Terlepas dari kenyataan bahwa belum lama ini sebuah artikel yang ditulis dengan cukup baik dilewati tentang perhitungan transformator catu daya switching, saya akan membawa perhatian Anda pada teknik saya, dan bukan hanya teknik telanjang, tetapi deskripsi paling transparan dari prinsip-prinsip yang digunakan di dalamnya.Tidak akan ada gambar, akan ada sekitar 18 formula sederhana dan banyak teks. Saya meminta semua orang untuk bergabung.Saya ingin memberi tahu Anda tentang cara menghitung binatang licik seperti transformator pulsa catu daya flyback. Flyback, atau FlyBack, mungkin adalah topologi konverter pulsa paling populer. Menurut pendapat saya, ada dua poin yang sangat penting dan halus dalam IIP - ini adalah transformator dan loop umpan balik. Pada artikel ini saya ingin menunjukkan salah satu set persamaan matematika sederhana, dengan memecahkan yang mana kita bisa mendapatkan data transformator yang sangat nyata untuk flyback.Di Internet, di berbagai artikel penulis, atau di AppNotes dari berbagai produsen, Anda dapat menemukan berbagai metode perhitungan yang sering "dikompresi" sebanyak mungkin, sehingga sama sekali tidak jelas dari rumus bagaimana mereka diperoleh. Saya ingin fokus bukan pada akurasi, tetapi pada visibilitas maksimum dan transparansi perhitungan, sehingga Anda mengerti "mengapa."Selanjutnya, saya akan mencoba menulis secara singkat dan ringkas, sehingga Anda dapat duduk dan menghitung segera setelah membaca artikel. Saya tidak akan menggambar diagram tegangan dan arus di sumber balik, saya pikir Anda cukup siap untuk istilah seperti "induktansi kebocoran", "tegangan pantulan", "nilai puncak arus melalui sakelar daya", "demagnetisasi sirkuit magnetik" kepada Anda bisa dimengerti.Jadi, kami akan mempertimbangkan transformator catu daya flyback, tanpa korektor faktor daya, sebagai yang paling umum, dan "perhitungan" saya sejauh ini hanya dipertajam untuk itu.Saya akan secara terpisah membuat catatan yang disebut mode kuasi-resonansi operasi konverter, ketika pemompaan energi ke dalam transformator dimulai segera setelah demagnetisasi lengkap dari rangkaian magnetik. Yaitu yang disebut “Koefisien kontinuitas saat ini” = 1, mis. segera setelah semua energi mengalir keluar melalui belitan sekunder (dan hilang di sirkuit snubber), kami segera menyalakan kunci dan memompa lagi. Mode ini baru-baru ini sangat populer di catu daya flyback, seperti memungkinkan Anda untuk sedikit meningkatkan efisiensi.Saya akan melakukan reservasi terlebih dahulu - metodologi berikut ini sangat kasar, tetapi bekerja "beton bertulang", telah berulang kali diuji pada transformator nyata dalam sumber daya nyata.Untuk memulai, unduh perhitungan, buka, pandangi mata Anda. Nilai-nilai untuk menghitung transformator sumber daya dengan daya keluaran 100W sudah "didorong" ke dalamnya.Perhitungan: sayangnya, untuk beberapa alasan tidak diketahui oleh saya, tautan publik tidak ditampilkan.
Mungkin mempublikasikan tautan publik melanggar aturan. Saya berharap bahwa moderator akan mendengar seruan jiwa ini dan mengirimkan saya pengaturan filter pribadi, tetapi untuk sekarang Anda dapat menulis ulang semua rumus di bawah ini ke Excel atau Matkad dan mendapatkan hasil yang sesuai.Jadi ayo pergi. Untuk memulai perhitungan, kita perlu bertanya pada diri sendiri beberapa parameter awal (semuanya ditandai dengan warna hijau dalam perhitungan), yaitu:1. Daya keluaran dari sumber daya yang kami buat transformator (POUTmax).2. Tegangan keluaran sumber (Uout) (1).3. Tegangan output dari belitan layanan (Ubias) (2).4. Tegangan suplai minimum (UACmin) (3).5. Tegangan saluran maksimum (UACmax) (3).6. Tingkat riak pada kapasitor filter jaringan penyearah (Urpl) (4).7. Efisiensi yang diharapkan dari transformator (ambil 0,85 dan Anda tidak akan kehilangan) (ŋ).8. Frekuensi operasi konverter (5).9. Nilai puncak arus yang mengalir melalui belitan primer sakelar kunci (ILPRpeak) (6).(1) Jika tegangan output cukup rendah, pertimbangkan penurunan tegangan langsung di dioda.(2) Pada sebagian besar desain catu daya, belitan ketiga diperlukan, dari mana sirkuit mikro kontrol akan diaktifkan.(3) Selalu menerima margin, mis. jika kisaran 180-264 ditentukan, ambil dari 160 hingga 280.(4) Parameter ini sering hanya dapat ditebak, ambil 10% dari komponen konstan dan Anda tidak akan salah, pada kenyataannya, Anda akan memberikan perhitungan pada prototipe kerja yang dihasilkan.(5) Frekuensi ke konverter, dengan harapan demagnetisasi inti, mengambang, kita ambil "dari langit-langit" yang ingin kita dapatkan pada beban penuh.(6) Saya harap Anda sadar bahwa bentuk arus adalah segitiga, bahwa kuncinya berubah, apa kuncinya, dll.Jadi rumus pertama adalah:Kami mulai dengan menentukan induktansi utama, Lpr.Lpr = (1000 × 2 × POUTmax) / (ŋ × F × ILPRpeak ^ 2) (1)
Untuk menyederhanakan, saya akan membuang efisiensi, dan pengganda 1000, yang diperlukan hanya untuk membawa hasilnya ke microHenry Henry, akan mendapatkan persamaan berikut:Lpr = (2 × POUTmax) / (F × ILPRpeak ^ 2) (1.1)
Sekilas, benar-benar tidak bisa dipahami bagaimana ini terjadi. Mari kita coba untuk mengubahnya. Mentransfer faktor dari kanan ke kiri, kita dapatkan.(Lpr × ILPRpeak ^ 2) / 2 = POUTmax / F (1.2)
Kami mengubah sisi kanan, kami mendapatkan:(Lpr × ILPRpeak ^ 2) / 2 = POUTmax × T (1.3)
Jadi, di sisi kiri kita memiliki energi yang terkandung dalam induktansi (buku teks fisika, jika tidak jelas). Di sisi kanan kita memiliki daya yang dikonsumsi selama periode operasi konverter. Yaitu energi yang disimpan dalam induktansi belitan primer (pada tahap pemompaan, dari awal periode hingga kunci dibuka) sama dengan daya yang ditransmisikan ke beban untuk seluruh periode T (dari awal pemompaan hingga habisnya energi di transformator dan awal pulsa baru).Dalam keadaan tunak, apa yang dipompa ke transformator dari jaringan harus sama dengan apa yang bocor ke beban. Yaitu semua alasan menunjukkan bahwa sumber kami sudah berfungsi, bukan memulai.Mari kita tinggalkan formula ini (1) untuk saat ini, maka kita akan menggunakannya dalam perhitungan, saya hanya ingin menunjukkan bagaimana hasilnya.Sekarang tentang parameter. Mari kita lihat rumusnya. Dengan memperbaiki (memilih dengan kebijaksanaan kami) tiga dari empat yang tidak diketahui, kita bisa mendapatkan nilai yang keempat.Power (POUTmax), sudah kita atur.Frekuensi, Anda cukup memilihnya sesuai keinginan. Tanpa basa-basi lagi, katakanlah 50kHz dan kami tidak akan kalah. Mendaki lebih dari 150kHz tidak sepadan, karena kerugian switching akan menjadi sangat tinggi, dan bahkan efek kulit, kita tidak memerlukan ini di flyback.Nilai puncak arus melalui belitan primer, dan pada saat yang sama kuncinya adalah ILPRPeak, adalah parameter pada saraf yang akan kita mainkan. Memilih nilai ILPRPeak-nya, kami mengubah Lpr, dan dengan itu lebih banyak. Dalam perhitungan saya, kami akan mengubah ILPRpeak dan mengamati sel-sel lain dari tabel, di mana hasil rumus lainnya akan ditemukan. Sekali lagi, lebih dekat dengan kenyataan, untuk sumber 100W, Anda bisa mulai dengan ILPRpeak = 3 ... 4A.Coba ganti angka yang berbeda di dalam sel dan Anda akan melihat bagaimana parameter turunan lainnya berubah. Secara khusus, memilih arus puncak "primer", kita melihat tegangan "pantulan", dan melanjutkan dari pertimbangan tombol yang ada pada kita. Parameter ini juga memengaruhi nilai puncak arus sekunder, yang juga penting, karena di flyback arus memiliki bentuk segitiga persegi panjang, dan nilai puncaknya beberapa kali lebih tinggi daripada arus saat ini, mis. jika arus beban 5A, maka puncaknya mungkin 50, fokus pada dioda yang ada dan kerugian pada belitan tembaga.Formula kedua:UDCmin = UACmin × 1,41-Urpl (2)
Tidak ada yang disederhanakan, saya pikir jelas bahwa kita mendapatkan nilai terburuk dari tegangan konstan, dengan mempertimbangkan drawdown pada buffer kapasitor, yang berada di belakang penyearah jaringan, atau KKM.Ton = (Lpr × ILPRpeak) / UDCmin (3)
Dalam rumus (3) kita menghitung berapa lama kunci harus terbuka sehingga arus dalam induktansi, ketika UDCmin kasus terburuk kita diterapkan, tumbuh dari nol ke ILPRpeak yang diinginkan.T = 1 / F × 1000 (4)
Kami mengatur frekuensi sebelumnya, periode dihitung dalam (4). Kami kalikan dengan 1000 karena kami menuliskan frekuensi yang diinginkan dalam kHz dan bukan dalam Hertz ke-1000.Toff = T-Ton (5)
Sisa periode, yang akan dikhususkan untuk transfer energi ke beban, dihitung dengan rumus (5).Q = Toff / Ton (6)
Siklus tugas maksimum untuk tegangan terburuk dalam jaringan dan drawdown maksimum pada kapasitor filter dihitung pada (6).Urv = UDCmin × Ton / Toff (7)
Tegangan "Tercermin". Trafo kami, meskipun flyback, masih berupa trafo, yang berarti rasio transformasi juga berlaku untuknya. Jika pada belitan sekunder kami selama arus yang mengalir melalui dioda penyearah, tegangan (misalnya) adalah 12,7V, maka melalui rasio jumlah belokan tegangan ini diubah menjadi belitan primer (setelah semua, fluks magnet "mencuci" semua belitan secara bersamaan).Formula (7), sedikit rumit, mencoba untuk "membuka jalinannya". Kami mendapatkan:UDCmin × Ton = Urv × Toff (7.1)
(7.1) Menunjukkan satu hal yang sangat penting, yang populer disebut "interval persamaan volt * detik." Mungkin validitas pernyataan (7.1) tidak jelas, atau tidak segera jelas, selama kita menggunakan nilai numerik yang diperoleh dengan menggunakan (7) sebagaimana adanya, jangan ragu validitasnya.UVTmax = UACmax × 1,41 + Urv (8)
Saya harap Anda mengerti betul bahwa di baliknya, belitan utama adalah untuk tegangan konstan, bahwa pada kapasitor penyaringan hanyalah selembar kawat, mis. jika kapasitor filter kami masih diisi hingga 310V, maka dengan saklar daya terbuka, arus mengalir melalui gulungan sekunder, konstanta hanya "melewati" primer dan diterapkan ke kunci, tetapi dengan itu, tegangan pantul ditambahkan ke kunci. Dan hal yang paling menyedihkan adalah dikombinasikan dengan konstan. Dan ini tanpa memperhitungkan emisi dari induktansi hamburan, ingatlah ini, dalam perhitungan keadaan ini secara khusus disorot dengan warna merah.Kemudian (8) menunjukkan tegangan apa yang akan diterapkan ke sakelar daya secara terbalik. Anda dapat segera menambah voltase maksimum yang dirancang untuk sakelar itu, bahkan dari atas volt sebesar 200 dan Anda tidak akan salah. Prototipe akan menunjukkan amplitudo nyata dari lonjakan tegangan yang dihasilkan oleh hamburan induktansi.Sekarang kita dapat menghitung rasio transformasi dari transformator, misalnya dengan cara ini:Kfb = Uout / Urv (9)
Saya menyebut rasio transformasi ini "terbalik", karena itu dianggap mundur. Sekarang rasio transformasi klasik, yang dapat diperoleh:K = 1 / Kfb (10)
Selanjutnya, kami menghitung tegangan maksimum yang akan diterapkan pada dioda penyearah dalam arah maju konverter. Saya pikir Anda mengerti betul bahwa itu akan terdiri dari tegangan pada kapasitor penyaringan beban, yang dalam mode operasi dapat dianggap konstan, dan ditransformasikan, melalui koefisien transformasi, tegangan diterapkan pada belitan primer.UVDmax = Uout + (VACmax × 1.41) / K (11)
Dan jangan lupa bahwa emisi dari induktansi parasit dari gulungan transformator juga bekerja pada dioda, termasuk. Jika kita berbicara tentang sumber dengan tegangan keluaran tinggi, ambil margin tegangan minimal 200V. Untuk tegangan rendah, setidaknya 1,5, dan hati-hati melihat penyearah dengan osiloskop.SelanjutnyaLsec = Lpr / K ^ 2 (12)
Dari (12) kita mendapatkan induktansi belitan sekunder transformator. Aturan yang digunakan dalam rumus mengatakan bahwa "induktansi belitan transformator terkait sebagai kuadrat dari belokannya", karena ekspresi dapat direpresentasikan sebagai:Lsec / Lpr = N2 ^ 2 / N1 ^ 2 (12.1) (N2 ^ 2 / N1 ^ 2 = K ^ 2)
Selanjutnya, kita menghitung arus puncak dari belitan sekunder. Bersiaplah untuk mendapatkan angka yang cukup besar di sini, karena ini adalah "pengembalian", dan arus di dalamnya di "sekunder" adalah segitiga, dan nilai puncaknya dapat secara signifikan lebih dari arus beban.ILSECpeak = √ (1000 × 2 × POUTmax) / (F × ŋ × Lsec) (13)
Rumus ini dikonversi dengan cara yang sama dengan rumus pertama untuk ILPRpeak.ILSECrms = ILSECpeak√ (1-Q) / 3 (14)
Dalam (14), nilai efektif arus melalui belitan sekunder transformator dihitung. Saya tidak bisa menjelaskan mengapa akar (1-Q) / 3, saya mungkin bisa menjelaskan ini dengan merencanakan dan menggunakan geometri. Kami akan segera memperkirakan nilai saat ini dari arus belitan primer.ILPRrms = ILPRmax√Q / 3 (15)
Jadi, induktansi, arus, frekuensi dihitung. Dan bagaimana cara memilih sirkuit magnetik, Anda bertanya, bagaimana cara menghitung celah non-magnetik? Untuk memulainya, kita akan "memperkirakannya", berdasarkan pengalaman hidup kita, dan "setelah mendorong" parameternya ke dalam perhitungan, melihat pada induksi yang dihitung, kita dapat memilih sirkuit magnetik lain. Jadi saya ingin sumber 100W dengan tegangan output 12V. Saya mengambil "dari langit-langit" sirkuit magnetik tipe PQ2620.Dari Lembar Data-nya, saya menulis Ae, kesenjangan yang diharapkan, dan koefisien Induktansi untuk kesenjangan ini (dalam lembar data Epcos, tabel dengan kesenjangan standar untuk sirkuit magnetik ini, dan nilai Al serta permeabilitas setara sering diberikan). Namun, jika tidak ada data pada koefisien Al untuk kesenjangan yang Anda inginkan, Anda harus membuatnya (kesenjangan), menyelesaikan 100 putaran tes, dan menghitung menurut rumus sederhana Al = √ (L / N ^ 2), di mana L adalah nilai yang diukur dari induktansi pada inti. dengan celah yang Anda lihat, N adalah jumlah belokan yang Anda buat sketsa (saya sarankan lilitan percobaan 100 putaran).Saya tidak akan menjelaskan apa itu Ae, G, dan Al, dengan asumsi bahwa Anda sendiri tahu mengapa celah dalam sirkuit magnetik diperlukan, dan apa Al itu. Juga, permeabilitas setara inti dengan celah dapat dimasukkan ke dalam perhitungan, tetapi tidak digunakan di sana, murni untuk kecantikan). Dalam rumus (16) kami mempertimbangkan jumlah belokan yang diperlukan.Npr = √Lpr / Al (16)
Salah satu parameter terpenting untuk transformator adalah nilai puncak dari fluks induksi magnetik.B = (Lpr × ILPRpeak) / (Npr × Ae) (17)
Saya pasti tidak merekomendasikan melebihi nilai 0,3, dan 0,4 sudah menjadi bencana. Kebetulan sirkuit magnetik ini tampaknya sangat cocok untuk kebutuhan kita. Induksi kurang dari 0,3 Tl, dan saya ingin meletakkannya di bawah kebutuhan kita. Sayangnya, perhitungan tidak mengandung formula untuk menghitung pengisian jendela sirkuit magnetik dengan tembaga, oleh karena itu, tidak mungkin untuk memberikan putusan akhir di atasnya.Jika induksi lebih besar dari 0,3 T, kita dapat memilih sirkuit magnetik yang lebih besar, atau menambah celah. Meningkatkan kesenjangan, kita mendapatkan nilai Al dan resp yang berbeda. nilai fluks induksi.Secara umum, pengalaman hidup menunjukkan bahwa lebih baik tidak masuk ke celah lebih dari 1,5 mm., Karena mereka dicirikan oleh fenomena parasit mereka, seperti garis menggembung dari medan magnet, pemanasan belokan yang terletak di dekat celah ke suhu di mana mereka bisa mendapatkan "khan", singkatnya dari 0.2mm ke 1.5mm. Kurang dari 0,2 - ekspansi termal material dapat secara signifikan mengubah parameter transformator. Lebih dari 1.5mm - tulis di atas.Memilih sirkuit magnetik, yaitu, membandingkan model yang berbeda, hanya dengan penampang inti (Ae), orang dapat mengabaikan fakta bahwa panjang garis magnetik juga mempengaruhi Al untuk penampang dan celah yang sama.Sebagai contoh, inti magnetik PQ2620 memiliki luas penampang inti 122 mm.kv, dan ETD34 hanya 97 mm.kv., tetapi panjang garis magnetik dari inti magnetik ini berbeda, dan 100W dapat berhasil dipompa melalui ETD34 maupun melalui PQ2620. Maksud saya, ambil dan gantikan dalam perhitungan semua ferrites yang dekat dengan ukuran itu, yang menurut Anda, dapat memompa daya yang diinginkan.Setelah menghitung induksi magnetik, perhitungan menghitung jumlah putaran belitan sekunder dan belitan bantu, saya tidak akan secara khusus membahasnya, metodologinya sama seperti sebelumnya.Semoga hal di atas bermanfaat bagi Anda. Pengembangan IIP adalah lapisan besar ilmu terapan, dan "perhitungan" ini hanya sebagian kecil dari salah satu Talmud, yang mengumpulkan semua pengalaman umat manusia, tetapi sangat berguna dalam rencana penerapan untuk pengembangan "flyback" sederhana."Perhitungan" saya (dan bukan benar-benar milik saya, tetapi diwarisi dari otak ideologis) adalah alat yang agak primitif, jadi saya dapat merekomendasikan menggunakan koleksi program oleh Vladimir Denisenko, yang dapat dengan mudah ditemukan melalui mesin pencari. Mereka yang "memotong" dalam topik "kekuatan", dan memiliki sesuatu untuk dikatakan kepada welkas dalam komentar. Setiap kritik diterima!Yang tidak jelas - tanyakan, saya akan melengkapi artikel dengan penjelasan yang lebih rinci.