Обратный преобразователь - Flyback converter

Рис.1: Схема обратного преобразователя

В лететь обратно конвертер используется в обоих ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК и DC / DC преобразование с гальваническая развязка между входом и любыми выходами. Обратный преобразователь - это повышающий преобразователь с индуктор разделены, чтобы сформировать трансформатор, так что отношения напряжений умножаются с дополнительным преимуществом изоляции. Например, при вождении плазменная лампа или умножитель напряжения исправляющий диод повышающего преобразователя отсутствует, и устройство называется обратный трансформатор.

Структура и принцип

Рис. 2: Две конфигурации обратного преобразователя в действии: во включенном состоянии энергия передается от источника входного напряжения к трансформатору (выходной конденсатор подает энергию на выходную нагрузку). В выключенном состоянии энергия передается от трансформатора к выходной нагрузке (и выходному конденсатору).

Рис. 3: Форма волны - с использованием методов первичного бокового зондирования - показывающая «точку изгиба».

Схема обратного преобразователя показана на рис. 1. Он эквивалентен схеме обратного преобразователя. повышающий преобразователь,^[1] с дросселем, разделенным на трансформатор. Поэтому принцип работы обоих преобразователей очень похож:

Когда переключатель замкнут (верхняя часть рис. 2), первичная обмотка трансформатора напрямую подключена к источнику входного напряжения. Первичный ток и магнитный поток в трансформаторе увеличиваются, сохраняя энергию в трансформаторе. Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, отрицательное, поэтому диод смещен в обратном направлении (т. Е. Заблокирован). Выходной конденсатор подает энергию на выходную нагрузку.
Когда переключатель разомкнут (нижняя часть рис. 2), первичный ток и магнитный поток падают. Вторичное напряжение является положительным, смещает диод в прямом направлении, позволяя току течь от трансформатора. Энергия сердечника трансформатора заряжает конденсатор и питает нагрузку.

Операция накопления энергии в трансформаторе перед передачей на выход преобразователя позволяет топологии легко генерировать несколько выходов с небольшими дополнительными схемами, хотя выходные напряжения должны согласовываться друг с другом через отношение витков. Также существует потребность в управляющем рельсе, который должен быть нагружен до приложения нагрузки к неконтролируемым рельсам, это должно позволить ШИМ чтобы открыть трансформатор и подать на него достаточно энергии.

Операции

Обратный преобразователь представляет собой изолированный преобразователь мощности. Две преобладающие схемы управления - это управление в режиме напряжения и управление в режиме тока (в большинстве случаев управление в режиме тока должно быть доминирующим для стабильности во время работы). Оба требуют сигнала, связанного с выходным напряжением. Есть три распространенных способа создания этого напряжения. Первый - использовать оптопара на вторичной цепи для отправки сигнала контроллеру. Второй - намотать на катушку отдельную обмотку и полагаться на перекрестное регулирование конструкции. Третий метод заключается в измерении амплитуды напряжения на первичной стороне во время разряда относительно постоянного первичного напряжения постоянного тока.

Первый метод, включающий оптопару, был использован для получения жесткого регулирования напряжения и тока, тогда как второй подход был разработан для чувствительных к стоимости приложений, где выход не требует такого жесткого контроля, но можно использовать до 11 компонентов, включая оптопару. быть исключенным из общего дизайна.^{[нужна цитата ]} Кроме того, в приложениях, где надежность имеет решающее значение, оптопары могут нанести ущерб MTBF (Среднее время наработки на отказ) расчеты. Третий метод, измерение на первичной стороне, может быть таким же точным, как и первый, и более экономичным, чем второй, но при этом требует минимальной нагрузки, чтобы событие разряда продолжало происходить, обеспечивая возможность выборки вторичного напряжения 1: N на первичная обмотка (при T разряда, как показано на рис. 3).

Вариант сенсорной технологии первичной стороны состоит в том, что выходное напряжение и ток регулируются путем отслеживания форм сигналов во вспомогательной обмотке, используемой для питания самой управляющей ИС, что повысило точность регулирования как напряжения, так и тока. Вспомогательная первичная обмотка используется в той же фазе разряда, что и остальные вторичные обмотки, но вырабатывает выпрямленное напряжение, обычно относящееся к первичному постоянному току, поэтому считается на первичной стороне.

Ранее измерения проводились по всей форме сигнала обратного хода, что приводило к ошибке, но было установлено, что измерения на так называемой точка колена (когда вторичный ток равен нулю, см. рис. 3) позволяют более точно измерить то, что происходит на вторичной стороне. Эта топология теперь заменяет преобразователи звенящего дросселя (RCC) в таких приложениях, как зарядные устройства для мобильных телефонов.

Ограничения

Непрерывный режим имеет следующие недостатки, усложняющие управление преобразователем:

Контур обратной связи по напряжению требует меньшей полосы пропускания из-за наличия нуля в правой полуплоскости отклика преобразователя.
Контур обратной связи по току, используемый при управлении в режиме тока, требует компенсации крутизны в тех случаях, когда рабочий цикл выше 50%.
Выключатели питания теперь включаются с положительным током - это означает, что помимо скорости выключения, скорость включения также важна для эффективности и снижения отходящее тепло в переключающем элементе.

Прерывистый режим имеет следующие недостатки, ограничивающие КПД преобразователя:

Высокие среднеквадратичные и пиковые токи в конструкции
Сильные отклонения потока в индукторе

Приложения

Импульсные источники питания с низким энергопотреблением (зарядное устройство для сотового телефона, резервный источник питания в ПК)
Недорогие источники питания с несколькими выходами (например, основные блоки питания ПК <250 Вт^{[нужна цитата ]})
Источник высокого напряжения для ЭЛТ в телевизорах и мониторах (обратноходовой преобразователь часто сочетается с приводом горизонтального отклонения)
Генерация высокого напряжения (например, для ксеноновые лампы-вспышки, лазеры, копировальные аппараты и т. д.)
Изолированный драйвер ворот

Смотрите также

Прямой конвертер
Джоуль вор - Пример минималистичного преобразователя режимов переключения