Cómo desarrollar un transformador de fuente de alimentación con conmutación flyback
Al comenzar a calcular el transformador, es necesario seleccionar un punto de funcionamiento. Este punto de funcionamiento es el voltaje de entrada de CA más bajo, correspondiente a la potencia máxima de salida.
La entrada es de 85V a 265V, la salida es de 5V y 2A de alimentación, y la frecuencia de conmutación es de 100 khz.
El primer paso es seleccionar el voltaje de inducción primario VOR; Este voltaje lo establece usted mismo. Determina el ciclo de trabajo de la fuente de alimentación. Quizás los amigos no entiendan qué es el voltaje inducido primario. De hecho, el voltaje inducido primario es típico de una fuente de alimentación conmutada flyback de un solo extremo. Su ciclo de trabajo puede entenderse como: cuando se enciende el tubo del interruptor, el lado primario es equivalente a un inductor y el voltaje se aplica a ambos extremos del inductor, por lo que su valor actual no cambiará repentinamente, sino que aumentará linealmente. La fórmula es I=Vs* ton/L, respectivamente, son el voltaje de entrada primario, el tiempo de conducción y la inductancia primaria. Cuando el interruptor se apaga, el inductor primario se descarga y la corriente del inductor vuelve a caer. Asimismo, también se debe respetar el enfoque formulado anteriormente. En este momento, hay una caída de I=VOR*toff/L, que son el voltaje inducido primario (voltaje de descarga), el tiempo de apagado y la inductancia. Después de un tiempo, el valor de la corriente del inductor primario volverá a su valor original, por lo que es imposible cambiarlo. Por lo tanto, VS*TON/L=VOR*TOFF/L, subir es igual a bajar. En la fórmula anterior, puede usar D para reemplazar TON y 1-D para reemplazar TOOF y obtener el término de desplazamiento, D=VOR/(VOR VS). Este es el ciclo de trabajo máximo. En este artículo, el voltaje inducido es de 80 V y VS es de 90 V, por lo que D=80/(*80 90)=0,47.
Paso 2, determinar los parámetros de la forma de onda de corriente primaria.
La forma de onda de corriente primaria tiene tres parámetros: corriente promedio, corriente cuadrática media y corriente pico. Primero necesitamos conocer la forma de onda de la corriente primaria. La forma de onda de la corriente primaria se muestra en la siguiente figura. Esta es una onda trapezoidal, donde la horizontal representa el tiempo y la vertical representa el tamaño actual. Esta forma de onda tiene tres valores: uno es el valor promedio; el segundo es el valor efectivo; el tercero es su valor máximo. El valor promedio es el área de la forma de onda dividida por su tiempo, como se muestra en la línea horizontal. figura a continuación. Primero, determine este valor. El método de cálculo es el siguiente: corriente promedio = potencia de salida/eficiencia * VS, porque la potencia de salida multiplicada por la eficiencia es la potencia de entrada, y luego la potencia de entrada dividida por el voltaje de entrada es la. corriente de entrada, que es la corriente promedio. Ahora el siguiente paso es encontrar el valor máximo de la corriente. ¿Cuál es el valor máximo? Tenemos que establecer un parámetro nosotros mismos. Este parámetro es KRP. El llamado KRP se refiere a la relación entre la corriente pulsante máxima y la corriente máxima. Las siguientes relaciones son la corriente de ondulación máxima y la corriente máxima respectivamente. Entre 0 y 1. Este valor es muy importante. Se conoce KRP, ahora necesitamos resolver la ecuación. Se sabe que el área de un ciclo de esta forma de onda es igual al valor de corriente promedio*1, y el área de esta forma de onda es igual a la corriente máxima*KRP*D corriente máxima*(1- KRP) *D, por lo que la corriente promedio es igual a la fórmula anterior y resuelve la corriente máxima = corriente promedio /(65438). Por ejemplo, mi potencia es de 10W y la eficiencia establecida es 0,8. Entonces la corriente de entrada promedio es 10/0,8*90=0,138A. Establecí el valor de KRP en 0,6 y el valor máximo = 0,138/(1-0,5kr).
Los tres parámetros de corriente son los valores efectivos de la corriente, que son diferentes del valor medio. La definición de valor efectivo es agregar esta corriente a una resistencia.
Si su efecto térmico es el mismo que el de otra corriente CC agregada a esta resistencia, entonces el valor efectivo de esta corriente es igual al valor actual de esta CC, por lo que el valor efectivo de esta corriente no es igual a su valor promedio, y generalmente es mayor que su valor promedio, el mismo valor promedio puede corresponder a muchos valores válidos. Si elige un valor mayor para KRP, el valor efectivo también será mayor. El valor efectivo también está relacionado con el ciclo de trabajo d. En resumen, está estrechamente relacionado con la forma de su onda actual.
El valor de corriente efectiva = D * (krp/3-KRP al cuadrado 1) bajo la raíz del pico de corriente *, por ejemplo, el valor de corriente efectiva = 0,47 * (0,36/3-0,6 1) = 0,20 a Bajo la raíz cuadrada de , el valor de corriente efectiva = 0,419. El tercer paso es iniciar el trabajo de preparación del diseño del transformador. Se sabe que la frecuencia de conmutación es de 100 KHZ, por lo que el período de conmutación es de 10 microsegundos y el ciclo de trabajo es de 0,47, por lo que TON es de 4,7 microsegundos.
El cuarto paso es seleccionar el núcleo del transformador, lo cual se basa en la experiencia. Si no se puede seleccionar el cálculo,
El quinto paso es calcular el número de vueltas en el lado primario del transformador y el diámetro utilizado en el lado primario.
Al calcular el número de vueltas del lado primario, es necesario seleccionar la amplitud b de un núcleo magnético, es decir, el rango de variación de la intensidad de inducción magnética de este núcleo magnético. Debido a que la intensidad de la inducción magnética cambia después de agregar el voltaje de onda cuadrada, es precisamente por este cambio que el transformador tiene una función, NP = VS * TON/SJ * B. Estos parámetros son el número de vueltas primarias, voltaje mínimo de entrada, tiempo de conducción, El área de la sección transversal del núcleo magnético y la amplitud del núcleo magnético generalmente se toman como b. Esta fórmula proviene de la ley de inducción electromagnética de Faraday. Esta ley es que cuando el flujo magnético cambia en un núcleo de hierro, se generará un voltaje inducido. Este voltaje inducido es igual al cambio en el flujo magnético/tiempo t multiplicado por la relación de vueltas. en tiempos de intensidad de inducción magnética. Su área se puede derivar de la fórmula anterior, NP=90*4,7 microsegundos/32 mm2*0,15 es el valor seleccionado. Cuente el número de vueltas y luego determine el diámetro del cable. En términos generales, cuanto mayor es la corriente, más caliente está el cable, por lo que se necesita un cable más grueso. El diámetro de alambre requerido está determinado por el valor efectivo, no por el valor promedio. Los valores efectivos se han calculado arriba y puede elegir la línea 0,25. El área de la línea de 0,25 es 0,049 milímetros cuadrados y la corriente es 0,2 A, entonces su densidad de corriente es 4,08. Normalmente se elige una densidad de corriente de 4 a 10 amperios por milímetro cuadrado. Si la corriente es grande, es mejor usar dos o más cables enrollados en paralelo, porque la corriente de alta frecuencia tiene un efecto de tendencia, que puede ser mejor.
El sexto paso es determinar los parámetros, número de vueltas y diámetro del hilo del devanado secundario.
El voltaje inducido en el lado primario es el voltaje de descarga, y el lado primario se descarga al lado secundario a través de este voltaje. Mirando la imagen de arriba, debido a que la potencia de salida del lado secundario es demasiado de 5 V, más la caída de voltaje del tubo Schottky, es de 5,6 V. El lado primario descarga 80 V y el lado secundario descarga 5,6 V. de vueltas? Por supuesto, el número de vueltas del transformador es proporcional al voltaje, por lo que el voltaje secundario = NS*(UO UF)/VOR, donde UF es la caída de voltaje del tubo Schottky, y el número de vueltas secundarias es igual a 88*5.6/80, por lo que es 6.16. Tome 6 vueltas en total, luego calcule el diámetro del cable secundario y, por supuesto, calcule la corriente efectiva secundaria. La siguiente figura muestra la corriente efectiva en el secundario. Lo que no se destaca es D, que es exactamente opuesto al borde original, pero su valor KRP es el mismo que el del borde original. Esta corriente máxima es la corriente máxima primaria multiplicada por su relación de vueltas, que es varias veces mayor que la corriente máxima primaria.
Paso 7, determinar los parámetros del devanado de realimentación.
La retroalimentación es el voltaje de retorno y su voltaje se toma de la etapa de salida, por lo que el voltaje de retroalimentación es estable. El voltaje de la fuente de alimentación de TOP es de 5,7 a 9 V y se enrolla 7 veces, por lo que su voltaje es de aproximadamente 6 V. El voltaje de retroalimentación es del tipo flyback y su relación de vueltas debe corresponder a la amplitud y el borde. En cuanto al cable, debido a que la corriente que fluye a través de él es muy pequeña, es suficiente usar el cable enrollado alrededor del borde original. No existen requisitos estrictos. Paso 8: determine la inductancia.
La fórmula de aumento de corriente del lado primario I = vs * ton/L Dado que la forma de onda de la corriente del lado primario se ha dibujado arriba, este I es: corriente máxima * KRP, por lo que L=VS.TON/. Corriente máxima *KRP, que determina el valor de la inductancia del lado primario.
El noveno paso es verificar el diseño, que consiste en verificar si la intensidad máxima de inducción magnética excede el valor permitido del núcleo magnético, BMAX=L*IP/SJ*NP. Estos cinco parámetros se expresan como: flujo magnético máximo, inductancia primaria, corriente máxima y número de vueltas primarias. Esta fórmula se deriva de la fórmula conceptual de la inductancia L, ya que L = enlace de flujo/corriente que fluye a través de la bobina del inductor, el enlace de flujo es igual al flujo magnético multiplicado por él. El flujo magnético es la intensidad de la inducción magnética multiplicada por su área de sección transversal y se sustituye en ella respectivamente. Es decir, cuando la corriente máxima fluye a través de la bobina primaria, la intensidad de la inducción magnética alcanza el máximo en este momento. La intensidad se calcula mediante la fórmula anterior. El valor de BMAX generalmente está por encima de 0,3T. Si es un buen núcleo magnético, puede ser mayor si excede este valor, se puede ajustar aumentando el número de vueltas en el lado primario o reemplazando el núcleo magnético.
Resumen:
Al diseñar un transformador de alta frecuencia, hay varios parámetros que usted mismo debe configurar. Estos parámetros determinan el modo de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada. La primera es establecer el ciclo de trabajo máximo D, que está determinado por el voltaje inducido VOR establecido por usted mismo. Luego, configure la forma de onda de la corriente primaria, determine el valor de KRP y establezca su amplitud central B al diseñar el transformador, que es otra configuración. Todas estas configuraciones harán que la fuente de alimentación conmutada funcione de la forma que usted la configuró y, finalmente, la ajustará continuamente para que funcione en el estado que más le convenga. Ésta es la tarea de diseño de los transformadores de alta frecuencia.
Fórmula D=VOR/(VOR VS) (1)
IAVE=P/eficiencia*VS (2)
IP=IAVE/(1- 0.5KRP)*D (3)
I RMS en el pico actual = D *(krp/3 squared-krp 1)*root (4)
NP=VS *TON/ SJ*B (5)
NS=NP*(VO VF)/VOR (6)
l = relativo a TON/IP. KRP (7)
BMAX=L*IP/SJ. NP (8)
Pero en términos generales, los transformadores de alta frecuencia son cosas relativamente complejas y la extensión de este artículo es demasiado corta para explicarla aquí. Al calcular, se debe prestar atención a la relación entre varios parámetros, porque es un todo y todos se volverán más competentes si analizan y piensan más. Recomendación de Jiangnan