Bagaimana Mendesain Konverter Flyback - Tutorial Komprehensif

Konfigurasi flyback adalah topologi yang disukai dalam desain aplikasi SMPS terutama karena ini menjamin isolasi lengkap DC keluaran dari sumber listrik masukan AC. Fitur lainnya termasuk biaya produksi yang rendah, desain yang lebih sederhana dan implementasi yang tidak rumit. Versi konverter flyback DCM arus rendah yang menyertakan spesifikasi keluaran lebih rendah dari 50 watt lebih banyak digunakan daripada versi konverter arus tinggi yang lebih besar.

Mari pelajari detailnya dengan penjelasan lengkap melalui paragraf berikut:

Panduan Desain Lengkap untuk Konverter Terbang Balik DCM Frekuensi Tetap Off-line

Mode Operasi Flyback: DCM dan CCM

Di bawah ini kita melihat desain skema dasar dari konverter flyback. Bagian utama dalam perancangan ini adalah trafo, daya switching mosfet Q1 pada sisi primer, penyearah jembatan pada sisi sekunder D1, a kapasitor filter untuk menghaluskan output dari D1, dan tahap pengontrol PWM yang mungkin merupakan rangkaian yang dikendalikan IC.

Jenis desain flyback ini dapat memiliki operasi CCM (mode konduksi kontinu) atau DCM (mode konduksi terputus-putus) berdasarkan konfigurasi daya MOSFET T1.

Pada dasarnya, dalam mode DCM kami memiliki seluruh energi listrik yang disimpan dalam transformator primer yang ditransfer melintasi sisi sekunder setiap kali MOSFET dimatikan selama siklus peralihannya (juga disebut periode flyback), yang mengarah ke arus sisi primer mencapai potensial nol. sebelum T1 dapat menghidupkan kembali pada siklus pengalihan berikutnya.

Dalam mode CCM, energi listrik yang disimpan di primer tidak mendapat kesempatan untuk ditransfer atau diinduksi sepenuhnya melalui sekunder.

Ini karena, masing-masing pulsa switching berikutnya dari pengontrol PWM AKTIFKAN T1 sebelum transformator mentransfer energi tersimpan penuhnya ke beban. Ini menyiratkan bahwa arus flyback (ILPK dan ISEC) tidak pernah dibiarkan mencapai potensi nol selama setiap siklus switching.

Kita dapat menyaksikan perbedaan antara dua mode operasi pada diagram berikut melalui pola bentuk gelombang arus melintasi bagian primer dan sekunder transformator.

Mode DCM dan CCM memiliki keunggulan spesifiknya masing-masing, yang dapat dipelajari dari tabel berikut:

Dibandingkan dengan CCM, rangkaian mode DCM menuntut tingkat arus puncak yang lebih besar untuk memastikan daya optimal melintasi sisi sekunder transformator. Hal ini pada gilirannya menuntut sisi primer diberi nilai pada arus RMS yang lebih tinggi, yang berarti MOSFET perlu diberi nilai pada kisaran yang lebih tinggi yang ditentukan.

Dalam kasus di mana desain harus dibangun dengan kisaran arus input dan komponen terbatas, biasanya mode CCM fyback dipilih, memungkinkan desain menggunakan kapasitor filter yang relatif lebih kecil, dan rugi konduksi yang lebih rendah pada MOSFET dan transformator).

CCM menjadi menguntungkan untuk kondisi di mana tegangan input lebih rendah, sedangkan arus lebih tinggi (lebih dari 6 ampere), desain yang dapat dinilai untuk bekerja dengan lebih dari Daya 50 watt , kecuali untuk output pada 5V dimana spesifikasi watt bisa lebih rendah dari 50 watt.

Gambar di atas menunjukkan respons saat ini di sisi utama mode flyback dan hubungan yang sesuai antara bentuk gelombang segitiga dan trapesium.

IA pada bentuk gelombang segitiga menunjukkan titik inisialisasi minimal yang dapat dilihat sebagai nol, pada awal periode sakelar ON dari MOSFET, dan juga tingkat puncak arus yang lebih tinggi yang persisten dalam belitan primer transformator pada saat hingga MOSFET dinyalakan kembali, selama mode operasi CCM.

IB dapat dianggap sebagai titik akhir dari besaran saat ini sedangkan mosfet saklar DIAKTIFKAN (Interval Ton).

Nilai arus yang dinormalisasi IRMS dapat dilihat sebagai fungsi faktor K (IA / IB) di atas sumbu Y.

Ini dapat digunakan sebagai pengali setiap kali kerugian resistif perlu dihitung untuk berbagai macam bentuk gelombang dengan mengacu pada bentuk gelombang trapesium yang memiliki bentuk gelombang atas yang datar.

Ini juga menunjukkan kerugian konduksi DC ekstra yang tidak dapat dihindari dari belitan transformator dan transistor atau dioda sebagai fungsi bentuk gelombang arus. Dengan menggunakan saran ini, perancang akan dapat mencegah kerugian konduksi sebanyak 10 hingga 15% dengan desain konverter yang dihitung dengan baik.

Mempertimbangkan kriteria di atas dapat menjadi sangat penting untuk aplikasi yang dirancang untuk menangani arus RMS yang tinggi, dan menuntut efisiensi yang optimal sebagai fitur utamanya.

Dimungkinkan untuk menghilangkan kerugian tembaga ekstra, meskipun itu mungkin menuntut yang berat ukuran inti untuk mengakomodasi area jendela berliku yang lebih besar, berbeda dengan situasi di mana hanya spesifikasi inti yang menjadi penting.

Seperti yang telah kita pahami sejauh ini, mode operasi DCM memungkinkan penggunaan transformator berukuran lebih rendah, memiliki respons transien yang lebih besar dan bekerja dengan kerugian switching yang minimal.

Oleh karena itu mode ini menjadi sangat direkomendasikan untuk sirkuit flyback yang ditentukan untuk tegangan output yang lebih tinggi dengan persyaratan ampere yang relatif lebih rendah.

Meskipun dimungkinkan untuk merancang konverter flyback untuk bekerja dengan mode DCM serta CCM, satu hal yang harus diingat bahwa selama transisi dari mode DCM ke CCM, fungsi pemindahan ini berubah menjadi operasi 2 kutub, yang menimbulkan impedansi untuk konverter.

Situasi ini membuatnya penting untuk menggabungkan strategi desain tambahan, termasuk berbagai loop (umpan balik) dan kompensasi kemiringan sehubungan dengan sistem loop arus dalam. Secara praktis ini menyiratkan bahwa kita harus memastikan bahwa konverter terutama dirancang untuk mode CCM, namun dapat bekerja dengan mode DCM ketika beban yang lebih ringan digunakan pada output.

Mungkin menarik untuk mengetahui bahwa dengan menggunakan model transformator tingkat lanjut, dimungkinkan untuk meningkatkan konverter CCM melalui pengaturan beban yang lebih bersih dan lebih ringan, serta pengaturan silang yang tinggi pada berbagai beban melalui transformator celah berundak.

Dalam kasus seperti itu, celah inti kecil diperkuat dengan memasukkan elemen eksternal seperti pita atau kertas isolasi, untuk menginduksi induktansi tinggi pada awalnya, dan juga memungkinkan operasi CCM dengan beban yang lebih ringan. Kami akan membahas ini secara rinci di lain waktu artikel saya berikutnya.

Memiliki karakteristik mode DCM yang serba guna, tidak mengherankan ini menjadi pilihan populer setiap kali SMPS yang bebas repot, efisien, dan berdaya rendah diperlukan untuk dirancang.

Berikut ini kita akan mempelajari petunjuk langkah demi langkah tentang cara merancang konverter flyback mode DCM.

Persamaan Desain Flyback DCM dan Persyaratan Keputusan Berurutan

Langkah 1:
Nilai dan perkirakan kebutuhan desain Anda. Semua Desain SMP harus dimulai dengan menilai dan menentukan spesifikasi sistem. Anda perlu menentukan dan mengalokasikan parameter berikut:

Kita tahu bahwa parameter efisiensi adalah yang krusial yang perlu diputuskan terlebih dahulu, cara termudah adalah dengan menetapkan target sekitar 75% hingga 80%, bahkan jika desain Anda adalah desain dengan biaya rendah. Frekuensi switching dilambangkan sebagai

Fsw umumnya harus dikompromikan sambil mendapatkan yang terbaik dari ukuran transformator dan kerugian yang timbul karena switching, dan EMI. Yang berarti seseorang mungkin perlu memutuskan frekuensi switching setidaknya di bawah 150kHz. Biasanya ini dapat dipilih antara rentang 50kHz dan 100kHz.

Selain itu, jika lebih dari satu keluaran diperlukan untuk disain, nilai daya maksimum Pout perlu disesuaikan sebagai nilai gabungan dari dua keluaran.

Anda mungkin tertarik untuk mengetahui bahwa hingga saat ini desain SMP konvensional paling populer dulu memiliki MOSFET dan Pengontrol switching PWM sebagai dua tahap terisolasi yang berbeda, terintegrasi bersama melalui tata letak PCB, tetapi saat ini di unit SMP modern, kedua tahap ini dapat ditemukan tertanam di dalam satu paket dan diproduksi sebagai IC tunggal.

Terutama, parameter yang biasanya dipertimbangkan saat merancang konverter SMPS flyback adalah 1) Aplikasi atau spesifikasi beban, 2) Biaya 3) Daya siaga, dan 4) Fitur perlindungan tambahan.

Ketika IC tertanam digunakan, biasanya segalanya menjadi jauh lebih mudah, karena hanya membutuhkan trafo dan beberapa komponen pasif eksternal yang akan dihitung untuk merancang konverter flyback yang optimal.

Mari kita bahas detail tentang perhitungan yang terlibat untuk merancang SMP yang flaback.

Menghitung Cin Kapasitor Input, dan Rentang Tegangan Input DC

Bergantung pada tegangan input dan spesifikasi daya, aturan standar untuk memilih Cin yang juga disebut sebagai kapasitor tautan DC dapat dipelajari dari penjelasan berikut:

Untuk memastikan jangkauan operasi yang luas, 2uF per watt atau nilai yang lebih tinggi dapat dipilih untuk kapasitor tautan DC, yang akan memungkinkan Anda memiliki rentang kualitas yang baik untuk komponen ini.

Selanjutnya, mungkin diperlukan untuk menentukan tegangan input DC minimum yang dapat diperoleh dengan menyelesaikan:

Dimana debit menjadi rasio tugas kapasitor tautan DC, yang kira-kira sekitar 0,2

Pada gambar di atas kita dapat memvisualisasikan tegangan kapasitor link DC. Seperti yang ditunjukkan, tegangan input muncul selama daya output maksimum dan tegangan AC input minimum, sedangkan tegangan input DC maksimum muncul selama daya input minimum (tidak ada beban) dan selama tegangan AC input maksimum.

Selama kondisi tanpa beban, kami dapat melihat tegangan input DC maksimum, di mana kapasitor mengisi daya pada level puncak tegangan input AC, dan nilai-nilai ini dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Step3:

Mengevaluasi VR tegangan induksi Flyback, dan tegangan tegangan maksimum pada MOSFET VDS. VR yang diinduksi Flyback dapat dipahami sebagai tegangan yang diinduksi melintasi sisi primer transformator ketika mosfet Q1 dalam kondisi OFF.

Fungsi di atas pada gilirannya memengaruhi peringkat VDS maksimum dari MOSFET, yang dapat dikonfirmasi dan diidentifikasi dengan menyelesaikan persamaan berikut:

Dimana, Vspike adalah lonjakan tegangan yang dihasilkan akibat induktansi kebocoran transformator.

Untuk memulainya, peningkatan VDS sebesar 30% dari VDSmax dapat dilakukan.

Daftar berikut memberi tahu kita berapa banyak tegangan pantulan atau tegangan induksi yang dapat direkomendasikan untuk MOSFET pengenal 650V hingga 800V, dan memiliki nilai batas awal VR lebih rendah dari 100V untuk kisaran tegangan input yang diharapkan.

Memilih VR yang tepat dapat menjadi tawar-menawar antara tingkat tegangan tegangan pada penyearah sekunder, dan spesifikasi mosfet sisi primer.

Jika VR dipilih sangat tinggi melalui rasio putaran yang ditingkatkan, akan menimbulkan VDSmax yang lebih besar, tetapi tingkat tegangan tegangan yang lebih rendah pada dioda sisi sekunder.

Dan jika VR yang dipilih terlalu kecil melalui turn ratio yang lebih kecil, akan menyebabkan VDSmax menjadi lebih kecil, tetapi akan mengakibatkan peningkatan tingkat tegangan pada dioda sekunder.

VDSmax sisi primer yang lebih besar akan memastikan tidak hanya tingkat tegangan yang lebih rendah pada dioda sisi sekunder dan pengurangan arus primer, tetapi juga akan memungkinkan desain yang hemat biaya untuk diterapkan.

Flyback dengan Mode DCM

Bagaimana Menghitung Dmax tergantung pada Vreflected dan Vinmin

Siklus tugas maksimum dapat diharapkan pada instans VDCmin. Untuk situasi ini kita dapat mendesain trafo di sepanjang ambang DCM dan CCM. Dalam hal ini siklus tugas dapat disajikan sebagai:

Step4:

Bagaimana Menghitung Arus Induktansi Primer

Pada langkah ini kita akan menghitung induktansi primer dan arus puncak primer.

Rumus berikut dapat digunakan untuk mengidentifikasi arus puncak primer:

Setelah hal di atas tercapai, kita dapat melanjutkan dan menghitung induktansi primer menggunakan rumus berikut, dalam batas siklus kerja maksimum.

Perhatian harus diberikan pada flyback, itu tidak boleh masuk ke mode CCM karena segala bentuk kondisi pembebanan berlebih, dan untuk spesifikasi daya maksimum ini harus dipertimbangkan saat menghitung Poutmax dalam Persamaan # 5. Kondisi yang disebutkan juga dapat terjadi jika induktansi meningkat melebihi nilai Lprimax, jadi perhatikan ini.

Step5 :

Cara Memilih Kelas dan Ukuran Inti Optimal:

Mungkin terlihat cukup menakutkan saat memilih spesifikasi dan struktur inti yang tepat jika Anda mendesain flyback untuk pertama kalinya. Karena ini mungkin melibatkan sejumlah besar faktor dan variabel untuk dipertimbangkan. Beberapa di antaranya yang mungkin penting adalah geometri inti (misalnya inti EE / inti RM / inti PQ dll), dimensi inti (misalnya EE19, RM8 PQ20 dll), dan bahan inti (misalnya.3C96. TP4, 3F3 dll).

Jika Anda tidak tahu apa-apa tentang cara melanjutkan dengan spesifikasi di atas, cara efektif untuk mengatasi masalah ini adalah dengan merujuk panduan pemilihan inti standar oleh produsen inti, atau Anda juga dapat mengambil bantuan ke tabel berikut yang secara kasar memberi Anda dimensi inti standar saat merancang flyback DCM 65kHz, dengan mengacu pada daya keluaran.

Setelah Anda selesai dengan pemilihan ukuran inti, sekarang saatnya untuk memilih spul yang benar, yang dapat diperoleh sesuai dengan lembar data inti. Properti tambahan dari bobbin seperti jumlah pin, pemasangan PCB atau SMD, posisi horizontal atau vertikal semua ini mungkin juga perlu dipertimbangkan sebagai desain yang disukai

Bahan inti juga penting dan harus dipilih berdasarkan frekuensi, kerapatan fluks magnet, dan rugi inti.

Sebagai permulaan, Anda dapat mencoba varian dengan nama 3F3, 3C96, atau TP4A, ingat nama bahan inti yang tersedia mungkin berbeda untuk jenis yang sama tergantung pada pabrikan tertentu.

Cara Menghitung Putaran atau Belitan Primer Minimum

Dimana istilahnya Bmax menandakan kerapatan fluks maksimum operasi, Lpri memberi tahu Anda tentang induktansi primer, Ipri menjadi arus puncak primer, sementara Ae mengidentifikasi luas penampang dari jenis inti yang dipilih.

Harus diingat bahwa Bmax tidak boleh melebihi kepadatan fluks jenuh (Bsat) seperti yang ditentukan dalam lembar data bahan inti. Anda mungkin menemukan sedikit perbedaan di Bsat untuk inti ferit tergantung pada spesifikasi seperti jenis bahan dan suhu, namun sebagian besar akan memiliki nilai mendekati 400mT.

Jika Anda tidak menemukan data referensi terperinci, Anda dapat menggunakan Bmax 300mT. Meskipun memilih Bmax yang lebih tinggi dapat membantu mengurangi jumlah putaran primer dan konduksi yang lebih rendah, kehilangan inti dapat meningkat secara signifikan. Cobalah untuk mengoptimalkan antara nilai parameter ini, sehingga kehilangan inti dan kehilangan tembaga keduanya dijaga dalam batas yang dapat diterima.

Langkah 6:

Cara Menghitung jumlah belokan untuk output sekunder utama (Ns) dan output tambahan lain-lain (Naux)

Untuk tentukan belokan sekunder pertama-tama kita perlu mencari rasio putaran (n), yang dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Di mana Np adalah lilitan primer, dan Ns adalah jumlah lilitan sekunder, Vout menandakan tegangan keluaran, dan VD memberi tahu kita mengenai penurunan tegangan melintasi dioda sekunder.

Untuk menghitung belokan untuk keluaran tambahan untuk nilai Vcc yang diinginkan, rumus berikut dapat digunakan:

Belitan tambahan menjadi penting dalam semua konverter flyback untuk memasok suplai start-up awal ke IC kontrol. Suplai VCC ini biasanya digunakan untuk menyalakan IC switching di sisi primer dan dapat diperbaiki sesuai nilai yang diberikan dalam lembar data IC. Jika kalkulasi memberikan nilai non-integer, cukup bulatkan dengan menggunakan nilai integer atas tepat di atas angka bukan integer ini.

Cara Menghitung ukuran kabel untuk belitan keluaran yang dipilih

Untuk menghitung dengan benar ukuran kabel untuk beberapa belitan, pertama-tama kita perlu mengetahui spesifikasi arus RMS untuk belitan individu.

Itu dapat dilakukan dengan rumus berikut:

Sebagai titik awal, kepadatan arus 150 sampai 400 mil melingkar per Ampere, dapat digunakan untuk menentukan ukuran kawat. Tabel berikut menunjukkan referensi untuk memilih pengukur kabel yang sesuai menggunakan 200M / A, sesuai nilai arus RMS. Ini juga menunjukkan kepada Anda diameter kawat dan insulasi dasar untuk berbagai macam pengukur kabel tembaga berenamel super.

Step8:

Mempertimbangkan konstruksi trafo dan Iterasi desain Winding

Setelah Anda selesai menentukan parameter transformator yang dibahas di atas, menjadi penting untuk mengevaluasi bagaimana menyesuaikan dimensi kawat dan jumlah belokan dalam ukuran inti transformator yang dihitung, dan spul yang ditentukan. Untuk mendapatkan hak ini secara optimal, beberapa iterasi atau eksperimen mungkin diperlukan untuk mengoptimalkan spesifikasi inti dengan mengacu pada pengukur kawat dan jumlah putaran.

Gambar berikut menunjukkan area belitan untuk diberikan Inti EE . Dengan mengacu pada ketebalan kawat yang dihitung dan jumlah belitan untuk belitan individu, dimungkinkan untuk memperkirakan secara perkiraan apakah belitan akan sesuai dengan area belitan yang tersedia (w dan h) atau tidak. Jika belitan tidak mengakomodasi maka salah satu parameter dari jumlah belokan, pengukur kawat atau ukuran inti, atau lebih dari 1 parameter mungkin memerlukan beberapa penyetelan yang baik sampai belitan cocok secara optimal.

Tata letak belitan sangat penting karena kinerja kerja, dan keandalan transformator, sangat bergantung padanya. Direkomendasikan untuk menggunakan tata letak sandwich atau struktur untuk belitan untuk membatasi kebocoran induktansi, seperti yang ditunjukkan pada Gbr5.

Juga untuk memenuhi dan menyesuaikan dengan aturan keselamatan internasional, desain harus memiliki kisaran isolasi yang cukup di seluruh lapisan belitan primer dan sekunder. Ini dapat dijamin dengan menggunakan struktur margin-luka, atau dengan menggunakan kabel sekunder yang memiliki peringkat kabel berinsulasi tiga, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Menggunakan kawat berinsulasi rangkap tiga untuk belitan sekunder menjadi pilihan yang lebih mudah untuk dengan cepat menegaskan hukum keselamatan internasional mengenai desain SMP flyback. Namun kawat yang diperkuat seperti itu mungkin memiliki ketebalan yang sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan varian normal yang memaksa belitan untuk menempati lebih banyak ruang, dan mungkin memerlukan usaha tambahan untuk mengakomodasi dalam gelendong yang dipilih.

LANGKAH 9

Bagaimana merancang Sirkuit Penjepit Utama

Dalam urutan switching, untuk periode OFF dari MOSFET, lonjakan tegangan tinggi dalam bentuk induktansi kebocoran dilakukan di seluruh saluran / sumber MOSFET, yang dapat mengakibatkan kerusakan longsor, yang pada akhirnya merusak MOSFET.

Untuk mengatasi hal ini, rangkaian penjepit biasanya dikonfigurasi di seluruh belitan primer, yang secara instan membatasi lonjakan yang dihasilkan ke nilai aman yang lebih rendah.

Anda akan menemukan beberapa desain sirkuit penjepit yang dapat digabungkan untuk tujuan ini seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Ini adalah penjepit RCD, dan penjepit Diode / Zener, di mana yang terakhir jauh lebih mudah untuk dikonfigurasi dan diimplementasikan daripada opsi pertama. Dalam rangkaian penjepit ini kami menggunakan kombinasi dioda penyearah dan dioda Zener tegangan tinggi seperti TVS (penekan tegangan transien) untuk menjepit lonjakan lonjakan.

Fungsi dari Dioda zener adalah untuk memotong atau membatasi lonjakan tegangan secara efisien sampai tegangan bocor sepenuhnya dihaluskan melalui dioda Zener. Keuntungan dari penjepit dioda Zener adalah bahwa rangkaian akan aktif dan menjepit hanya jika nilai gabungan dari VR dan Vspike melebihi spesifikasi kerusakan dioda Zener, dan sebaliknya, selama lonjakan berada di bawah kerusakan Zener atau tingkat yang aman, penjepit mungkin tidak memicu sama sekali, tidak memungkinkan disipasi daya yang tidak perlu.

Cara Memilih Clamping Diode / Zener Rating

Itu harus selalu dua kali nilai tegangan yang dipantulkan VR, atau tegangan lonjakan yang diasumsikan.
Dioda penyearah harus pemulihan sangat cepat atau dioda jenis schottky yang memiliki peringkat lebih tinggi dari tegangan tautan DC maksimum.

Opsi alternatif penjepitan jenis RCD memiliki kelemahan yaitu memperlambat dv / dt MOSFET. Di sini parameter resistansi resistor menjadi sangat penting sambil membatasi lonjakan tegangan. Jika Rclamp nilai rendah dipilih, itu akan meningkatkan perlindungan lonjakan tetapi mungkin meningkatkan pembuangan dan pemborosan energi. Sebaliknya, jika nilai Rclamp yang lebih tinggi dipilih, itu akan membantu meminimalkan disipasi tetapi mungkin tidak begitu efektif dalam menekan paku .

Mengacu pada gambar di atas, untuk memastikan VR = Vspike dapat digunakan rumus berikut

Dimana Lleak menandakan induktansi transformator, dan dapat ditemukan dengan membuat hubung singkat melintasi belitan sekunder, atau sebagai alternatif, nilai aturan praktis dapat digabungkan dengan menerapkan 2 hingga 4% dari nilai induktansi primer.

Dalam hal ini kapasitor Cclamp harus secara substansial besar menghambat kenaikan tegangan selama periode penyerapan energi bocor.

Nilai Cclamp dapat dipilih antara 100pF hingga 4.7nF, energi yang disimpan di dalam kapasitor ini akan dibuang dan disegarkan oleh Rclamp dengan cepat selama siklus peralihan eacj.

Step10

Cara Memilih Diode Penyearah Keluaran

Ini dapat dihitung menggunakan rumus yang ditunjukkan di atas.

Pastikan untuk memilih spesifikasi sedemikian rupa sehingga tegangan balik maksimum atau VRRM dioda tidak kurang dari 30% dari dioda VRV, dan juga pastikan bahwa IF atau spek arus maju longsor minimum 50% lebih besar dari IsecRMS. Lebih disukai menggunakan dioda schottky untuk meminimalkan kerugian konduksi.

Dengan rangkaian DCM arus puncak Flyback mungkin tinggi, oleh karena itu coba pilih dioda yang memiliki tegangan maju yang lebih rendah dan spesifikasi arus yang relatif lebih tinggi, dengan memperhatikan tingkat efisiensi yang diinginkan.

Langkah11

Cara Memilih Nilai Kapasitor Output

Memilih a kapasitor keluaran yang dihitung dengan benar sedangkan mendesain flyback bisa menjadi sangat penting, karena dalam topologi flyback energi induktif yang tersimpan tidak tersedia antara dioda dan kapasitor, yang berarti nilai kapasitor perlu dihitung dengan mempertimbangkan 3 kriteria penting:

1) Kapasitansi
2) ESR
3) Arus RMS

Nilai minimum yang mungkin dapat diidentifikasi tergantung pada fungsi tegangan riak keluaran puncak ke puncak maksimum yang dapat diterima, dan dapat diidentifikasi melalui rumus berikut:

Di mana Ncp menandakan jumlah pulsa jam sisi primer yang diperlukan oleh umpan balik kontrol untuk mengontrol tugas dari nilai maksimum dan minimum yang ditentukan. Ini biasanya membutuhkan sekitar 10 hingga 20 siklus pengalihan.
Iout mengacu pada arus keluaran maksimum (Iout = Poutmax / Vout).

Untuk mengidentifikasi nilai RMS maksimum untuk kapasitor keluaran, gunakan rumus berikut:

Untuk frekuensi switching tinggi yang ditentukan dari flyback, arus puncak maksimum dari sisi sekunder transformator akan menghasilkan tegangan riak tinggi yang sesuai, yang dikenakan pada ESR ekuivalen kapasitor keluaran. Mempertimbangkan hal ini, harus dipastikan bahwa nilai ESRmax kapasitor tidak melebihi kemampuan arus riak kapasitor yang dapat diterima yang ditentukan.

Desain akhir pada dasarnya dapat mencakup nilai tegangan yang diinginkan, dan kemampuan arus riak kapasitor, berdasarkan rasio aktual dari tegangan keluaran yang dipilih dan arus flyback.

Pastikan bahwa file Nilai ESR ditentukan dari lembar data berdasarkan frekuensi yang lebih tinggi dari 1kHz, yang biasanya diasumsikan antara 10kHz hingga 100kHz.

Menarik untuk dicatat bahwa kapasitor soliter dengan spesifikasi ESR rendah mungkin cukup untuk mengontrol riak keluaran. Anda dapat mencoba memasukkan filter LC kecil untuk arus puncak yang lebih tinggi, terutama jika flyback dirancang untuk bekerja dengan mode DCM, yang mungkin menjamin kontrol tegangan riak yang cukup baik pada keluaran.

Langkah 12

Pertimbangan Penting Lebih Lanjut:

A) Cara Memilih Peringkat Tegangan dan Arus, untuk penyearah Jembatan sisi Primer.

Itu bisa dilakukan melalui persamaan di atas.

Dalam rumus ini PF adalah singkatan dari faktor daya catu daya, kami dapat menerapkan 0,5 jika referensi yang tepat berada di luar jangkauan. Untuk penyearah jembatan pilih dioda atau modul yang memiliki rating amp maju 2 kali lebih banyak dari IACRMS. Untuk nilai tegangan, dapat dipilih pada 600V untuk spesifikasi input maksimum 400V AC.

B) Cara Memilih Resistor Sense Saat Ini (Rsense):

Itu dapat dihitung dengan persamaan berikut. Resistor penginderaan Rsense digabungkan untuk menafsirkan daya maksimum pada output flyback. Nilai Vcsth dapat ditentukan dengan mengacu pada lembar data IC pengontrol, Ip (max) menandakan arus primer.

C) Memilih VCC Kapasitor:

Optimal nilai kapasitansi sangat penting bagi kapasitor input untuk membuat periode startup yang tepat. Biasanya nilai apa pun antara 22uF hingga 47uF melakukan pekerjaan dengan baik. Namun jika ini dipilih, jauh lebih rendah dapat mengakibatkan memicu 'penguncian tegangan di bawah' pada IC pengontrol, sebelum Vcc dapat dikembangkan oleh konverter. Sebaliknya, nilai kapasitansi yang lebih besar dapat mengakibatkan penundaan waktu pengaktifan konverter yang tidak diinginkan.

Selain itu, pastikan kapasitor ini memiliki kualitas terbaik, memiliki spesifikasi ESR dan arus riak yang sangat baik, setara dengan output spesifikasi kapasitor . Sangat disarankan untuk menyambungkan kapasitor lain yang bernilai lebih kecil dengan urutan 100nF, sejajar dengan kapasitor yang dibahas di atas, dan sedekat mungkin dengan pinout Vcc / ground IC pengontrol.

D) Mengonfigurasi Putaran Umpan Balik:

Kompensasi loop umpan balik menjadi penting untuk menghentikan generasi osilasi. Konfigurasi kompensasi loop dapat lebih sederhana untuk flyback mode DCM daripada CCM, karena tidak adanya 'bidang nol kanan setengah' di tingkat daya dan dengan demikian tidak ada kompensasi yang diperlukan.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, RC (Rcomp, Ccomp) langsung sebagian besar menjadi cukup untuk menjaga stabilitas yang baik di seluruh loop. Secara umum nilai Rcomp dapat dipilih antara 1K dan 20K, sedangkan Ccomp dapat berada dalam kisaran 100nF dan 470pF.

Demikian pembahasan terperinci kami tentang bagaimana merancang dan menghitung konverter flyback, jika Anda memiliki saran atau pertanyaan, Anda dapat mengajukannya di kotak komentar berikut, pertanyaan Anda akan dijawab secepatnya.

Kesopanan: Infineon