على الرغم من حقيقة أنه منذ وقت ليس ببعيد تم تخطي مقال مكتوب بشكل جيد إلى حد ما حول حساب محول لمورد طاقة التحويل ، سأقدم لك أسلوبي ، وليس مجرد تقنية عارية ، ولكن الوصف الأكثر شفافية للمبادئ المستخدمة فيه.لن تكون هناك صور ، سيكون هناك حوالي 18 صيغة بسيطة والكثير من النصوص. أطلب من الجميع الانضمام على متن الطائرة.أريد أن أخبركم عن كيفية حساب مثل هذا الوحش الماكر كمحول نبضي لمصدر طاقة flyback. Flyback ، أو FlyBack ، ربما يكون أكثر طوبولوجيا محول النبض شيوعًا. في رأيي ، هناك نقطتان مهمتان ودقيقتان للغاية في IIP - هذا هو المحول وحلقة التغذية الراجعة. في هذه المقالة ، أريد أن أعرض إحدى المجموعات المحتملة من المعادلات الرياضية البسيطة ، عن طريق حلها والتي يمكن أن نحصل عليها من بيانات محول حقيقي جدًا لظهور ارتداد.على الإنترنت ، في مقالات المؤلف المختلفة ، أو في AppNotes للعديد من الشركات المصنعة ، يمكنك العثور على طرق حساب متنوعة يتم غالبًا "ضغطها" قدر الإمكان ، بحيث يكون من غير الواضح تمامًا من الصيغ كيفية الحصول عليها. لا أريد التركيز على الدقة ، ولكن على أقصى قدر من الرؤية وشفافية الحسابات ، حتى تفهم "السبب".بعد ذلك ، سأحاول الكتابة بإيجاز وبإيجاز ، حتى تتمكن من الجلوس والعد مباشرة بعد قراءة المقالة. لن أرسم مخططات للجهد والتيارات في مصدر عائد ، أعتقد أنك مستعد بما فيه الكفاية لمصطلحات مثل "محاثة التسرب" ، "الجهد المنعكس" ، "قيمة الذروة للتيار من خلال مفتاح الطاقة" ، "إزالة المغناطيسية من الدائرة المغناطيسية" لك مفهومة.لذا ، سننظر في محول مزود طاقة flyback ، دون مصحح معامل القدرة ، باعتباره الأكثر شيوعًا ، ولم يتم حتى الآن سوى زيادة "حسابي".سأدلي بشكل منفصل علما بأن ما يسمى ب الوضع شبه الرناني لتشغيل المحول ، عندما يبدأ ضخ الطاقة في المحول مباشرة بعد إزالة المغناطيسية الكاملة للدائرة المغناطيسية. على سبيل المثال ما يسمى ب "معامل الاستمرارية الحالي" = 1 ، أي بمجرد أن تتدفق كل الطاقة من خلال اللف الثانوي (وتبدد في دائرة snubber) ، نقوم بتشغيل المفتاح على الفور ونضخه مرة أخرى. كان هذا الوضع مؤخرًا شائعًا جدًا في إمدادات الطاقة flyback ، مثل يسمح لك بزيادة الكفاءة بشكل طفيف.سأبدي تحفظًا مقدمًا - المنهجية التالية قاسية جدًا ، لكنها تعمل "الخرسانة المسلحة" ، وقد تم اختبارها بشكل متكرر على المحولات الحقيقية في مصادر الطاقة الحقيقية.للبدء ، قم بتنزيل الحساب ، وافتحه ، وتجاوز عينيك. القيم الخاصة بحساب محول مصدر الطاقة بقوة خرج تبلغ 100 وات "مدفوعة" بالفعل فيه.الحساب: لسوء الحظ ، لسبب غير معروف بالنسبة لي ، لا يتم عرض الرابط العام.
ربما يكون نشر الروابط العامة ضد القواعد. آمل أن يسمع المشرفون صرخة الروح هذه ويرسلوا لي إعداد تصفية شخصي ، ولكن الآن يمكنك إعادة كتابة جميع الصيغ أدناه إلى Excel أو Matkad والحصول على نتيجة مناسبة.لذا دعنا نذهب. من أجل بدء الحساب ، نحتاج إلى أن نسأل أنفسنا بعض المعلمات الأولية (جميعها مميّزة باللون الأخضر في الحساب) ، وهي:1. طاقة الخرج لمصدر الطاقة التي نصنع المحول من أجلها (POUTmax).2. جهد الخرج للمصدر (Uout) (1).3. جهد الخرج لملف الخدمة (Ubias) (2).4. الحد الأدنى من جهد الإمداد (UACmin) (3).5. الحد الأقصى لجهد الخط (UACmax) (3).6. مستوى تموج على مكثف مرشح شبكة المعدل (Urpl) (4).7. الكفاءة المتوقعة للمحول (خذ 0.85 ولن تخسر) (ŋ).8. تردد تشغيل المحول (5).9. القيمة القصوى للتيار المتدفق من خلال مفتاح التبديل الرئيسي (ILPRpeak) (6).(1) إذا كانت جهد الخرج منخفضًا بما يكفي ، ففكر في انخفاض الجهد المباشر عبر الصمام الثنائي.(2) في الغالبية العظمى من تصميمات إمدادات الطاقة ، يلزم لف ثالث ، يتم من خلاله تشغيل دائرة التحكم الدقيقة.(3) خذ دائمًا بهامش ، أي إذا تم تحديد النطاق 180-264 ، خذ من 160 إلى 280.(4) غالبًا ما يمكن تخمين هذه المعلمة فقط ، خذ 10٪ من المكون الثابت عليها ولن تكون مخطئًا ؛ في الواقع ، سوف "تحسب" الحساب.(5) التردد إلى المحولات ، مع توقع إزالة مغنطة القلب عائم ، نأخذ "من السقف" الذي نريد الحصول عليه في حمولة كاملة.(6) آمل أن تكون على دراية بأن شكل التيار مثلث ، وأن المفتاح يتنقل ، وما هو المفتاح ، وما إلى ذلك.إذن الصيغة الأولى هي:نبدأ بتحديد الحث الأساسي ، Lpr.Lpr = (1000 × 2 × POUTmax) / (ŋ × F × ILPRpeak ^ 2) (1)
للتبسيط ، سأطرح الكفاءة ، وسيحصل المضاعف 1000 ، المطلوب فقط لإحضار النتيجة إلى هنري microHenry ، على المعادلة التالية:Lpr = (2 × POUTmax) / (F × ILPRpeak ^ 2) (1.1)
للوهلة الأولى ، من غير المفهوم تمامًا كيف يحدث هذا. لنحاول تحويلها. نقل العوامل من اليمين إلى اليسار.(Lpr × ILPRpeak ^ 2) / 2 = POUTmax / F (1.2)
نقوم بتحويل الجانب الأيمن ، نحصل على:(Lpr × ILPRpeak ^ 2) / 2 = POUTmax × T (1.3)
لذا ، على الجانب الأيسر لدينا الطاقة الموجودة في الحث (كتاب الفيزياء ، إن لم يكن واضحًا). على الجانب الأيمن لدينا الطاقة المستهلكة خلال فترة تشغيل المحول. على سبيل المثال الطاقة المخزنة في محاثة اللف الأساسي (في مرحلة الضخ ، من بداية الفترة حتى فتح المفتاح) تساوي الطاقة المنقولة إلى الحمل طوال الفترة T (من بداية الضخ إلى استنفاد الطاقة بالكامل في المحول وبداية نبضة جديدة).في الحالة المستقرة ، يجب أن يكون ما تم ضخه في المحول من الشبكة مساوياً لما تم تسريبه إلى الحمل. على سبيل المثال يقترح كل المنطق أن مصدرنا يعمل بالفعل ، وليس البدء.دعونا نترك هذه الصيغة (1) في الوقت الحالي ، ثم سنستخدمها في الحساب ، أردت فقط أن أوضح كيف اتضح بهذه الطريقة.الآن حول المعلمات. دعونا نلقي نظرة على الصيغة. من خلال تحديد (اختيار حسب تقديرنا) ثلاثة من المجهول الأربعة ، يمكننا الحصول على قيمة الرابع.السلطة (POUTmax) ، قمنا بتعيين بالفعل.التردد ، يمكنك ببساطة اختياره كما يحلو لك. بدون مزيد من اللغط ، دعنا نقول 50 كيلو هرتز ولن نخسر. التسلق فوق 150 كيلو هرتز لا يستحق ذلك ، لأن فقدان التحويل سيصبح مرتفعًا بشكل غير معقول ، وحتى تأثير الجلد ، لا نحتاج إلى ذلك في فليب باك.قيمة الذروة للتيار من خلال اللف الأساسي ، وفي الوقت نفسه المفتاح هو ILPRPeak ، هي معلمة على الأعصاب التي سنلعبها. باختيار قيمة ILPRPeak ، نغير Lpr ، ومعها أكثر بكثير. في حسابي ، سنقوم بتغيير ILPRpeak ونراقب الخلايا الأخرى في الجدول ، حيث سيتم تحديد نتائج الصيغ الأخرى. مرة أخرى ، أقرب إلى الواقع ، لمصدر 100 واط ، يمكنك البدء بـ ILPRpeak = 3 ... 4A.ما عليك سوى محاولة استبدال أرقام مختلفة في الخلية وسترى كيف تتغير المعلمات المشتقة الأخرى. على وجه الخصوص ، عند اختيار تيار الذروة للجهد "الأساسي" ، ننظر إلى الجهد "المنعكس" ، وننطلق من اعتبارات المفاتيح الموجودة معنا. تؤثر هذه المعلمة أيضًا على قيمة الذروة للتيار الثانوي ، وهو أمر مهم أيضًا ، لأنه في حالات الارتداد ، يكون للتيارات شكل مثلث مستطيل ، وقيم الذروة أعلى عدة مرات من القيم الحالية ، أي إذا كان تيار الحمل 5A ، فقد تكون الذروة 50 ، ركز على الثنائيات والخسائر الموجودة في لف النحاس.الصيغة الثانية:UDCmin = UACmin × 1.41-Urpl (2)
لا يوجد شيء لتبسيطه ، أعتقد أنه من الواضح أننا نحصل على أسوأ قيمة للجهد المستمر ، مع الأخذ في الاعتبار الانخفاض في مكثف العازلة ، الذي يقع خلف مقوم الشبكة ، أو KKM.طن = (Lpr × ILPRpeak) / UDCmin (3)
في الصيغة (3) ، نحسب المدة التي يجب أن يكون المفتاح مفتوحًا فيها بحيث ينمو التيار في الحث ، عندما يتم تطبيق أسوأ حالة UDCmin عليه ، من الصفر إلى ILPRpeak المطلوب.T = 1 / F × 1000 (4)
قمنا بتعيين التردد في وقت سابق ؛ تم حساب الفترة في (4). نضرب في 1000 لأننا كتبنا التردد المطلوب بالكيلو هرتز وليس في 1000 هرتز.Toff = T-Ton (5)
يتم حساب الفترة المتبقية ، التي سيتم تخصيصها لنقل الطاقة إلى الحمل ، بواسطة الصيغة (5).س = توف / طن (6)
يتم حساب أقصى دورة عمل لأسوأ جهد في الشبكة والحد الأقصى لسحب مكثف الترشيح في (6).أورف = UDCmin × طن / توف (7)
الجهد "المنعكس". لا يزال المحول الخاص بنا ، على الرغم من flyback ، محولًا ، مما يعني أن نسبة التحويل تنطبق عليه أيضًا. إذا كان على اللف الثانوي الخاص بنا أثناء التدفق الحالي من خلال الصمام الثنائي المعدل ، فإن الجهد (على سبيل المثال) هو 12.7 فولت ، ثم من خلال عدد عدد الدورات يتم تحويل هذا الجهد إلى اللف الأساسي (بعد كل شيء ، "التدفق المغناطيسي" يغسل جميع اللفات في وقت واحد).الصيغة (7) ، صعبة بعض الشيء ، حاول "فكها". نحصل على:UDCmin × طن = Urv × Toff (7.1)
(7.1) يوضح نقطة واحدة مهمة جدًا ، يطلق عليها بشكل عام "المساواة في فترات ثانية فولت *". ربما صلاحية البيان (7.1) ليست واضحة ، أو غير واضحة على الفور ، طالما أننا نستخدم القيمة العددية التي تم الحصول عليها باستخدام (7) كما هي ، فلا تشك في صحتها.UVTmax = UACmax × 1.41 + Urv (8)
آمل أن تفهم جيدًا أنه في الاتجاه المعاكس ، فإن اللفة الأساسية هي للجهد المستمر ، وأن مكثف الترشيح هو مجرد قطعة من السلك ، على سبيل المثال. إذا كان مكثف المرشح الخاص بنا لا يزال مشحونًا حتى 310 فولت ، فعند فتح مفتاح الطاقة ، يتدفق التيار خلال اللفة الثانوية ، "يمر" ببساطة ببساطة من خلال الأساسي ويتم تطبيقه على المفتاح ، ولكن مع ذلك ، يضاف الجهد المنعكس إلى المفتاح. والشيء الأكثر حزنا أنه يقترن بالثابت. وهذا دون الأخذ في الاعتبار الانبعاث من الحث المتناثر ، ضع ذلك في الاعتبار ، في الحساب ، يتم تمييز هذا الظرف خصيصًا باللون الأحمر.ثم (8) يوضح الجهد الذي سيتم تطبيقه على مفتاح الطاقة في الاتجاه المعاكس. يمكنك على الفور زيادة الحد الأقصى للجهد الذي تم تصميم المفتاح له ، حتى من فوق فولت بهذه الطريقة 200 ولن تكون مخطئًا. سيظهر النموذج الأولي السعة الحقيقية لارتفاع الجهد الناتج عن تشتت الحث.الآن يمكننا حساب نسبة التحويل للمحول ، على سبيل المثال بهذه الطريقة:Kfb = Uout / Urv (9)
أسمي نسبة التحول هذه "عكس" ، لأن يعتبر إلى الوراء. الآن نسبة التحول الكلاسيكي ، والتي يمكن الحصول عليها:K = 1 / Kfb (10)
بعد ذلك ، نحسب الجهد الأقصى الذي سيتم تطبيقه على الصمام الثنائي المعدل في الاتجاه الأمامي للمحول. أعتقد أنك تفهم جيدًا أنه سيتكون من الجهد على مكثف الترشيح للحمل ، والذي يمكن اعتباره في وضع التشغيل ثابتًا ، وتحويله ، من خلال معامل التحويل ، الجهد المطبق على اللف الأساسي.UVDmax = Uout + (VACmax × 1.41) / K (11)
ولا تنس أن الانبعاثات من المحاثات الطفيلية لملفات المحولات تعمل أيضًا على الصمام الثنائي ، بما في ذلك. إذا كنا نتحدث عن مصادر ذات جهد خرج عالي ، خذ هامش جهد لا يقل عن 200 فولت. بالنسبة للجهد المنخفض ، 1.5 على الأقل ، وانظر بعناية إلى المقوم باستخدام راسم الذبذبات.التالي.Lsec = Lpr / K ^ 2 (12)
من (12) نحصل على محاثة اللف الثانوي للمحول. تنص القاعدة المستخدمة في الصيغة على أن "محاثة اللفات المحولة مرتبطة بمربعات دورها" ، لأن يمكن تمثيل التعبير على النحو التالي:Lsec / Lpr = N2 ^ 2 / N1 ^ 2 (12.1) (N2 ^ 2 / N1 ^ 2 = K ^ 2)
بعد ذلك ، نحسب ذروة التيار للملف الثانوي. استعد للحصول على أعداد كبيرة جدًا هنا ، لأنها "عودة" ، والتيار فيها في "ثانوي" ثلاثي ، ويمكن أن تكون قيمة الذروة أعلى بكثير من تيار الحمل.ILSECpeak = √ (1000 × 2 × POUTmax) / (F × ŋ × Lsec) (13)
يتم تحويل هذه الصيغة بنفس الطريقة مثل الصيغة الأولى لـ ILPRpeak.ILSECrms = ILSECpeak√ (1-Q) / 3 (14)
في (14) ، يتم حساب القيمة الفعالة للتيار من خلال اللف الثانوي للمحول. لا أستطيع أن أشرح لماذا جذر (1-Q) / 3 ، ربما يمكنني شرح ذلك بالتآمر واللجوء إلى الهندسة. سنقوم على الفور بتقدير القيمة الحالية لتيار اللف الأساسي.ILPRrms = ILPRmax√Q / 3 (15)
لذلك ، تحسب الحث والتيارات والترددات. وكيف تختار الدائرة المغناطيسية ، تسأل ، كيف تحسب الفجوة غير المغناطيسية؟ بادئ ذي بدء ، سنقوم بتقديرها ، بناءً على تجربة حياتنا ، و "دفعنا" معلماتها إلى الحساب ، بالنظر إلى الحث المحسوب ، يمكننا اختيار دائرة مغناطيسية أخرى. لذلك أردت مصدر 100 واط بجهد خرج 12 فولت. آخذ "من السقف" دارة مغناطيسية من النوع PQ2620.من ورقة البيانات الخاصة بي ، أكتب Ae ، والفجوة المتوقعة ، ومعامل الحث لهذه الفجوة (في أوراق بيانات Epcos ، غالبًا ما يتم إعطاء جدول يحتوي على فجوات قياسية لهذه الدائرة المغناطيسية ، وقيم Al والنفاذية المكافئة). ومع ذلك ، إذا لم تكن هناك بيانات حول معامل Al للفجوة التي تريدها ، فسيتعين عليك جعلها (الفجوة) ، وتصفية 100 اختبار ، وحسابها بواسطة الصيغة البسيطة Al = √ (L / N ^ 2) ، حيث L هي القيمة المقاسة للحث على القلب مع الفجوة التي رأيتها ، N هو عدد الدورات التي قمت برسمها (أوصي بتجربة لف 100 تجربة).لن أشرح ما هي Ae و G و Al ، بافتراض أنك تعرف بنفسك سبب وجود فجوة في الدائرة المغناطيسية ، وما هو Al. أيضا ، يمكن إدخال النفاذية المكافئة للنواة مع فجوة في الحساب ، ولكن لا يتم استخدامها هناك ، لمجرد الجمال). في الصيغة (16) ، نعتبر العدد المطلوب من المنعطفات.Npr = prLpr / Al (16)
واحدة من أهم المعلمات للمحول هي قيمة الذروة لتدفق الحث المغناطيسي.ب = (Lpr × ILPRpeak) / (Npr × Ae) (17)
أنا لا أوصي بشكل قاطع بتجاوز القيمة 0.3 ، و 0.4 بالفعل كارثة. حدث أن هذه الدائرة المغناطيسية تبدو مناسبة تمامًا لاحتياجاتنا. الاستقراء أقل من 0.3 ليرة تركية ، وأريد أن أضعه تحت احتياجاتنا. لسوء الحظ ، لا يحتوي الحساب على صيغ لحساب ملء نافذة الدائرة المغناطيسية بالنحاس ، وبالتالي ، من المستحيل إصدار حكم نهائي عليه.إذا كان الحث أكبر من 0.3 T ، فيمكننا إما اختيار دائرة مغناطيسية أكبر ، أو زيادة الفجوة. زيادة الفجوة ، نحصل على قيمة مختلفة من Al و resp. قيمة تدفق الحث.بشكل عام ، تُظهر تجربة الحياة أنه من الأفضل عدم الدخول في فجوات أكثر من 1.5 ملم ، لأنها تتميز بظواهرها الطفيلية ، مثل خطوط الانتفاخ في المجال المغناطيسي ، وتسخين المنعطفات الواقعة بالقرب من الفجوة إلى درجات الحرارة التي يمكن أن يحصلوا فيها على "خان" ، باختصار من 0.2 مم إلى 1.5 مم. أقل من 0.2 - يمكن أن يؤدي التمدد الحراري للمادة إلى تغيير معلمات المحول بشكل كبير. أكثر من 1.5 مم - كتب أعلاه.عند اختيار دائرة مغناطيسية ، أي مقارنة النماذج المختلفة ، فقط من خلال المقطع العرضي الأساسي (Ae) ، يمكن للمرء أن يتجاهل حقيقة أن طول الخط المغناطيسي يؤثر أيضًا على Al لنفس المقطع العرضي والفجوة.على سبيل المثال ، يحتوي النواة المغناطيسية PQ2620 على منطقة مستعرضة أساسية تبلغ 122 مم. kv ، و ETD34 هي 97 مم فقط. أعني ، خذ واستبدل في الحساب جميع الفريتات القريبة من تلك الأحجام التي ، في رأيك ، يمكن أن تضخ القوة المطلوبة.بعد حساب الحث المغناطيسي ، يحسب الحساب عدد دورات اللف الثانوي والملف الإضافي ، ولن أتناولها بشكل محدد ، فالمنهجية هي نفسها كما كانت من قبل.آمل أن يكون ما سبق مفيدًا لك. إن تطوير IIP عبارة عن طبقة ضخمة من العلوم التطبيقية ، وهذا "الحساب" ليس سوى ورقة صغيرة من أحد التلمود ، التي تجمع كل تجربة البشرية ، ولكنها مفيدة للغاية في الخطة التطبيقية لتطوير "flybacks" بسيطة."حسابي" (وليس عملي حقًا ، ولكنه موروث من العقل المدبر الإيديولوجي) هو أداة بدائية إلى حد ما ، لذلك يمكنني أن أوصي باستخدام مجموعة من البرامج بواسطة فلاديمير دينيسينكو ، والتي يمكن العثور عليها بسهولة من خلال محرك البحث. أولئك الذين "يقطعون" في موضوع "السلطة" ، ولديهم ما يقولونه للملاحظات في التعليقات. أي نقد مرحب به!ما هو غير واضح - اسأل ، سأكمل المقالة بتفسيرات أكثر تفصيلاً.