Bez tytu³u-4 - Serwis Elektroniki

Praca transformatora w uk³adach zasilaczy impulsowychPraca transformatora w uk³adach zasilaczy impulsowychKarol Œwierc(cz.4-ost.)3.3. Praca transformatora w przetwornicy typuflyback3.3.1. Zasada dzia³aniaNajogólniej mówi¹c konfiguracja flyback charakteryzujesiê tym, ¿e pobieranie energii ze Ÿród³a napiêcia wejœciowegoi jej przekazanie do wyjœcia nie nastêpuje równoczeœnie. Indukcyjnoœæ(cewka czy transformator) pracuje zatem w charakterzeelementu gromadz¹cego energiê. Najprostsze konfiguracjetego typu bez izolacji przedstawiono na rys.3.15.a i3.16.a, a na rys.3.15.b i 3.16.b - przebieg napiêcia na kluczu iprzebieg pr¹du w indukcyjnoœci.a/ b/S DU LU IU ILLCU OObc.pr¹d p³ynieprzez klucz Spr¹d p³ynieprzez diodê DRys.3.15.a. Uk³ad flyback z jedn¹ indukcyjnoœci¹.Rys.3.15.b. Napiêcie i pr¹d w indukcyjnoœci w uk³adzieflyback.I LDU LU IS C U O ObcU - UO LW tej konfiguracji napiêcie na wy³¹czonym kluczu jest równeró¿nicy napiêæ wejœciowego i wyjœciowego, a poniewa¿ napiêciewyjœciowe jest przeciwnej polaryzacji, jest to suma bezwzglêdnychwartoœci tych napiêæ. Napiêcie wyjœciowe jestrówne: V O = δ / (1 - δ) × V I (gdy δ = 50%, V O = - V I ).Uk³ad na rys.3.16 to konfiguracja boost, a zaliczana do kategoriiflyback, gdy¿ tu równie¿ pobieranie i oddawanie energiinie nastêpuje równoczeœnie, aczkolwiek to stwierdzenie dlauk³adu boost nie jest w pe³ni œcis³e. W fazie przekazania energiido obci¹¿enia z napiêcia wejœciowego energia jest równie¿ pobierana.Pod tym wzglêdem konfiguracja ta jest bardzo korzystna.Transformator nie przenosi pe³nej mocy. Tym samym w uk³adachtego typu dla wymaganej mocy wyjœciowej zasilacza indukcyjnoœæjest stosunkowo niedu¿a, mniejsza ani¿eli w pozosta³ychkonfiguracjach. Jednak „coœ za coœ”. Uk³ad flyback-boostnie mo¿e na wyjœciu daæ napiêcia ni¿szego ni¿ napiêcie wejœciowe,co jest w wielu zastosowaniach istotnym ograniczeniem.Dlatego uk³ady boost spotyka siê stosunkowo rzadko.Napiêcie wyjœciowe równe jest V O = V I / (1 - δ). Wzór tenpotwierdza powy¿sze spostrze¿enie. Wartoœæ w mianowniku(1 – δ) jest zawsze mniejsza od jednoœci, a wiêc V O zawsze jestwiêksze od V I . Wartoœæ napiêcia na wy³¹czonym kluczu jestrównie¿ w tym uk³adzie bardzo korzystna. Jest ona równa ró¿-nicy napiêcia wyjœciowego i wejœciowego. Tu oba napiêcia maj¹tê sam¹ polaryzacjê. Powy¿sze wzory równie¿ zak³adaj¹ spe³nieniewarunku przewodnoœci ci¹g³ej w uk³adzie.I LSDklucz Szamkniêtyklucz SotwartyRys.3.16.a. Uk³ad flyback - boost.Rys.3.16.b. Napiêcia i pr¹d w indukcyjnoœci w uk³adzieflyback - boost.Uk³ad z rys.3.15.a to konfiguracja daj¹ca odwrócenie napiêcia(jeœli napiêcie wejœciowe jest dodatnie, wyjœciowe musibyæ ujemne). Zamkniêcie klucza S powoduje bezpoœrednie pod-³¹czenie indukcyjnoœci L do napiêcia wejœciowego. Dioda Dw tym czasie spolaryzowana jest w kierunku zaporowym i energiapobierana z wejœcia gromadzona jest w L. Wy³¹czenie kluczapowoduje wyindukowanie napiêcia samoindukcji SEM wcewce L o takiej wartoœci, ¿e dioda D zacznie przewodziæ. Stantaki wyst¹pi niezale¿nie od tego, jak¹ wartoœæ ma napiêcie wyjœciowe,gdy¿, jak zosta³o uzasadnione w pocz¹tkowej czêœciartyku³u, indukcyjnoœæ nie toleruje gwa³townej zmiany p³yn¹cegow niej pr¹du.Wartoœæ napiêcia wyjœciowego jest bezpoœrednio zale¿na odwspó³czynnika czasu kluczowania: δ - oznacza stosunek czasuzamkniêcia klucza S do pe³nego okresu kluczowania, czyli sumyczasu jego w³¹czenia i wy³¹czenia. Przebiegi napiêcia i pr¹duna rys.3.15.b zak³adaj¹ pracê zasilacza z przewodnictwem ci¹g³ym.Warunki przewodnictwa ci¹g³ego w zasilaczu flyback s¹podobne do tych, jakie przedstawiono dla uk³adu forward.U I r 1 C U OT rRys.3.17. Uk³ad flyback z transformatorem.Uk³ad na rys.3.17 to zasilacz flyback z izolacj¹. Jego dzia-³anie jest w zasadzie identyczne, jak w uk³adzie z rys.3.15,dlatego pominiêto przebiegi napiêcia i pr¹du. Zastosowanietransformatora zamiast cewki nie tylko daje izolacjê, ale tymsamym usuwa ograniczenie na polaryzacjê napiêcia wyjœciowego.Zastosowanie odpowiedniej przek³adni umo¿liwia równie¿ustalenie w rozs¹dnych granicach wartoœci wspó³czynnikakluczowania δ. Ma to szczególne znaczenie, gdy napiêciewejœciowe ma du¿¹ wartoœæ (wartoœæ szczytowa sieci), a wymaganenapiêcie na wyjœciu jest stosunkowo niskie. „Stosunkowoniskie”, gdy¿ jeœli wymagane jest „szczególnie niskie”,konfiguracji flyback siê nie stosuje (lecz forward lub push-pull).W przypadku zasilacza o kilku napiêciach wyjœciowychograniczenie to jest istotne w stosunku do wyjœcia o maksymalnejmocy. W odbiornikach telewizyjnych jest z regu³y kilkanapiêæ na wyjœciu zasilacza. Napiêcie o niskiej wartoœci marównoczeœnie niewielki pobór mocy i tu zasilacze w uk³adzieflyback bardzo dobrze siê sprawdzaj¹ i stosowane s¹ najczêœciej.Uzyskanie kilku napiêæ odbywa siê niewielkim kosztemiloœci dodatkowych elementów (na ka¿de dodatkowe uzwoje-6 SERWIS ELEKTRONIKI 12/2002