플라이 백 컨버터는 지난 70 년 동안의 스위치 모드 전원 공급 장치처럼 설계되어 AC에서 DC로, DC에서 DC 로의 모든 유형의 변환을 수행합니다. 플라이 백의 디자인은 1930 년대 초부터 1940 년대까지 통신용 TV를 개발하는 데 유리했습니다. 비선형 스위칭 공급 개념을 사용합니다. 그만큼 플라이 백 변압기 자기 에너지를 저장하고 인덕터 비 플라이 백 디자인과 비교할 때. 이 기사는 플라이 백 컨버터 작동 및 토폴로지에 관한 것입니다.

플라이 백 컨버터 란?

플라이 백 컨버터는 입력과 출력 사이의 갈바닉 절연을 통해 AC를 DC로 변환하는 전력 컨버터로 정의됩니다. 회로를 통해 전류가 흐르면 에너지를 저장하고 전원이 제거되면 에너지를 방출합니다. 상호 결합 된 인덕터를 사용했으며 강압 또는 승압 변압기를위한 절연 스위칭 컨버터 역할을합니다.

다양한 입력 전압으로 여러 출력 전압을 제어하고 조절할 수 있습니다. 그만큼 구성 요소 플라이 백 컨버터를 설계하는 데 필요한 것은 다른 스위칭 모드 전원 공급 장치 회로와 비교할 때 몇 가지입니다. 플라이 백이라는 단어는 설계에 사용 된 스위치의 켜기 / 끄기 동작이라고합니다.

플라이 백 컨버터 설계

플라이 백 컨버터 설계는 매우 간단하며 전기 부품 플라이 백 변압기, 스위치, 정류기, 필터 및 제어 장치와 같이 스위치를 구동하고 조절을 달성합니다.

스위치는 변압기를 자화하거나 자기를 제거 할 수있는 1 차 회로를 켜고 끄는 데 사용됩니다. 컨트롤러의 PWM 신호는 스위치의 작동을 제어합니다. 대부분의 플라이 백 트랜스포머 설계에서 FET 또는 MOSFET 또는 기본 트랜지스터가 스위치로 사용됩니다.

플라이 백 컨버터 설계

정류기는 2 차 권선의 전압을 정류하여 맥동 DC 출력을 얻고 변압기의 2 차 권선에서 부하를 분리합니다. 커패시터는 정류기 출력 전압을 필터링하고 원하는 애플리케이션에 따라 DC 출력 레벨을 높입니다.

플라이 백 변압기는 자기 에너지를 저장하는 인덕터로 사용됩니다. 1 차 및 2 차 권선 역할을하는 2 개의 결합 인덕터로 설계되었습니다. 거의 50KHz의 고주파에서 작동합니다.

설계 계산

고려할 필요가 있습니다 플라이 백 컨버터 설계 계산 권선비, 듀티 사이클, 1 차 및 2 차 권선의 전류의 권선비는 1 차 및 2 차 권선을 통해 흐르는 전류와 듀티 사이클에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 권선비가 높으면 듀티 사이클도 높아지고 1 차 및 2 차 권선을 통과하는 전류가 감소합니다.

회로에 사용되는 변압기는 주문형이기 때문에 요즘은 권선비를 가진 완벽한 변압기를 구하기가 어렵습니다. 따라서 원하는 정격과 필요한 정격에 가까운 변압기를 선택하면 전압 및 출력의 차이를 보상 할 수 있습니다.

“솔리드 스테이트 전압 조정기 빈티지 자동차 ”

핵심 재료, 에어 갭의 영향, 편광과 같은 다른 매개 변수는 엔지니어가 고려해야합니다.

스위치 위치를 고려한 플라이 백 컨버터 설계 계산은 아래에서 설명합니다.

스위치가 켜져있을 때

Vin-VL-Vs = 0

이상적인 조건에서 Vs = 0 (전압 강하)

그때 Vin-VL = 0

VL = Lp di / dt

di = (VL / Lp) x dt

이후 VL = Vin

di = (Vin / Lp) x dt

양쪽에 통합을 적용하면

1 차 권선의 전류는

Ipri = (Vin. / Lp) 톤

1 차 권선에 저장된 총 에너지는 다음과 같습니다.

Epri = ½ Ipri^두X Lp

Vin = 입력 전압

Lp = 1 차 권선의 인덕턴스 또는 1 차 인덕턴스.

Ton = 스위치가 켜진 기간

스위치가 꺼져있을 때

VL (보조)-VD-Vault = 0

이상적인 조건에서 다이오드 전압 강하는 0이됩니다.

VL (보조) – Vout = 0

VL (보조) = Vout

VL = Ls di / dt

“태양열 충전 컨트롤러 란 무엇입니까 ”

di = (VL 보조 / Ls) / dt

VL 2 차 = Vout 이후

그 후,

di = Vout / Ls) X dt

통합을 적용하면

Isec = (Vsec / Ls) (T-Ton)

전달 된 총 에너지는 다음과 같이 표현됩니다.

Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T-톤)]^두. Ls

여기서 Vsec = 2 차 권선의 전압 = 부하의 총 출력 전압

Ls = 2 차 권선의 인덕턴스

T = pwm 신호주기

Ton = 스위치 ON 시간

플라이 백 컨버터 작동 / 작동 원리

플라이 백 컨버터의 작동은 위의 다이어그램에서 이해할 수 있습니다. 작동 원리는 SMPS (스위치 모드 전원 공급 장치) 모드를 기반으로합니다.

스위치가 ON 위치에 있으면 입력과 부하 사이에 에너지 전달이 없습니다. 총 에너지는 회로의 1 차 권선에 저장됩니다. 여기서 드레인 전압 Vd = 0이고 전류 Ip는 1 차 권선을 통과합니다. 에너지는 변압기의 자기 인덕턴스 형태로 저장되며 전류는 시간에 따라 선형 적으로 증가합니다. 그러면 다이오드가 역 바이어스되고 변압기의 2 차 권선으로 전류가 흐르지 않고 총 에너지가 출력에 사용되는 커패시터에 저장됩니다.

스위치가 OFF 위치에 있으면 자기장으로 인해 변압기 권선의 극성을 변경하여 에너지가 부하로 전달되고 정류기 회로가 전압 정류를 시작합니다. 코어의 총 에너지는 부하로 전달되며 코어의 에너지가 고갈되거나 스위치가 켜질 때까지 프로세스가 계속됩니다.

플라이 백 컨버터 토폴로지

플라이 백 컨버터 토폴로지는 많은 애플리케이션에 이점을 제공하는 우수한 성능 특성을 가진 적응 가능하고 유연하며 주로 사용되는 SMPS (스위치 모드 전원 공급 장치) 설계입니다.
플라이 백 컨버터 토폴로지의 성능 특성은 다음과 같습니다.

플라이 백 토폴로지

위의 파형은 플라이 백 변압기의 1 차 및 2 차 권선의 갑작스런 전이 및 역전 전류를 보여줍니다. 출력 전압은 1 차 권선 듀티 사이클의 온 / 오프 동작을 조정하여 조절됩니다. 피드백을 사용하거나 변압기에 추가 권선을 사용하여 입력 및 출력을 분리 할 수 있습니다.

플라이 백 토폴로지 SMPS

플라이 백 토폴로지 SMPS 다이어그램은 다음과 같습니다.

플라이 백 토폴로지 SMPS 설계는 요구 사항이 적습니다. 다른 SMPS 토폴로지와 비교할 때 주어진 전력 범위에 대한 구성 요소. 주어진 AC 또는 DC 소스에 대해 작동 할 수 있습니다. 입력이 AC 소스에서 가져 오면 출력 전압이 완전히 정류됩니다. 여기서 MOSFET은 SMPS로 사용됩니다.

SMPS 플라이 백 토폴로지의 작동은 전적으로 스위치의 위치 (예 : MOSFET)를 기반으로합니다.

플라이 백 토폴로지 SMPS

스위치 또는 FET의 위치에 따라 연속 또는 중단 모드로 작동 할 수 있습니다. 단종 된 모델에서는 스위치를 켜기 전에 2 차 권선의 전류가 0이됩니다. 연속 모드에서는 2 차측 전류가 0이되지 않습니다.

스위치가 꺼지면 변압기의 누설 인덕턴스에 저장된 에너지가 1 차 권선을 통해 흐르고 입력 클램프 회로 또는 스 너버 회로에 의해 흡수됩니다. 스 너버 회로의 역할은 높은 유도 전압으로부터 스위치를 보호하는 것입니다. 스위치의 ON 및 OFF 전환 동안 전력 손실이 발생합니다.

SMPS 플라이 백 변압기 설계

SMPS 플라이 백 변압기 설계는 저비용, 효율성 및 단순한 설계로 인해 일반 전원 공급 장치 설계보다 더 많이 사용됩니다. 주어진 다중 입력에 대해 변압기의 1 차 및 2 차 권선을 분리하고 양수 또는 음수 일 수있는 다중 출력 전압을 제공합니다.

스위치를 켜고 끌 때 기본 SMPS 플라이 백 변압기 설계는 다음과 같습니다. 절연 전력 변환기로도 사용됩니다. 설계에 사용 된 플라이 백 변압기에는 과도 결합, 접지 루프를 방지하기 위해 전기적으로 분리 된 1 차 및 2 차 권선이 포함되어 있으며 유연성을 제공합니다.