Experiența expertului în hardware în proiectarea surselor de alimentare cu comutare
Sursele de alimentare cu comutare sunt împărțite în două forme, izolate și neizolate. Aici vorbim în principal despre topologia surselor de alimentare comutatoare izolate. În cele ce urmează, dacă nu se specifică altfel, toate se referă la surse de alimentare izolate. După diferite forme structurale, sursele de alimentare izolate pot fi împărțite în două categorii: înainte și flyback. Flyback înseamnă că atunci când partea primară a transformatorului este pornită, partea secundară este oprită, iar transformatorul stochează energie. Când partea primară este tăiată, partea secundară este pornită, iar energia este eliberată în starea de lucru a sarcinii. În general, sursa de alimentare convențională cu flyback are mai multe tuburi simple, iar tuburile duble nu sunt obișnuite. Tipul înainte înseamnă că atunci când partea primară a transformatorului este pornită, partea secundară induce tensiunea corespunzătoare și o emite la sarcină, iar energia este transmisă direct prin transformator. Conform specificațiilor, poate fi împărțit în înainte convențional, inclusiv înainte cu un singur tub și înainte cu dublu tub. Atât circuitele semi-punte, cât și cele în punte sunt circuite directe.
Circuitele forward și flyback au propriile lor caracteristici și pot fi utilizate în mod flexibil pentru a obține cele mai bune performanțe de cost în procesul de proiectare a circuitului. În general, tipul flyback poate fi folosit în ocazii cu putere redusă. Unul puțin mai mare poate folosi un circuit înainte cu un singur tub, o putere medie poate folosi un circuit înainte cu dublu tub sau un circuit cu jumătate de punte, iar un circuit push-pull poate fi utilizat pentru tensiune joasă, care este același cu cel semi-pod. Pentru putere mare de ieșire, se folosește în general un circuit de punte, iar un circuit push-pull poate fi, de asemenea, utilizat pentru tensiune joasă.
Datorită structurii sale simple, sursa de alimentare cu flyback economisește o inductanță care este aproximativ de aceeași dimensiune cu transformatorul și este utilizată pe scară largă în sursele de alimentare mici și medii. În unele introduceri, se menționează că puterea sursei de alimentare flyback poate ajunge doar la zeci de wați și nu există niciun avantaj dacă puterea de ieșire depășește 100 de wați și este dificil de realizat. Cred că în general este cazul, dar nu pot generaliza. Cipul TOP al companiei PI poate ajunge la 300 de wați. Există articole care introduc sursa de alimentare flyback poate ajunge la mii de wați, dar nu am văzut lucrul real. Puterea de ieșire este legată de nivelul tensiunii de ieșire.
Inductanța de scurgere a transformatorului de alimentare cu flyback este un parametru foarte critic. Deoarece sursa de alimentare cu flyback are nevoie de transformator pentru a stoca energie, pentru a utiliza pe deplin miezul de fier al transformatorului, este, în general, necesar un spațiu de aer în circuitul magnetic. Scopul este de a schimba histerezisul miezului de fier. Panta buclei permite transformatorului să reziste la impactul curenților mari de impuls fără ca miezul de fier să intre într-o stare saturată neliniară. Spațiul de aer din circuitul magnetic este într-o stare de reluctitate mare, iar scurgerea fluxului magnetic în circuitul magnetic este mult mai mare decât cea dintr-un circuit magnetic complet închis. .
Cuplarea între polii primari ai transformatorului este, de asemenea, un factor cheie în determinarea inductanței de scurgere. Pentru a face bobinele polilor primari cât mai aproape posibil, se poate folosi metoda de înfășurare sandwich, dar aceasta va crește capacitatea distribuită a transformatorului. Alegeți miezul de fier cu o fereastră relativ lungă cât mai mult posibil pentru a reduce inductanța de scurgere. De exemplu, efectul utilizării miezurilor magnetice de tip EE, EF, EER și PQ este mai bun decât cel al tipului EI.
În ceea ce privește ciclul de lucru al sursei de alimentare cu flyback, în principiu, ciclul de lucru maxim al sursei de alimentare cu flyback ar trebui să fie mai mic de {{0}}.5, altfel bucla nu este ușor de compensat și poate fi instabilă, dar există câteva excepții, cum ar fi cipurile din seria TOP lansate de compania americană PI. Poate funcționa cu condiția ca ciclul de lucru să fie mai mare de 0,5. Ciclul de funcționare este determinat de raportul de spire al părților primar și secundar ale transformatorului. Părerea mea despre efectuarea flyback este de a determina mai întâi tensiunea reflectată (tensiunea de ieșire este reflectată la valoarea tensiunii laturii primare prin cuplarea transformatorului), iar tensiunea reflectată crește într-un anumit interval de tensiune. Ciclul de lucru este crescut, iar pierderea tubului de comutare este redusă. Pe măsură ce tensiunea reflectată scade, ciclul de lucru scade și pierderea tubului de comutare crește. Desigur, aceasta are și o condiție prealabilă. Când ciclul de funcționare crește, înseamnă că timpul de conducere al diodei de ieșire este scurtat. Pentru a menține ieșirea stabilă, aceasta va fi garantată de curentul de descărcare al condensatorului de ieșire mai des, iar condensatorul de ieșire va rezista la o frecvență mai mare. Curentul de ondulare curge și îl face să se încălzească, ceea ce nu este permis în multe condiții. Creșterea ciclului de funcționare și modificarea raportului de spire al transformatorului va crește inductanța de scurgere a transformatorului și va modifica performanța sa generală. Când energia inductanței de scurgere este suficient de mare într-o anumită măsură, poate compensa complet pierderea scăzută cauzată de sarcina mare a tubului comutatorului. Nu are rost să creștem ciclul de funcționare și poate chiar să strice tubul comutatorului din cauza tensiunii de vârf inverse ridicate a inductanței de scurgere. Datorită inductanței mari de scurgere, ondulația de ieșire și alți indicatori electromagnetici pot fi deteriorate. Când ciclul de funcționare este mic, valoarea efectivă a curentului tubului comutator este mare, iar valoarea efectivă a curentului primar al transformatorului este mare, ceea ce reduce eficiența convertorului, dar poate îmbunătăți condițiile de lucru ale condensatorului de ieșire și reduce generarea de căldură.
Cum să determinați tensiunea reflectată de transformator (de exemplu, ciclul de funcționare)
Unii internauți au menționat setarea parametrilor și analiza stării de lucru a buclei de feedback a sursei de alimentare comutatoare. Pentru că eram sărac la matematică avansată când eram la școală, aproape că a trebuit să dau examenul de machiaj pentru „Principiile controlului automat”. Încă îmi este frică de acest subiect și nu pot scrie complet funcția de transfer a sistemului în buclă închisă până acum. Simt despre conceptul de zero și polul sistemului. Este foarte vag, iar privirea la diagrama Bode poate spune doar aproximativ dacă este divergentă sau convergentă, așa că nu îndrăznesc să vorbesc prostii despre compensarea feedback-ului, dar am câteva sugestii. Dacă aveți niște abilități matematice și ceva timp de studiu, puteți afla manualul universitar „Principii de control automat” și îl puteți digera cu atenție și îl puteți combina cu circuitul real de alimentare cu comutație pentru al analiza în funcție de starea de funcționare. Cu siguranță va fi ceva de câștigat. Există o postare pe forum „Apprenticeship and Learning Feedback Loop Design and Adjustment”, în care CMG a răspuns foarte bine și cred că poate fi folosit ca referință.
Astăzi voi vorbi despre ciclul de funcționare al sursei de alimentare cu flyback (atenție la tensiunea reflectată, care este în concordanță cu ciclul de lucru). Ciclul de funcționare este, de asemenea, legat de tensiunea de rezistență a tubului de comutare selectat. Unele surse de alimentare cu flyback timpuriu folosesc comutatoare de tensiune relativ scăzută. Tuburile, cum ar fi 600V sau 650V ca tuburi de comutare pentru puterea de intrare AC 220V, pot fi legate de procesul de producție la acel moment. Tuburile de înaltă tensiune nu sunt ușor de fabricat sau tuburile de rezistență joasă au pierderi de conducție și caracteristici de comutare mai rezonabile, cum ar fi această linie. Tensiunea reflectată nu ar trebui să fie prea mare, în caz contrar, pentru ca tubul de comutare să funcționeze într-un interval sigur. , puterea pierdută de circuitul de absorbție este de asemenea considerabilă. Practica a dovedit că tensiunea reflectată a tubului de 600V nu trebuie să depășească 100V, iar tensiunea reflectată a tubului de 650V nu trebuie să depășească 120V. Când valoarea tensiunii de vârf a inductanței de scurgere este fixată la 50V, tubul are încă o marjă de lucru de 50V. Acum, datorită îmbunătățirii nivelului procesului de fabricație al tuburilor MOS, sursa generală de alimentare cu flyback adoptă tuburi de comutare de 700 V sau 750 V sau chiar 800-900V. La fel ca acest tip de circuit, tensiunea de reflexie a unor transformatoare de comutare cu o capacitate mai puternică de supratensiune poate fi crescută. Tensiunea maximă de reflexie este mai potrivită la 150V și se poate obține o performanță generală mai bună. Cipul TOP al companiei PI recomandă utilizarea unei diode de suprimare a tensiunii tranzitorii pentru a fixa 135V. Cu toate acestea, placa lui de evaluare are în general o tensiune reflectată mai mică decât această valoare la aproximativ 110V. Ambele tipuri au argumente pro și contra:
Prima categorie: capacitate slabă de supratensiune, ciclu de lucru mic și curent de impuls primar mare al transformatorului. Avantaje: inductanță mică de scurgere a transformatorului, radiație electromagnetică scăzută, indice de ondulare ridicat, pierdere mică a tubului de comutare, eficiența conversiei nu este neapărat mai mică decât al doilea tip.
A doua categorie: Dezavantaje Pierderea tubului de comutare este mai mare, inductanța de scurgere a transformatorului este mai mare, iar ondulația este mai proastă. Avantaje: rezistență mai puternică la supratensiune, ciclu de lucru mai mare, pierderi mai mici ale transformatorului și eficiență mai mare.
