Cálculo del transformador para fuente de alimentación conmutada flyback (Flyback)

La popularidad de las fuentes de alimentación de retorno (IPR, Flyback) se ha incrementado recientemente debido a la simplicidad y el bajo costo de esta solución de circuito: en el mercado a menudo se pueden encontrar circuitos integrados que incluyen casi toda la parte de alto voltaje de dicha fuente, el usuario solo necesita conectar el transformador y ensamblar la parte de bajo voltaje según esquemas estándar Para el cálculo de transformadores, también existe una gran cantidad de software, desde programas universales hasta fabricantes de software especializados de circuitos integrados.

Hoy quiero hablar sobre el cálculo manual de un transformador de pulso. "¿Por qué se necesita esto?", Puede preguntar el lector. En primer lugar, el cálculo manual del transformador implica una comprensión completa de los procesos que ocurren en la fuente de alimentación, lo que a menudo no ocurre si el radioaficionado novato calcula el transformador en un software especial. En segundo lugar, el cálculo manual le permite elegir los parámetros óptimos para que funcione la fuente (y tener una idea de qué parámetro debe cambiarse en qué dirección para lograr un resultado dado) en la etapa de desarrollo.

Entonces comencemos. El diagrama de bloques del IPR se muestra en la Fig. 1. Consta de las siguientes unidades funcionales principales: interruptor Sw, transformador T1, rectificador de voltaje de salida VD1 y C2, filtro de interferencia de alta frecuencia C1 y amortiguador Snb.

Fig. 1

Dicha fuente funciona de la siguiente manera (ver gráficos simplificados en la Fig. 2): en el momento inicial de tiempo t0, el interruptor Sw se abre, suministrando el voltaje de entrada Uin al devanado primario del transformador T1. En este momento, el voltaje en el terminal inferior del devanado I (punto a) es cero (en relación con el cable de voltaje de entrada negativo), la corriente comienza a aumentar linealmente en el devanado I, y el voltaje proporcional al coeficiente de transformación T1 (UoutInv) aparece en el devanado II. Pero la polaridad de este voltaje resulta ser negativa (en la parte superior del terminal de salida del devanado II, punto b), por lo que el diodo VD1 está cerrado y el voltaje al condensador de salida C2 no pasa. Durante el intervalo Ton (de t0 a t1), la corriente a través del devanado I aumenta linealmente al valor Imax, y la energía se almacena dentro del transformador T1 en forma de campo magnético.


Fig. 2

En el momento t1, el interruptor Sw se cierra abruptamente, la corriente a través del devanado I se detiene y aparece en ella EMF de autoinducción, dirigida para continuar la corriente detenida. En este momento, el devanado I se convierte en una fuente de voltaje. Esto se debe a que la energía en el inductor se almacena en forma de corriente (en realidad, en forma de un campo magnético, pero es proporcional a la corriente a través de la bobina, por lo tanto, la fórmula de energía en la bobina es A = LI² / 2), pero de acuerdo con la ley de conservación de energía, no puede desaparecer sin dejar rastro, ella debe ir a alguna parte. En consecuencia, la corriente en la bobina no puede detenerse instantáneamente, por lo que la bobina se convierte en una fuente de voltaje y de cualquier amplitud (!), Como para garantizar inmediatamente después de cerrar la tecla la continuación de la misma corriente Imax. Esta es la primera característica importante de un inductor,que debe ser recordadoCon un fuerte cese de corriente en la bobina, se convierte en una fuente de voltaje de cualquier amplitud, tratando de mantener la corriente que se detuvo en ella, tanto en dirección como en amplitud . ¿Qué es exactamente cualquier amplitud? Lo suficientemente grande como para, por ejemplo, desactivar un interruptor de alto voltaje o formar una chispa en la bujía del automóvil (sí, utiliza esta propiedad de los inductores en el encendido del automóvil).

Todo lo descrito anteriormente habría sucedido si el devanado I fuera el único devanado del transformador T1. Pero todavía tiene un devanado II, acoplado inductivamente a I. Por lo tanto, en el tiempo t1, también aparece un EMF, dirigido de modo que en el punto b hay un plus con respecto al suelo. Este EMF abre el diodo VD1 y comienza a cargar el condensador C2 con la corriente I2max. Es decir La carga del condensador C2 y la transferencia de energía a la carga se produce en el momento en que el interruptor Sw está cerrado. Es por eso que las fuentes de alimentación construidas sobre este principio se denominan flyback, ya que no tienen transmisión directa de energía desde la parte de alto voltaje a la de bajo voltaje, la energía se almacena primero en un transformador y luego se entrega al consumidor .

En el intervalo de tiempo de t1 a t2, la corriente de devanado secundario I2 que disminuye linealmente de I2max a 0 mantiene el campo magnético dentro de la bobina de acuerdo con la ley de conservación de energía y no permite que el voltaje en el devanado primario (ya que están acoplados inductivamente) crezca a un valor incontrolado. El voltaje en el devanado I en este momento se vuelve igual al voltaje de salida multiplicado por el coeficiente de transformación T1. Sin embargo, la polaridad de este voltaje es tal que se agrega al voltaje de entrada Uin y se aplica a la clave privada Sw. Es decir ¡la clave privada Sw se aplica con un voltaje mayor que la entrada! Esta también es una característica importante de los DPI que debe recordarse.

En el tiempo t2, la energía almacenada en el transformador T1 termina, el diodo VD1 se cierra, el voltaje en el punto b se convierte en cero, en el punto a el voltaje de entrada, y todos los procesos en el circuito se detienen hasta t3, cuando todo el ciclo se repite desde el principio. Además, en los intervalos de tiempo t0-t1 y t2-t4, la carga es suministrada exclusivamente por la energía almacenada por el condensador de salida C2 .

El modo operativo descrito del IPR se denomina modo de corrientes discontinuas, es decir, Durante el intervalo Toff (t1-t3), toda la energía almacenada en el transformador T1 se transfiere a la carga, por lo tanto, en el tiempo t3, la corriente a través del devanado primario I comienza a aumentar desde cero. También hay un modo de corriente continua, cuando en el tiempo t3 parte de la energía aún permanece en el transformador T1, y la corriente a través del devanado I en el tiempo t3 no comienza desde cero. Este modo tiene sus propias características, ventajas y desventajas, de las que hablaremos la próxima vez.

Entonces, ¿cuáles son las principales características de un IPR en modo de ruptura actual? Escribamos los puntos principales:

1. , , . , . 2, , , , .
2. , , , , ! , , ( «» ). , .
3. , , , . , , .
4. , I 1 Ton ( ) , II Toff. , «» «» Toff Ton. .., , Duty cycle ( , D), Ton/(Ton + Toff) I Uin. .
5. , I2max, II t1 Imax, , I II ( ).
6. I2max ( 2.5 ), VD1 . , .
7. ( ) II.
8. VD1 . - , ( ) , ( ) .

Explicación al párrafo 4. De la física, recordamos la fórmula para el inductor:

U (t) = L * (dI (t) / dt) , lo

que significa que el voltaje en la bobina es directamente proporcional a su inductancia multiplicada por la tasa de cambio de corriente en ella . ¿Qué nos da esto? En primer lugar, el hecho de que si aplicamos un voltaje constante U a la bobina, entonces la tasa de cambio de corriente en ella es constante. Esto nos permite reescribir la fórmula para voltaje constante sin diferenciales:

U = L * (ΔI / Δt) ,

y está de acuerdo con esta fórmula del gráfico actual en la Fig. 2 rectas. Además, si aplicamos el voltaje Uin a la bobina por el tiempo Ton, la corriente aumentará al valor

Imax = Uin * Ton / L

Ahora queremos (en el modo operativo más cargado) que toda la energía de la bobina que acabamos de escribir se transfiera a la carga durante el intervalo de Toff, es decir. en el tiempo t3, la corriente en la bobina debería caer a cero. Aquí, por simplicidad, imaginemos que suministramos y eliminamos voltaje / corriente de la misma bobina I; más adelante explicaré por qué es posible tal suposición. Calculamos qué voltaje podemos "descargar" la bobina para que la corriente llegue a cero en el tiempo t3:

Udis = L * Imax / Toff ,

Sustituya y simplifique:

Udis = L * Uin * Ton / (L * Toff) = Uin * Ton / Toff

es decir el voltaje al que debemos "descargar" la bobina en los momentos en que la tecla Sw está cerrada depende solo del voltaje de entrada y de los intervalos de "carga" - "descarga". Recuerde la fórmula del ciclo de trabajo D:

D = Ton / (Ton + Toff), por lo

tanto:

Udis = Uin * D / (1 - D)

Pero, el voltaje al que "descargamos" la bobina es el voltaje inverso que ocurre en el devanado primario en momentos llave de cierre. Es decir obtuvimos que depende solo del voltaje de entrada y del ciclo de trabajo D y está determinado por la fórmula:

Uinv = Uin * D / (1 - D)

Cuando se trabaja en condiciones reales, el valor del ciclo de trabajo D cambiará según el voltaje de entrada y la carga de la fuente de alimentación. Tomará su valor máximo D con un voltaje de entrada mínimo y una potencia de salida máxima: este modo de operación se considera el más difícil, y este valor máximo D se establece al diseñar la unidad. ¿Qué sucederá en esos momentos cuando el voltaje de entrada de la unidad es mayor o la carga está incompleta? D tomará valores más pequeños, porque a partir de un voltaje más alto, la energía se "almacena" más rápidamente en el devanado primario, o (en caso de menos carga) solo necesita "almacenar" una cantidad menor de energía. En cualquier caso, el voltaje inverso en el devanado primario siempre será el mismo, porque está rígidamente conectado con el voltaje de salida y, a su vez, el circuito lo estabiliza. EntoncesEl voltaje inverso máximo en la tecla es:

Usw = Umax + Umin * D / (1 - D)

Este es un punto importante en el diseño de los DPI, porque generalmente el voltaje inverso máximo en la tecla es el parámetro inicial, es decir el ciclo de trabajo máximo D también es un valor inicial . En la práctica, generalmente se usan los siguientes valores máximos de D: 25% (1/4), 33% (1/3) y con menos frecuencia 50% (1/2). Como comprenderá, en el último caso, el voltaje inverso máximo en la tecla será igual al doble del voltaje de entrada mínimo, lo que complica la elección de un dispositivo semiconductor. Los valores máximos más bajos de D, a su vez, reducen la potencia máxima en el mismo Imax actual, complican el manejo de la tecla Sw y reducen la estabilidad de la unidad.

¿Por qué aplicamos aquí la suposición de que ambos suministramos energía y la eliminamos del devanado primario I, y qué sucederá en realidad cuando la energía se elimine de la bobina II? Lo mismo El voltaje en los terminales de cualquier devanado de transformador es proporcional a la tasa de cambio del campo magnético en el núcleo (y el campo es proporcional a la corriente, por lo que el voltaje es proporcional a la tasa de cambio de corriente). Por lo tanto, no importa de qué devanado tomaremos energía, si lo hacemos a la misma velocidad, el campo magnético en el transformador disminuirá igualmente, y el mismo voltaje estará en los terminales del devanado primario. Pero, ¿qué voltaje necesita el devanado secundario para ser "descargado" para que la energía se elimine a la misma velocidad? Para hacer esto, primero considere la corriente en el devanado secundario.

Explicación al párrafo 5. Deje que el devanado tenga vueltas N1, mientras que el devanado II - N2. El campo magnético es creado por la corriente que pasa a través de cada bobina de la bobina, es decir. es proporcional al producto I * N. Luego, obtenemos Imax * N1 = I2max * N2 (suponiendo que ambos devanados están enrollados exactamente en las mismas condiciones), de ahí la corriente inicial del devanado secundario:

I2max = Imax * N1 / N2

Entonces, la corriente en el devanado secundario será N1 / N2 veces mayor que en el primario. Pero, ¿qué voltaje deberíamos "descargar" el devanado secundario para gastar toda la energía almacenada en el transformador en el tiempo t3? Obviamente, debemos hacer esto exactamente a la misma velocidad; es decir en cada momento separado en el tiempo, el transformador perderá el mismo valor de energía dA (t). Pero en el primer caso, dA (t) = Udis * I1 (t) * dt (obtenido de A = W * T, W = U * I), y ahora será dA (t) = Uout * I2 (t) * dt .

Igualamos estas dos funciones: Uout * I2 (t) = Udis * I1 (t), por lo tanto, al comienzo de la "descarga", las potencias de descarga instantáneas deben ser iguales:

Uout * I2max = Udis * Imax,

Uout = Udis * Imax / I2max = Udis * Imax / (Imax * N1 / N2) = Udis * N2 / N1

Es decir Para gastar toda la energía del transformador en el tiempo t3, debemos "descargar" el devanado secundario II a la tensión Udis * N2 / N1, mientras que la corriente de descarga caerá linealmente desde Imax * N1 / N2 a cero. Por lo tanto, establecimos una relación entre el voltaje de salida de la unidad, el número de vueltas en los devanados y el voltaje inverso en el devanado primario del transformador.

Esta parte puramente teórica termina y podemos pasar a la práctica. La primera pregunta que probablemente surja para el lector en este momento es ¿dónde comenzar a desarrollar los DPI? A continuación daré la secuencia recomendada de pasos. Comencemos con la situación en la que se planea que el transformador se fabrique de manera completamente independiente (no hay restricciones estrictas).

1. Determinamos los voltajes y corrientes de salida de la fuente de energía.
2. , (VD1). , 1 0.3 . , , .. .
3. .
4. Pin = Pout/0.8 ( 80%).
5. F. 20 150. 20 ( «»), 150 , ( ). , : 66 100 .
6. , . +20%, .. Umax = U*1.7 (391 230). ( 400 ).
7. , . -20%, . 230 1 1 , ( ) Umin = 220. , , Umin 260.
8. D ( Uinv = Umax + Umin*D/(1 – D)).
9. , : Aimp = in*1s/F = in/F.
10. : A = LImax²/2, Umin = LImax*F/D, L = Umin²*D²/(2*Aimp*F²), Imax = Umin*D/(L*F) – , .
11. Imax .
12. Imax , () , – D ( ), , Umin. , – , Imax = 2*Pin/(Umin*D). , 8 ( D), , .
13. Imax , .
14. , , ( ).
15. N2 = Uout*N1*(1 – D)/(Umin*D) .
16. Irms = Imax*SQRT(D/3), , . 2 5 /².
17. .
18. , , .

Ahora un pequeño vistazo al transformador en sí y su diseño. Tradicionalmente, para cambiar las fuentes de alimentación, el transformador está hecho en un núcleo hecho de un material con alta permeabilidad magnética. Esto permite el mismo número de vueltas de los devanados para aumentar considerablemente su inductancia, es decir. reduzca el número de vueltas para lograr una inductancia dada y, por lo tanto, reduzca las dimensiones del devanado. Sin embargo, el uso del núcleo agrega desventajas: debido a la histéresis magnética en el núcleo, parte de la energía se pierde, el núcleo se calienta y las pérdidas del núcleo aumentan con la frecuencia creciente (otra razón por la cual la frecuencia de conversión no se puede aumentar mucho). La adición del núcleo también introduce un nuevouna restricción no anunciada previamente: la densidad de flujo máxima permitida de la inducción magnética Bmax. En la práctica, esto se manifiesta en el hecho de que si aumenta la corriente a través del devanado, en un cierto punto en el tiempo, cuando la corriente alcanza un cierto valor máximo, el núcleo se saturará y un aumento adicional en la corriente no causará el aumento en el flujo magnético como antes. Esto, a su vez, conducirá al hecho de que la "inductancia relativa" del devanado disminuirá bruscamente, lo que provocará un aumento aún más rápido de la corriente a través de él.Esto, a su vez, conducirá al hecho de que la "inductancia relativa" del devanado disminuirá bruscamente, lo que provocará un aumento aún más rápido de la corriente a través de él.Esto, a su vez, conducirá al hecho de que la "inductancia relativa" del devanado disminuirá bruscamente, lo que provocará un aumento aún más rápido de la corriente a través de él.En la práctica, si no proporciona la protección de la clave Sw OIP desde la entrada del núcleo hasta la saturación, la clave simplemente se quemará por sobrecorriente . Por lo tanto, en todos los circuitos IPR, con la excepción de los generadores de bloqueo más simples, el control de corriente a través de la llave Sw y el cierre temprano de la llave se aplican cuando se alcanza la corriente máxima permitida a través del devanado primario.

¿Qué tan grande es el valor máximo de la densidad de flujo de la inducción magnética? Para el material central más común, ferrita, se considera igual a 0.3T. Este es un valor promedio, puede diferir para cada material específico, por lo que es bueno volver a la referencia aquí. Además, depende de la temperatura central y, como probablemente ya haya adivinado, disminuye con su aumento. Si está diseñando un IPR diseñado para operar en condiciones extremas, donde la temperatura central puede alcanzar hasta 125 grados, reduzca Bmax a 0.2T.

La fórmula principal que tendrá que usar al calcular los transformadores es la inductancia del devanado según sus dimensiones:

L = (μ0 * μe * Se * N²) / le , donde

μ0 es la permeabilidad magnética absoluta del vacío, 4π-7,
μe es la permeabilidad magnética efectiva del núcleo,
Se es el área efectiva de la sección transversal del circuito magnético, m².
N - número de vueltas
le - longitud de la línea magnética media del núcleo, m

Densidad del flujo de inducción magnética en el núcleo:

B = (μ0 * μe * I * N) / le , donde

I es la corriente a través del devanado, A

Por lo tanto, basado en la densidad máxima permitida flujo magnético, la corriente máxima permitida para el devanado será:

Imax = (Bmax * le) / (μ0 * μe * N)

Y ahora otro punto muy importante: en la práctica, si sustituimos los datos reales del transformador en las fórmulas anteriores, ¡resulta que la corriente máxima permitida en el devanado primario es varias veces menor que la que necesitamos! Es decir el núcleo se introducirá en la saturación incluso antes de que podamos "bombear" la energía requerida Aimp en él. Entonces, ¿qué hacer para no aumentar las dimensiones del transformador a valores indecentes?

No ¡Se debe introducir un espacio no magnético en el núcleo! La introducción de un espacio no magnético reduce en gran medida la permeabilidad magnética efectiva del núcleo, permitiendo que una corriente mucho mayor pase a través de los devanados. Pero, como saben, esto requerirá más giros para lograr la inductancia requerida del devanado.

Considere las fórmulas para el núcleo con una brecha. La permeabilidad magnética efectiva del núcleo con un espacio:

μe = le / g , donde

g es el espesor total del espacio, m.

Cabe señalar que esta fórmula es válida solo si el μe resultante es mucho menor que la permeabilidad magnética original (varias veces), y g es mucho más pequeño que el tamaño de la sección transversal núcleo Por lo tanto, consideraremos la fórmula para la inductancia del devanado en el núcleo con un espacio:

L = (μ0 * Se * N²) / g La

fórmula para introducir el espacio solo se ha vuelto más fácil. La corriente máxima permitida a través del devanado:

Imax = (Bmax * g) / (μ0 * N)

Bueno, y la última fórmula, que se puede derivar de forma independiente. El tamaño del espacio para una corriente dada:

g = (I * μ0 * N) / Bmax

Ahora hagamos una conclusión interesante. Como recordará, la energía almacenada en la bobina se expresa mediante la fórmula A = LI² / 2. Entonces, ¿qué energía máxima se puede almacenar en algún núcleo abstracto? Sustituir los datos en las fórmulas.

Amax = (μ0 * Se * N²) * (Bmax * g) ² / ((μ0 * N) ² * 2g) = Se * g * Bmax² / 2μ0

Ahora puede sorprenderse, pero la energía máxima que se puede almacenar en el núcleo, ¡No importa qué devanados estén enrollados! ¡Pero esto es lógico, porque la energía se expresa en un campo magnético, y los devanados solo permiten que se cambie en una dirección u otra! ¡El número de vueltas en los devanados determina solo la velocidad con la que la inducción magnética puede alcanzar su valor máximo a un voltaje dado aplicado, pero este valor máximo está determinado solo por el diseño del núcleo!

Esta conclusión es de gran importancia en el diseño de DPI en núcleos unificados . Si se enfrenta a una tarea así, entonces, antes que nada, necesita calcular cuánta energía máxima puede "absorber" el núcleo seleccionado en un pulso para comprender si es adecuado para la potencia de su bloque. Como sabe, en este caso, la potencia máxima del bloque solo se puede aumentar aumentando la frecuencia de conversión: cuanto más a menudo bombeamos energía Amax de entrada a salida, más potencia podemos obtener como resultado.

Además, a partir de la fórmula obtenida, se ve que la cantidad de energía que puede "encajar" en el núcleo es directamente proporcional al espacio no magnético. Esto permite el uso de núcleos pequeños a altas capacidades al aumentar la brecha en ellos. La restricción ahora será solo de dimensiones físicas: un aumento en el espacio causa una disminución en la permeabilidad magnética, que requiere un mayor número de vueltas.

Y ahora volvamos al diagrama de bloques del IPR en la Fig. 1. Quedaban dos bloques, sobre los cuales no dije nada: este es el condensador C1 y el amortiguador Snb.

El propósito del condensador C1 es conectar a tierra la parte de salida de la unidad a altas frecuencias. El hecho es que cualquier transformador, incluso enrollado de acuerdo con todas las reglas con pantallas, tiene algún tipo de capacidad de bobinado. Un voltaje rectangular de alta frecuencia de gran amplitud desde el punto a pasa a través de esta capacitancia al circuito de salida de la unidad. El condensador C1, que tiene una capacidad mucho mayor que la capacidad del transformador T1, conecta a tierra la salida de la unidad a altas frecuencias. El valor de capacitancia de este capacitor en un IPR se elige con mayor frecuencia en la región de 2 nF, el voltaje es de aproximadamente kilovoltios. Si se supone una conexión a tierra dura de la salida de la unidad (por ejemplo, solo se utiliza un zócalo con conexión a tierra), se puede omitir C1.

La necesidad de Snabber Snb también se debe a la imperfección del transformador T1, pero de un tipo completamente diferente. A pesar de que los devanados I y II están acoplados inductivamente entre sí, esta conexión no es del 100%. En los circuitos del IPR, se acostumbra decir que el devanado I consta de dos partes conectadas en serie, donde la primera está completamente conectada inductivamente al devanado II, y la segunda está completamente aislada de él. Esta segunda parte del devanado I se llama "inductancia de fuga".

Cuando en el momento t1 la corriente en el devanado primario (ambas partes) se detiene abruptamente, la inductancia de fuga también trata de continuar. Y como no está conectado a ningún otro devanado, genera un pulso de alto voltaje aplicado a la clave privada Sw. La energía de este pulso es muchas veces menor que la energía útil Aimp (cuanto mejor es el transformador, menos es en general), pero puede ser suficiente para dañar la llave (en el caso de un transistor bipolar, por ejemplo, será suficiente para un colapso de avalancha). Para proteger la llave de este pulso, se extingue con una solución de circuito especial.


Fig. 3

La opción más simple es un amortiguador RCD compuesto por un diodo, un condensador y una resistencia (ver Fig. 3). El voltaje inverso que ocurre en el devanado I abre el diodo VD y comienza a cargar el capacitor C. Como resultado, toda la energía del pulso se transfiere al capacitor. Entre pulsos, el condensador se descarga a través de la resistencia R. Eso es La energía tomada de la inductancia de disipación finalmente se convierte en calor en la resistencia R, por lo que la potencia de esta resistencia debe ser significativa (alcanza unidades de vatios). La ventaja del amortiguador puede considerarse su simplicidad de circuito, y el hecho de que parte de la energía del condensador C puede bombearse nuevamente al transformador T utilizando el diodo lento VD, pero estos procesos ya son algo más complicados que nuestro simple artículo. El principal inconveniente del amortiguador es que el poder útil también recae sobre él.Después de todo, el voltaje inverso de funcionamiento del devanado primario Vinv también carga el condensador a este valor, es decir. La energía neta Uinv² / R se desperdicia.

El supresor es una solución de circuito sin este inconveniente. Es un diodo rápido VD1 conectado en serie y un potente y rápido diodo zener VD2. Cuando la inductancia de dispersión genera su pulso de alto voltaje, abre el diodo VD1, rompe el diodo zener VD2 y la energía del pulso se disipa en él. El diodo Zener VD2 se selecciona con un voltaje de ruptura más alto que el voltaje inverso Uinv, por lo que no disipa la potencia útil de la unidad. Las desventajas del supresor incluyen un mayor nivel de interferencia electromagnética asociada con una apertura y cierre agudos de dispositivos semiconductores.

¿Qué pasará si este pulso de alto voltaje no es reembolsado por nada? En el caso de una llave bipolar, lo más probable es que se produzca un colapso de avalancha y que la fuente de alimentación cambie al modo de caldera. Los transistores de efecto de campo modernos son resistentes a la descomposición de avalanchas y le permiten disipar una cierta cantidad de energía en el drenaje (esto se describe en la documentación), por lo tanto, dicho transistor puede funcionar sin un amortiguador o supresor; el transistor en sí mismo desempeñará su papel. Además, conocí algunas fuentes de alimentación chinas baratas, en las que se hizo. Sin embargo, no recomiendo este modo de operación, ya que Reduce aún más la fiabilidad de la unidad. Un diodo supresor (diodo zener) es muy barato y está diseñado para una potencia pulsada colosal (600W, 1.5KW), entonces, ¿por qué no usarlo para su propósito previsto?

También de lo anterior se desprende otra conclusión. Independientemente de si decide utilizar un amortiguador o supresor, el voltaje inverso en la tecla cerrada será incluso mayor que el valor calculado de trabajo Usw! Esto debe tenerse en cuenta al elegir una clave.

Por lo general, los transistores y microcircuitos clave modernos tienen un voltaje inverso permitido de 600 a 800 voltios. En Umax = 391V, Umin = 220V, el voltaje inverso en la tecla Usw tendrá los siguientes valores (dependiendo de D): D = 25%, Usw = 464B; D = 33%, Usw = 501B; D = 50%, Usw = 611B. Esto significa que para las teclas con un voltaje inverso máximo de 600 V, solo se debe seleccionar D = 33% o menos. Para teclas con un voltaje inverso de 700V, puede elegir D = 50%.

Bueno, al final del artículo daré un ejemplo simple de cálculo de los DPI. Supongamos que queremos hacer una fuente de alimentación simple que nos permita obtener 12V 1A en su salida. Lo calculamos por puntos:

1. La salida de la unidad es de 12V 1A.
2. Antes del diodo de salida (utilizaremos un silicio convencional) debe ser de 13V.
3. La potencia de salida del transformador es de 13W.
4. La potencia de entrada estimada de la unidad es Pin = 13 / 0.8 = 16W.
5. F = 100 kHz.
6. Umáx = 391V.
7. Umin = 220V (capacitancia del condensador del filtro de entrada - 22mkf).
8. D = 33%, Uinv = 110V, Usw = 501V. Nos centraremos en las teclas con un voltaje inverso de 600V.
9. Aimp = 16/100000 = 1.6e-4J = 160μJ.
10. L = 1.65e-3HH = 1.65mH, Imax = 0.44A
11. Seleccionamos el núcleo, calculamos los parámetros del devanado y la brecha.

Y ahora, a modo de comparación, calculamos el mismo IPR para el caso en que la tensión de red permisible puede estar en el rango de 85-230V. Cuales son las diferencias?

1. Umax = 391B
2. Umin = 85B ( 47)
3. D = 60%, Uinv = 128, Usw = 519, 600.
4. Aimp = 16/100000 = 1.6e-4 = 160.
5. L = 813, Imax = 0.63

Tenga en cuenta que los parámetros de la corriente máxima a través del interruptor no han cambiado significativamente: de 0,44 A a 0,63 A, la inductancia se ha reducido a la mitad, pero el rango de voltajes de entrada permitidos se ha expandido de manera muy significativa. Esta es otra ventaja del IPR: la facilidad de crear fuentes de energía que operan en una amplia gama de voltajes de entrada.

Es posible que este artículo no considere completamente todos los matices de la construcción de DPI, pero su volumen resultó ser más de lo planeado. Sin embargo, espero que pueda ayudar a los jamones principiantes a comprender los principios y crear de forma independiente fuentes de energía de retorno.

Source: https://habr.com/ru/post/es388313/