Кіріспе
Кернеу түрлендіргіш тізбегінің түрі. Flyback түрлендіргіш кіріс және кез келген шығыстар арасында гальваникалық оқшаулаумен AC/DC және DC/DC түрлендірулерде қолданылады. Flyback түрлендіргіш – индукторды трансформатор ретінде жасау үшін бөлінген, кернеу коэффициенттерін оқшаулаудың қосымша артықшылығымен арттыратын бук-буст түрлендіргіш.
The flyback converter is used in both AC/DC, and DC/DC conversion with galvanic isolation between the input and any outputs. The flyback converter is a buck boost converter with the inductor split to form a transformer, so that the voltage ratios are multiplied with an additional advantage of isolation.
Құрылымы мен қағидаты
Флайбек түрлендіргіштің схемасын 1-суретте көруге болады. Ол индукторы трансформатор құру үшін бөлінген, күшейткіш-төмендеткіш түрлендіргішке эквивалентті. Сондықтан екі түрлендіргіштің жұмыс принципі өте ұқсас:
Қосқыш жабық болғанда (2-суреттің жоғарғы бөлігінде), трансформатордың біріншілік тізбегі тікелей кіріс кернеу көзіне қосылады. Біріншілік ток және трансформатордағы магниттік ағын артып, энергия сақталады. Екіншілік орамдағы индукциялық кернеу теріс болғандықтан, диод кері бұрмаланып (яғни, тоқтатылады). Шығыс конденсаторы шығыс жүктемесіне энергия береді. Қосқыш ашылғанда (2-суреттің төменгі бөлігінде), біріншілік ток және магниттік ағын төмендейді. Екіншілік кернеу оң болып, диодты тікелей бұрып, трансформатордан ток өтуіне мүмкіндік береді. Трансформатордың өзегіндегі энергия конденсаторды қайта зарядтайды және жүктемені қуаттандырады. Түрлендіргіштің шығысына беру алдында трансформаторда энергияны сақтау мүмкіндігі топологияға аз қосымша тізбектермен бірнеше шығыстарды жасауға оңай мүмкіндік береді, бірақ шығыс кернеулері айналымдар қатынасы арқылы бір-бірімен сәйкес келуі керек. Сондай-ақ, басқарылатын тізбектерге жүктеме қосылғанға дейін басқарылатын тізбектің жүктелуі қажет, бұл PWM-нің ашылуына және трансформаторға жеткілікті энергия беруіне мүмкіндік береді.
When the switch is closed (top of Fig. 2), the primary of the transformer is directly connected to the input voltage source. The primary current and magnetic flux in the transformer increases, storing energy in the transformer. The voltage induced in the secondary winding is negative, so the diode is reverse biased (i. e., blocked). The output capacitor supplies energy to the output load. When the switch is opened (bottom of Fig. 2), the primary current and magnetic flux drops. The secondary voltage is positive, forward biasing the diode, allowing current to flow from the transformer. The energy from the transformer core recharges the capacitor and supplies the load. The operation of storing energy in the transformer before transferring to the output of the converter allows the topology to easily generate multiple outputs with little additional circuitry, although the output voltages have to be able to match each other through the turns ratio. Also there is a need for a controlling rail which has to be loaded before load is applied to the uncontrolled rails, this is to allow the PWM to open up and supply enough energy to the transformer.
Операциялар
Flyback конвертері – оқшауланған қуат түрлендіргіш. Екі басым басқару схемасы – кернеу режимінде басқару және ток режимінде басқару. Көп жағдайда, жұмыс істеу кезінде тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін ток режимінде басқару басым болуы керек. Екі режимнің де шығыс кернеуімен байланысты сигнал қажет. Бұл кернеуді жасаудың үш кең таралған жолы бар: 1. Басқарушыға сигнал жіберу үшін екінші жақ тізбегінде оптожұптауды пайдалану. 2. Негізгі бөлікте жеке орамды орап, конструкцияның өзара реттелуіне сүйену. 3. Тоқ түсіп жатқан кезде, тұрақты негізгі тұрақты ток кернеуіне қатысты, бірінші жақтағы кернеу амплитудасын сынап алу. Бірінші техника, оптожұптауды қолдану, тығыз кернеу және ток реттелуін алу үшін пайдаланылды, ал екінші тәсіл шығысты қатаң бақылау қажет емес, бірақ оптожұптауды қоса алғанда, көптеген компоненттерді жалпы конструкциядан жоюға болатын, шығынға сезімтал қолданулар үшін әзірленді. Сонымен қатар, сенімділік маңызды жағдайларда оптожұптау жүйенің MTBF (Жұмыс істемейтін уақыттың орташа аралығы) үшін зиянды болуы мүмкін. Үшінші техника, бірінші жақтағы сезімдеу, біріншісідей дәл және екіншісінен арзан болуы мүмкін, бірақ разряд оқиғасы орын алуын қамтамасыз ету үшін ең төменгі жүктеме қажет, бұл бастапқы орамдағы 1:N екіншілік кернеуін сынауға мүмкіндік береді (Tразряд кезінде, 3-суретте көрсетілгендей). Бірінші жақтағы сезімдеу технологиясының бір түрі – шығыс кернеуі мен тогын басқару IC-сін қуаттандыру үшін қолданылатын қосымша орамдағы толқын формаларын бақылау арқылы реттеу, бұл кернеу мен токтың реттелуінің дәлдігін арттырды. Қосымша негізгі орам қалған екіншіліктермен бірдей разряд фазасында қолданылады, бірақ ол негізгі тұрақты токпен бірге жиі қолданылатын түзетілген кернеуді құрайды, сондықтан ол негізгі жаққа жатады. Бұрын, flyback толқынының барлық пішіні бойынша өлшеу қателікке әкелді, бірақ «тізе нүктесінде» (екіншілік тогы нөлге тең болған кезде, 3-суретті қараңыз) өлшеулер екінші жақтың мінез-құлқының әлдеқайда дәл өлшенуіне мүмкіндік беретіні анықталды. Бұл топология қазір ұялы телефон зарядтағыштары сияқты қолдануларда қоңыраулы тұнғыш түрлендіргіштерді (RCC) алмастыруда.
1. Use an optocoupler on the secondary circuitry to send a signal to the controller. 2. Wind a separate winding on the core and rely on the cross regulation of the design. 3. Sample the voltage amplitude on the primary side, during the discharge, referenced to the standing primary DC voltage. The first technique, involving an optocoupler, has been used to obtain tight voltage and current regulation, whereas the second approach has been developed for cost sensitive applications where the output does not need to be as tightly controlled, but many components including the optocoupler can be eliminated from the overall design. Also, in applications where reliability is critical, optocouplers can be detrimental to the system's MTBF (Mean Time Between Failure). The third technique, primary side sensing, can be as accurate as the first and more economical than the second, yet requires a minimum load so that the discharge event keeps occurring, providing the opportunities to sample the 1:N secondary voltage at the primary winding (during Tdischarge, as per Fig 3). A variation in primary side sensing technology is where the output voltage and current are regulated by monitoring the waveforms in the auxiliary winding used to power the control IC itself, which have improved the accuracy of both voltage and current regulation. The auxiliary primary winding is used in the same discharge phase as the remaining secondaries, but it builds a rectified voltage referenced commonly with the primary DC, hence considered on the primary side. Previously, a measurement was taken across the whole of the flyback waveform which led to error, but it was realized that measurements at the so called knee point (when the secondary current is zero, see Fig. 3) allow for a much more accurate measurement of the secondary side behavior. This topology is now replacing ringing choke converters (RCCs) in applications such as mobile phone chargers.