti prepätiu, malý pracovný cyklus a veľký primárny impulzný prúd transformátora. Výhody: malá zvodová indukčnosť transformátora, nízke elektromagnetické žiarenie, vysoký index zvlnenia, malá strata spínacej trubice, účinnosť konverzie nie je nevyhnutne nižšia ako u druhého typu.
Druhá kategória: Nevýhody Strata spínacej trubice je väčšia, zvodová indukčnosť transformátora je väčšia a zvlnenie je horšie. Výhody: väčšia odolnosť proti prepätiu, väčší pracovný cyklus, nižšie straty transformátora a vyššia účinnosť.
