Коло повратног претварача

У електроници, регулатор је уређај или механизам који може стално регулисати излазну снагу. У домену напајања постоје различите врсте регулатора. Али углавном, у случају конверзије у једносмерну у једносмерну струју, на располагању су две врсте регулатора: линеарни или прекидачки.

Линеар Регулатор регулише излаз користећи отпорни пад напона. Захваљујући томе Линеарни регулатори пружају нижу ефикасност и губе снагу у облику топлоте. Свитцхинг Регулатор Употреба индуктор, диода, а прекидач за пренос енергије од извора до излаза.

Врсте прекидачког регулатора

На располагању су три врсте прекидачких регулатора.

1. степ-уп претварач (регулатор појачања)

2. Степ-Довн претварач (Буцк регулатор)

3. Флибацк претварач (изоловани регулатор)

Већ смо објаснили склоп Боост Регулатор и Буцк Регулатор. У овом упутству ћемо описати склоп регулатора летења.

Разлика између буцк и боост регулатор је, у регулатору буцк постављање индуктор, диоде и пребацивање круг се разликује од боост регулатор. Такође, у случају регулатора појачања излазни напон је већи од улазног напона, али у регулатору напона, излазни напон ће бити нижи од улазног напона. Буцк топологија или буцк претварач једна је од најчешће коришћених основних топологија која се користи у СМПС. То је популаран избор где морамо претворити виши напон у нижи излазни напон.

Осим тих регулатора, постоји још један регулатор који је популаран избор међу свим дизајнерима, а то је Флибацк регулатор или Флибацк претварач. Ово је свестрана топологија која се може користити тамо где је потребно више излаза из једног излазног напајања. И не само то, повратна топологија омогућава дизајнеру да истовремено мења поларитет излаза. На пример, можемо створити + 5В, + 9В и -9В излаз из једног претварачког модула. Ефикасност конверзије је висока у оба случаја.

Још једна ствар у Флибацк претварачу је електрична изолација и на улазу и на излазу. Зашто нам је потребна изолација? У неким посебним случајевима, за минимализовање буке напајања и радње повезане са безбедношћу, потребна нам је изолована операција, где је улазни извор потпуно изолован од излазног извора. Истражимо основну повратну операцију са једним излазом.

Кружно управљање повратним претварачем

Ако видимо основни повратни дизајн са једним излазом попут слике испод, идентификоваћемо основне главне компоненте које су потребне за његову израду.

За основни повратни претварач потребан је прекидач, који може бити ФЕТ или транзистор, трансформатор, излазна диода, кондензатор.

Главна ствар је трансформатор. Морамо да разумемо правилан рад трансформатора пре него што схватимо стварни рад кола.

Трансформатор се састоји од најмање две индуктивности, познате као секундарни и примарни калем, намотани у калем са језгром између. Језгро одређује густину флукса која је важан параметар за пренос електричне енергије из једног намотаја у други. Друга најважнија ствар је фазно трансформисање, тачке приказане у примарном и секундарном намотају.

Такође, као што видимо, ПВМ сигнал је повезан преко транзисторског прекидача. То је због учесталости искључивања и укључивања времена прекидача. ПВМ означава технику модулације ширине импулса.

У Флибацк регулатору постоје два рада склопа, један је фаза укључивања када се напуни примарни намотај трансформатора, а друга је фаза искључивања или фаза преноса трансформатора када се електрична енергија преноси са примарног на секундарни и коначно на терет.

Ако претпоставимо да је прекидач одавно ИСКЉУЧЕН, струја у колу је 0 и нема присутног напона.

У овој ситуацији, Ако је прекидач УКЉУЧЕН, струја ће се повећати, а индуктор ће створити пад напона, који је тачкасти негативан, јер је напон негативнији на примарном тачкастом крају. Током ове ситуације, енергија тече ка секундару услед флукса генерисаног у језгру. На секундарној завојници ствара се напон у истом поларитету, али напон је директно пропорционалан односу окретаја секундарне и примарне завојнице. Због тачкастог негативног напона, диода се искључује и у секундару неће тећи струја. Ако је кондензатор напуњен у претходном циклусу ИСКЉУЧИВАЊЕ-УКЉУЧЕНО, излазни кондензатор ће само пружити излазну струју оптерећењу.

У следећој фази, када је прекидач искључен, проток струје кроз примарни се смањује и тиме секундарна тачка постаје позитивнија. Као и претходни ступањ УКЉ., Поларитет примарног напона ствара исти поларитет и на секундару, док је секундарни напон пропорционалан односу примарног и секундарног намотаја. Због тачкасто позитивног краја, диода се укључује и секундарни индуктор трансформатора даје струју излазном кондензатору и оптерећењу. Кондензатор је изгубио пуњење у циклусу УКЉУЧЕЊА, сада се поново пуни и способан је да пружи струју пуњења оптерећењу током времена укључивања прекидача.

У читавом циклусу УКЉ. И ИСКЉ. Није било електричних веза између улазног напајања и излазног извора напајања. Дакле, трансформатор изолује улаз и излаз.

Постоје два начина рада у зависности од времена укључивања и искључивања. Флибацк претварач може радити у континуираном режиму или у прекидном режиму.

У континуираном режиму, пре примарног пуњења, струја иде на нулу, циклус се понавља. С друге стране, у прекидном режиму, следећи циклус започиње тек када струја примарне индуктивности пређе на Нулту.

Ефикасност

Сада, ако истражимо ефикасност, која је однос излазне и улазне снаге:

(Поут / Пин) к 100%

Како се енергија не може створити нити уништити, она се може само претворити, већина електричних енергија губи неискоришћене снаге у топлоту. Такође, не постоји идеална ситуација у практичном пољу. Ефикасност је велики фактор за одабир регулатора напона.

Диода је један од главних фактора губитка снаге преклопног регулатора. Пад напона унапред помножен са струјом (Вф ки) је неискоришћена снага која се претвара у топлоту и смањује ефикасност кола прекидачког регулатора. Такође, додатни је трошак за склоп за технику управљања топлотом / топлотом, попут употребе хладњака, или вентилатора за хлађење кола од расипане топлоте. Не само пад напона унапред, обрнути опоравак силицијумских диода такође производи непотребне губитке снаге и смањење укупне ефикасности.

Један од најбољих начина за избегавање стандардне диоде за опоравак је употреба Сцхоттки диода које имају мали пад напона унапред и бољи повратни опоравак. У другом аспекту, прекидач је промењен у савремени МОСФЕТ дизајн где је ефикасност побољшана у компактном и мањем пакету.

Упркос чињеници да прекидачки регулатори имају већу ефикасност, технику стационарног дизајна, мању компоненту, они су бучни од линеарних регулатора, али су и даље веома популарни.

Пример дизајна Флибацк претварача помоћу ЛМ5160

Користили бисмо повратну топологију компаније Текас Инструментс. Коло може бити доступно у техничком листу.

ЛМ5160 се састоји следеће феатурес-

Широк опсег улазног напона од 4,5 В до 65 В
Интегрисани прекидачи високе и доње стране
- Није потребна спољна Сцхоттки диода
2-А максимална струја оптерећења
Прилагодљива константна контрола на време
- Нема компензације спољне петље
- Брзи пролазни одговор
Бирање принудног ПВМ или ДЦМ рада
- ФПВМ подржава мулти-оутпут Фли-Буцк
Готово стална фреквенција пребацивања
- Отпорник подесив до 1 МХз
Програмирајте софт старт време
Непристрасно покретање
Референтни напон повратне везе ± 1%
ЛМ5160А Омогућава спољну пристрасност ВЦЦ
Инхерентне карактеристике заштите за робусни дизајн
- Заштита од вршне струје
- Подесиви улаз УВЛО и хистереза
- ВЦЦ и Гате Дриве УВЛО заштита
- Заштита од термичког искључења хистерезом
Направите прилагођени дизајн помоћу ЛМ5160А са дизајнером ВЕБЕНЦХ® Повер Десигнер

Подржава широк опсег улазног напона од 4,5В до 70В као улаз и пружа 2А излазне струје. Такође можемо одабрати присилне ПВМ или ДЦМ операције.

Пиноут за ЛМ5160

ИЦ није доступан у пакету ДИП нити у лако доступној верзији, иако је то проблем, али ИЦ штеди пуно простора на ПЦБ-у, као и веће термичке перформансе у односу на ПЦБ хладњак. Шема пин-а приказана је на горњој слици.

Апсолутни максимум Оцене

Морамо бити опрезни око апсолутне максималне оцене ИК.

СС и ФБ пин имају толеранцију ниског напона.

Дијаграм струјног круга претварача и ради

Коришћењем овог ЛМ5160 симулираћемо изоловано напајање од 12В на основу следећих спецификација. Одабрали смо коло јер је све доступно на веб локацији произвођача.

Шема користи пуно компонената, али није компликовано за разумевање. Ц6, Ц7 и Ц8 на улазу се користе за филтрирање улазног напајања. Док се Р6 и Р10 користе у сврхе закључавања под напоном. Отпорник Р7 је намењен за Он Тиме. Овај пин се може програмирати помоћу једноставног отпорника. Кондензатор Ц13 повезан преко СС пина је кондензатор меког покретања. АГНД (аналогно уземљење) и ПГНД (напајање уземљења) и ПАД повезани су са ГНД напајањем. На десној страни, кондензатор Ц5, 0,01 уФ је Боотстрап кондензатор који се користи за одступање драјвера капије. Р4, Ц4 и Ц9 су таласасти филтри где као Р8 и Р9 пружају повратни напон на повратни клин ЛМ5160. Однос два отпорника одређује излазни напон. Ц10 и Ц11 се користе за примарну неизолирану излазну филтрацију.

Главна компонента је Т1. То је спрегнута индуктивност са 60уХ индуктора на обе стране, примарној и секундарној. Можемо одабрати било који други спрегнути индуктор или сепиц индуктор са следећим спецификацијама -

Однос окрета СЕЦ: ПРИ = 1,5: 1
Индуктивност = 60уХ
Струја засићења = 840мА
ДЦ отпор ПРИМАРНИ = 0,071 охма
ДЦ отпор СЕКУНДАРНИ = 0,211 Охма
Фреквенција = 150 кХз

Ц3 се користи за ЕМИ стабилност. Д1 је предња диода која претвара излаз, а Ц1, Ц2 су поклопци филтера, Р2 је минимално оптерећење потребно за покретање.

За оне који желе да направе напајање за прилагођене спецификације и желе да израчунају вредност, произвођач нуди одличан Екцел алат у који једноставно ставите податке, а Екцел ће израчунати вредност компонената у зависности од формула наведених у листу са подацима.

Произвођач је такође пружио модел зачина као и комплетну шему која се може симулирати помоћу сопственог симулационог алата ТИНА-ТИ компаније Текас Инструмент. Испод је шема нацртана помоћу алата ТИНА-ТИ који је обезбедио произвођач.

Резултат симулације може се приказати на следећој слици где се могу приказати савршена струја и напон оптерећења-