Transcript Flyback konverterx

Flyback konverter
Under the Hood
Flyback konverter
tulajdonságai
•
•
•
•
•
Népszerű alacsony teljesítményű konverter
Egyszerű
Olcsó
Galvanikus izoláció és egyben kimeneti tekercs
Feszültség csökkentésre és növelésre is alkalmas
•
•
•
Kielégítő hatásfok
Több kimenet
Gyenge kereszt-szabályozás
Flyback konverter működése
•
A kimenet lehet pozitív és negatív is a tekercselés irányától
függően
•
𝑉𝑜 = 𝑁2 ∗ 1−𝐷 ∗ 𝑉𝑖
•
CCM:
𝑁
1
𝐷
Flyback konverter működése
•
•
•
•
DCM:
Kisebb induktivitás
Kisebb transzformátor
Nagyobb áramhullámosság
TM:
Minimum MOSFET kapcsolási
veszteség
Magasabb hatásfok
•
Áramcsúcs akár kétszerese is lehet CCM-hez képest
Flyback konverter áramok
•
Árammeredekség:
Kimenetek számítása
• CCM:
– 𝑉𝑜 =
𝑁2
𝑁1
– 𝐷𝐶𝐶𝑀 =
∗
𝐷
1−𝐷
∗ 𝑉𝑖
𝑉𝑜
𝑁2 ∗𝑉𝑖 +𝑉𝑜
• DCM:
– 𝑃𝐷𝐶𝑀 = 𝑉𝑜 ∗ 𝐼𝑜
– 𝑃𝐷𝐶𝑀 =
– 𝐷𝐷𝐶𝑀 =
𝑉𝑖2 ∗𝐷2
2𝐿∗𝐹𝑟𝑒𝑞
2𝑃𝐷𝐶𝑀 ∗𝐿∗𝐹𝑟𝑒𝑞
𝑉𝑖2
Flyback szabályzási
vonatkozás
•
•
•
•
•
Az energia csak a MOSFET kikapcsolásakor kerül a terhelésre
A beavatkozás a bekapcsolási időre vonatkozik, melynek
hatása így csak késve jelenik meg
RHPZ (jobb félsík zérus) kisjelű analízis viselkedés
A fázis csökken, az erősítés növekszik
A RHPZ frekvencia miatt általános szabály, hogy:
–
–
Minimum bemenő feszültségre
Maximum terhelésre tervezünk!
•
A szabályzási frekvenciát az RHPZ frekvencia 1/5-ére
válasszuk!
•
DCM esetén nem jelent problémát az RHPZ, mivel normál
esetben nem haladja meg a kapcsolási frekvencia felét.
Szabályozási módok
•
•
Feszültség szabályozás (VMC)
Áram szabályozás (CMC)
•
VMC estés CCM-ben, amikor relatíve alacsony frekvencián
működik, A transzformátor induktivitása és a kimeneti
kapacitás miatt dupla pólussal kell számolni! Ez jelentősen
bonyolítja a szabályozókört.
Flyback üzemmódok
Üzemmód
CCM
Előnyök
Kis áramhullámosság
Alacsony MOSFET
vezetési veszteség
Jobb kereszt
szabályozás
Kisebb transzformátor
veszteség
Kisebb EMI szűrő
•
• Nincs dióda zárási
veszteség
• Nincs RHPZ probléma
• Kisebb induktivitás
• Első rendű szabályozás
VMC-ben is
•
•
•
•
•
•
•
DCM
Hátrányok
•
•
•
•
•
•
TM
• Nincs dióda zárási
veszteség
• Nincs RHPZ probléma
• Kisebb induktivitás
• Első rendű szabályozás
VMC-ben is
• Nincs szekunder köri
snubber veszteség
• Kisebb MOSFET
bekapcsolási
veszteségek
•
•
•
•
•
Dióda zárási
veszteség
RHPZ
Alacsony hatásfok kis
terheléseknél
Nagyobb feszültség
igénybevétel a
szekunder diódának
Nagy csúcsáramok
Magasabb vezetési
veszteség
Magasabb
transzformátor
veszteség
Magasabb kimeneti
kapacitás terhelés
Nagyobb EMI szűrő
Nagy csúcsáramok
Magasabb vezetési
veszteség
Magasabb
transzformátor
veszteség
Magasabb kimeneti
kapacitás terhelés
Nagyobb EMI szűrő
Flyback transzformátor
•
A transzformátor más alkalmazásokkal szemben energiát tárol,
mielőtt átadná a kimenetnek
•
Az energia egy időben csak az egyik oldalon folyik
•
Általában több szekunder oldali tekercselést használ
Szórt (leakage) induktivitás
•
•
•
•
A mértéke annak az energiának, amely a szórt fluxusban
tárolódik, de nem csatolódik át a másik tekercsre
A szórt fluxus része a mágneses mezőnek, amit a tekercs hoz
létre
Mivel az energia nem folyik egyszerre a primer és szekunder
oldalon, így a szórt induktivitásnak csak a kapcsolóelem
kommutációs ideje alatt van szerepe
A szórt induktivitás a :
–
–
–
tekercselés geometriájának,
a menetszámnak
a szekunder és primer oldal távolságának
függvénye!
Szórt induktivitás hatása
Szórt induktivitás hatásai
•
Feszültség tüskék a kapcsoló elemen mind a primer és
szekunder oldalon
•
Hatásfok csökkenés
•
Hatás a kereszt szabályozásra
•
Nagyobb kitöltési tényező szükséges
•
Nagyobb EMI sugárzás a transzformátortól
Transzformátor hatásfok
•
A hatásfok növeléséhez minimalizálni kell a nagyfrekvenciás
vezetési veszteséget, vagyis a szkin effektus veszteségét.
•
Minimalizálni kell az örvény áramokból adódó veszteségeket.
•
Vezeték típusoknak és méreteiknek nagy hatása van ezekre a
jelenségekre.
•
Litz vezeték
•
Minimalizálni kell a szórt induktivitásokat