المبادئ الأساسية وأساليب العمل لتحويل مصدر الطاقة flyback
المبادئ الأساسية وأساليب العمل
أساسي
عندما يتم تبديل الترانزستور Trton، فإن Np الأساسي للمحول لديه Ip الحالي ويخزن الطاقة فيه (E=LpIp/2). نظرًا لأن Np وNs لهما قطبية متعاكسة، فإن الصمام الثنائي D يكون متحيزًا بشكل عكسي وينقطع في هذا الوقت، ولا يتم نقل أي طاقة إلى التحميل. عند تبديل Troff، وفقاً لقانون لينز: (e=-N△Φ/△T)، فإن الملف الأولي للمحول سوف يولد جهداً عكسياً. في هذا الوقت، يكون الصمام الثنائي D موصلاً للأمام، ويتدفق تيار IL للحمل. شكل موجة الحالة المستقرة لمحول flyback
سيحدد حجم زمن التوصيل طن سعة Ip وVce:
Vcemax=VIN/1-Dmax
VIN: جهد تيار مستمر للإدخال؛ Dmax: دورة العمل القصوى
Dmax=طن/طن
يمكن ملاحظة أنه من أجل الحصول على جهد مجمع منخفض، يجب أن يظل Dmax منخفضًا، أي Dmax<0.5. In practical applications, Dmax=0.4 is usually taken to limit Vcemax≦2.2VIN.
يقوم المجمع بتشغيل التيار Ie عند تبديل الأنبوب Tron، أي أن الذروة الأولية لتيار Ip هي: Ic=Ip=IL/n. نظرًا لأن IL=Io، عندما يكون Io ثابتًا، فإن حجم نسبة اللفات n يحدد حجم Ic، ويتم اشتقاق الصيغة أعلاه بناءً على مبدأ الحفاظ على الطاقة ويكون عدد دورات الأمبير الأولية والثانوية متساويًا إلى NpIp=NsIs. يمكن أيضًا التعبير عن IP بالطريقة التالية:
Ic=Ip=2po/(η*VIN*Dmax)η: كفاءة المحول
يتم اشتقاق الصيغة على النحو التالي:
طاقة الخرج: بو=LIp2η/2T
جهد الدخل: VIN=Ldi/dt، بافتراض di=Ip، و1/dt=f/Dmax، ثم:
VIN=LIpf/Dmax أو Lp=VIN*Dmax/Ipf
ثم يمكن التعبير عن po على النحو التالي:
بو=ηVINfDmaxIp2/2fIp=1/2ηVINDmaxIp
∴Ip=2po/ηVINDmax
في الصيغة أعلاه:
VIN: الحد الأدنى لجهد إدخال التيار المستمر (V)
Dmax: دورة عمل التوصيل القصوى
Lp: الحث الأولي للمحول (mH)
Ip: محول الذروة الجانبي الأساسي (A)
f: تردد التحويل (KHZ)
طريقة العمل
تعمل محولات Flyback بشكل عام في وضعين:
1. الوضع المتقطع لتيار الحث DCM (DiscontiniousInductorCurrentMode) أو "التحويل الكامل للطاقة": يتم نقل جميع الطاقة المخزنة في المحول عند طن إلى الإخراج خلال فترة flyback (toff).
2. الوضع المستمر لتيار الحث CCM (ContiniousInductorCurrentMode) أو "تحويل الطاقة غير الكامل": يتم الاحتفاظ بجزء من الطاقة المخزنة في المحول في نهاية tof حتى بداية دورة الطن التالية.
يختلف DCM وCCM كثيرًا من حيث وظائف نقل الإشارة الصغيرة. يظهر الشكل 3 أشكالها الموجية. في الواقع، عندما يتغير جهد دخل المحول VIN ضمن نطاق كبير، أو يتغير تيار الحمل IL ضمن نطاق كبير عندما، يجب أن يمتد إلى وضعين للعمل. لذلك، مطلوب محول flyback للعمل بثبات في DCM/CCM. لكن التصميم أصعب. عادة يمكننا استخدام الحالة الحرجة DCM/CCM كأساس للتصميم. إلى جانب التحكم في الوضع الحالي PWM. يمكن لهذه الطريقة أن تحل المشكلات المختلفة في DCM بشكل فعال، ولكنها لا تقضي على مشكلة عدم الاستقرار المتأصلة في الدائرة في CCM. يمكن حل CCM عن طريق ضبط كسب حلقة التحكم لفصل نطاق التردد المنخفض وتقليل سرعة الاستجابة العابرة. يحدث عدم الاستقرار بسبب "نصف المستوى الأيمن" لوظيفة النقل.
يختلف DCM وCCM كثيرًا من حيث وظائف نقل الإشارة الصغيرة.
DCM/CCM مخطط الموجي الحالي الأولي والثانوي
في الواقع، عندما يتغير جهد دخل المحول VIN ضمن نطاق كبير، أو يتغير تيار الحمل IL ضمن نطاق كبير، يجب أن يمتد إلى وضعين للتشغيل. لذلك، يتطلب محول flyback DCM/CCM ويمكن أن يعمل كلاهما بثبات. لكن التصميم أصعب. عادة يمكننا استخدام الحالة الحرجة DCM/CCM كأساس للتصميم، واستخدام التحكم في الوضع الحالي pWM. يمكن لهذه الطريقة أن تحل المشكلات المختلفة في DCM بشكل فعال، ولكن لا توجد مشكلة عدم استقرار متأصلة في الدائرة أثناء CCM. يمكن حل عدم الاستقرار الناجم عن "نقطة الصفر لنصف المستوى الأيمن" لوظيفة النقل في CCM عن طريق ضبط كسب حلقة التحكم لفصل نطاق التردد المنخفض وتقليل سرعة الاستجابة العابرة.
في الحالة المستقرة، يجب أن يكون التغير في زيادة التدفق المغناطيسي ΔΦ عند طن مساويًا للتغير عند "toff"، وإلا فإن النواة المغناطيسية ستكون مشبعة.
لذلك،
ΔΦ=فينتون/Np=Vs*toff/Ns
أي أن قيمة فولت/ثانية لكل دورة من الملف الأولي للمحول يجب أن تكون مساوية لقيمة فولت/ثانية لكل دورة من الملف الثانوي.
بمقارنة الأشكال الموجية الحالية لـ DCM وCCM في الشكل 3، يمكننا أن نعرف أنه خلال فترة Trton في حالة DCM، يكون لشكل موجة نقل الطاقة بالكامل تيار ذروة أولي أعلى. وذلك لأن قيمة الحث الأولي Lp منخفضة نسبيًا، مما يجعل Ip حادًا. التأثير السلبي الناجم عن الزيادة هو زيادة فقد اللف (فقد اللف) وتيار التموج لمكثف مرشح الإدخال، الأمر الذي يتطلب أن يكون لترانزستور التبديل قدرة تحمل تيار عالية من أجل العمل بأمان.
في حالة CCM، يكون تيار الذروة للجانب الأساسي منخفضًا، لكن بلورة التبديل لها قيمة تيار مجمع عالية في حالة الطن. وينتج عن هذا استهلاك عالي للطاقة لبلورة التحويل. في الوقت نفسه، من أجل تحقيق CCM، مطلوب جهد أولي أعلى للمحول. تتطلب قيمة الحث الجانبي Lp والطاقة المتبقية المخزنة في قلب المحول أن يكون حجم المحول أكبر من حجم DCM، بينما تكون المعاملات الأخرى متساوية.
لتلخيص ذلك، فإن تصميم محولات DCM وCCM هو نفسه بشكل أساسي، باستثناء تعريف تيار الذروة الجانبي الأساسي (Ip=Imax-Imin في CCM).
