Convertisseur Flyback

Electrical Engineering

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Overview

Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.

Un convertisseur flyback est un convertisseur abaisseur-élévateur qui peut buck et Poussée. Il a une isolation électrique entre l’entrée et la sortie à l’aide d’un inducteur couplé ou un « transformateur flyback ». Cet inducteur couplé permet un rapport des spires qui fournit les Step-Up et abaisseurs de tension automatique, comme dans un transformateur ordinaire mais avec stockage de l’énergie à l’aide de l’entrefer de l’inducteur couplé.

L’objectif de cette expérience est d’étudier les différentes caractéristiques d’un convertisseur flyback. Ce convertisseur fonctionne comme un convertisseur buck-boost mais a une isolation électrique grâce à un inducteur couplé. Opération de boucle ouverte avec un ratio de devoir manuellement-set sera utilisée. On observera une approximation de la relation entrée-sortie.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Génie électrique. Convertisseur Flyback. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Pour mieux comprendre le convertisseur flyback, tout d’abord, il faut comprendre un convertisseur buck-boost. Le circuit de convertisseur flyback peut ensuite être dérivé le convertisseur buck-boost.

Le convertisseur buck-boost, comme son nom l’indique, peut soit Step-up ou abaisseurs une tension continue d’entrée au plus haut ou bas voltage, respectivement. Pour dériver un circuit convertisseur buck-boost, un convertisseur buck et boost sont en cascade comme illustré à la figure 1 (a). Un source/puits actuel est utilisé comme charge pour le convertisseur buck et l’entrée vers le convertisseur boost, causant le convertisseur boost à être retournée afin de maintenir la polarité de la tension d’entrée. Abaisseur-élévateur convertisseurs ont donc une polarité tension de sortie inversé.

Comme peut être vu dans la Fig. 1 (b), la source/puits actuel peut être remplacé par un grand inducteur qui agit comme une source de courant ou un lavabo. Toutefois, « C1 » n’est plus nécessaire, puisque la tension intermédiaire à travers « L3 » n’a pas à avoir une tension très faible ondulation. Aussi 2 interrupteur n’est plus nécessaire car il peut provoquer un court-circuit des « L2 » et « L3 ». Le circuit est ainsi mis à jour comme indiqué dans Fig. 1 (c).

En outre, Diode 1 a été utilisé dans le convertisseur buck pour fournir un chemin d’accès actuel pour l’inducteur « L1 », mais « L1 » et « L2 » peuvent être retiré, puisqu’un courant lisse n’est plus nécessaire dans la phase intermédiaire. Diode 1 peut donc également être enlevé, comme illustré dans la Fig. 1 (d) et (e). Le bas-côté Diode 2 peut être déplacé sur le côté haut ou à gauche sur la face inférieure, comme illustré à la figure 1 (e) qui est la plus commune mise en œuvre du circuit convertisseur buck-boost.

Figure 1
La figure 1. Dérivation d’un circuit convertisseur buck-boost de cascade convertisseurs buck et coup de pouce

Le convertisseur flyback va un pas plus loin que le convertisseur buck-boost en fournissant une isolation électrique entre les tensions d’entrée et de sortie. Cela est souhaitable dans nombreuses applications d’alimentation où des motifs sur les côtés de la source et la charge doivent être isolés. En général, les convertisseurs flyback sont utilisés dans les estimations jusqu'à 200 w. Le schéma de la figure 2 illustre la façon dont un convertisseur flyback est dérivé d’un convertisseur buck-boost.

Lorsque le commutateur est activé dans un convertisseur buck-boost, la diode est inverser biaisée et l’énergie est stockée dans l’inductance. Lorsque l’interrupteur est éteint, l’inducteur peut soit absorbent l’énergie du condensateur une fois que la diode est en marche, ou peut fournir le condensateur et charger avec énergie. Ceci fournit la flexibilité abaisseur et Step-Up. Toutefois, l’inducteur peut être remplacé par un inducteur couplé ou flyback transformateur pour assurer une isolation électrique avec le côté de sortie, comme illustré à la Fig. 2 (b). Le commutateur étant sur le côté supérieur nécessite un circuit de commande de porte haute pression, qui est plus complexe et nécessite plus de composants qu’un circuit côté bas. Par conséquent, le commutateur simplement peut être déplacé telle qu’une de ses bornes est reliée à la terre et donc nécessite un pilote simple porte côté bas comme sur la Fig. 2 (c). Afin d’avoir les polarités de la tension d’entrée et de sortie du même côté, la diode de sortie est inversée avec la polarité du transformateur. Le convertisseur flyback final est montré sur la Fig. 2 (d).

Figure 2
La figure 2. Dérivation d’un circuit de convertisseur flyback par un circuit convertisseur buck-boost

Procedure

ATTENTION : Cette expérience est conçue pour limiter la tension de sortie est inférieure à 50 v DC. N’utilisez que les ratios de devoir, fréquences, tension d’entrée ou les charges qui sont donnés ici.

Cette expérience utilisera la carte de convertisseur DC / DC offertes par les systèmes de HiRel. http://www.hirelsystems.com/Shop/Power-Pole-Board.html

Informations relatives au fonctionnement du Conseil d’administration peuvent être trouvées dans cette vidéo de collections « Introduction à la Commission HiRel. »

La procédure présentée ici s’applique à n’importe quel circuit de convertisseur flyback simple qui peut être construit sur proto planches, planches à pain ou de circuits imprimés.

1. Configuration Conseil :

  1. Branchez l’alimentation ±12 de signal au niveau du connecteur « DIN » mais garder « S90 » OFF.
  2. Assurez-vous que le sélecteur de contrôle PWM est en position de boucle ouverte.
  3. Réglage de l’alimentation CC à 16 c. garder sa sortie déconnecté de la Commission pour l’instant.
  4. Avant de raccorder la résistance de charge, réglez-le à 10 Ω.
  5. Construire le circuit représenté sur la Fig. 3 à l’aide de la carte magnétique du MOSFET et flyback bas.
    1. Notez que les tours1rapport N/n2= 2.
  6. Branchez « RL» bornes « V2 + » et « com ».
    1. Ne jamais débrancher la charge pendant l’expérience comme le convertisseur boost peut devenir instable et causer des dommages au Conseil d’administration.
  7. Assurez-vous que le tableau de commutateur de sélection de MOSFET (MOSGET plus bas), sélection de PWM et d’autres paramètres sont corrects atteindre une fonctionnelle Fig. 3.

Figure 1
Figure 3 . Circuit de convertisseur Flyback

2. ajuster le taux de l’obligation et la fréquence de commutation

  1. Connecter la sonde différentielle à travers la porte à source du MOSFET inférieur.
  2. Tourner sur « S90. » Un signal de commutation doit apparaître sur l’écran du scope.
    1. Ajustez l’axe du temps signal pour voir deux ou trois périodes.
    2. Régler le potentiomètre de fréquence pour atteindre une fréquence de 100 kHz (période de 10 µs).
  3. Régler le potentiomètre de ratio de devoir pour atteindre un ratio de 50 % duty (allumage du 5 µs).

3. convertisseur Flyback tests d’entrée Variable

  1. Connecter l’entrée alimentation CC, qui est déjà fixée à 16 V, « V1 + » et « com ».
  2. Connecter une sonde régulière pour mesurer le courant d’entrée à « CS1. » Assurez-vous que le connecteur de terre est connecté à « COM. »
    1. Connecter la sonde différentielle à travers la charge.
    2. Capturer les formes d’onde et mesurer la sortie tension moyenne, pointe de courant d’entrée et d’entrée moyenne actuelle.
    3. Enregistrer le courant d’entrée et des lectures de tension sur le bloc d’alimentation DC.
  3. Régler la tension d’entrée à 11 V, 13 V et 15V.
    1. Répétez les étapes ci-dessus pour chacun de ces tensions.
  4. Déconnecter l’entrée DC fournir et ajuster sa production à 16 V.

4. convertisseur Flyback essais de droit Variable Ratio

  1. Connecter une sonde régulière à travers la porte vers la source du MOSFET inférieur.
  2. Connecter la sonde différentielle à travers la charge.
  3. Raccorder l’alimentation d’entrée DC « V1 + » et « com ».
  4. Capturer les formes d’onde et mesurer la moyenne tension de sortie et les délais de la tension de la porte-de-source (également le ratio de devoir).
    1. Enregistrer le courant d’entrée et des lectures de tension sur le bloc d’alimentation DC.
  5. Ajuster le ratio de service de 10 %, 25 % et 40 %. Répétez les étapes ci-dessus pour chacun de ces ratios de trois fonctions.
  6. Réinitialiser le rapport entre le droit à 50 %.
  7. Couper l’alimentation d’entrée de DC.

5. convertisseur Flyback essais à fréquence de découpage Variable

  1. Connecter une sonde régulièrement à « CS1 » pour mesurer le courant d’entrée.
  2. Connecter la sonde différentielle à travers la charge.
  3. Sur le second oscilloscope, observer la porte-à-source de tension en utilisant une sonde régulier pour ajuster la fréquence de découpage selon les besoins.
  4. Raccorder l’alimentation d’entrée DC « V1 + » et « com ».
  5. Régler la fréquence de commutation à 70 kHz.
  6. Capter les ondes de la première portée et mesurer la pointe de courant d’entrée et de moyenne tension de sortie.
    1. Enregistrer le taux de fréquence et le devoir de la deuxième portée, mais ne tiennent pas compte de sa forme d’onde.
    2. Le courant d’entrée d’enregistrement et lecture sur le courant continu de tension d’alimentation.
  7. Régler la fréquence de commutation à 50 kHz, 30 kHz et 10 kHz (ou minimale possible si 10kHz n’est pas joignable).
    1. Répétez les étapes ci-dessus pour chacun de ces trois fréquences de commutation.
  8. Couper l’alimentation DC et « S90 » et puis démonter le circuit.

Un convertisseur flyback est un appareil électrique avec la possibilité de générer une tension de sortie DC qui peut être supérieure ou inférieure à l’entrée DC. Si un convertisseur buck, quelles mesures tension est en cascade avec un convertisseur boost, qui intensifie tension le résultat est un convertisseur buck-boost. Comme son nom l’indique, le convertisseur buck-boost peut démissionner ou intensifier sa tension d’entrée et est la base du convertisseur flyback. Le convertisseur flyback diffère d’un convertisseur buck-boost car il utilise un inducteur couplé, ou un transformateur flyback pour l’isolation électrique entre l’entrée et la sortie. Cette vidéo va illustrer la construction d’un convertisseur flyback et étudier comment modifier l’état de fonctionnement du convertisseur effets sa sortie.

Pour comprendre comment fonctionne un convertisseur flyback, commencer avec un convertisseur buck en série avec un convertisseur boost. Les interrupteurs dans ce circuit sont activés et désactivé par un signal de modulation de largeur d’impulsion. La charge à la sortie du convertisseur buck est un évier actuel, qui à son tour correspond à l’entrée du convertisseur boost. Dans ce circuit, le convertisseur boost il faut inverser le sens du courant par l’intermédiaire de l’évier actuel est compatible avec le fonctionnement de chaque étape. En conséquence, le convertisseur en cascade a une polarité de sortie qui est inversée par rapport à son entrée. Le circuit peut être simplifié à cette configuration de convertisseur buck-boost. Lorsque l’interrupteur est fermé, la source de tension lecteurs actuelle par le biais de l’inducteur. Ce courant augmente linéairement avec le temps et crée un champ magnétique qui stocke l’énergie dans l’inductance. A cette époque, la diode est inversée biaisée et ne conduit pas, ainsi que le condensateur fournit l’énergie à la charge. Lorsque l’interrupteur est ouvert, le courant traversant l’inductance doit continuer dans la même direction, provoquant l’inducteur d’inverser la polarité. Maintenant, la diode devient biaisée vers l’avant et l’inducteur peut fournir l’énergie à la charge alors que les frais de temps même le condensateur. Lorsque l’interrupteur se referme, le cycle se répète. Remplaçant l’inducteur par un inducteur couplé ou transformateur flyback, fournit une isolation électrique entre l’entrée et la sortie qui est nécessaire lorsque les motifs sur les côtés de la source et la charge doivent être séparés. Mettant le commutateur du côté haut de la source de tension sur le bas côté, simplifie les exigences électriques sur l’interrupteur et le circuit qui conduit. Enfin, inversant la polarité de l’inducteur couplé ou transformateur flyback et inversion du sens de la diode, permettent la polarité de la sortie correspond à l’entrée. Le résultat est le convertisseur flyback base. Maintenant que nous avons voir comment dériver le convertisseur flyback de la cascade d’un convertisseur buck et coup de pouce, nous allons étudier comment son comportement change avec différentes conditions de fonctionnement.

La sortie dans cette expérience est limitée à 50 volts CC ou moins. Utilisez seulement les heavy duty spécifié, les tensions d’entrée de fréquences et les charges. Ces utilisation d’expériences puissance pôle du système Rel haute board avec commutateur S90 éteint, brancher l’alimentation de signal dans connecteur J90. Positionnez le pouls avec modulation cavaliers de sélection J62 et J63 sur la boucle ouverte. Ajuster l’alimentation CC à 16 volts, mais ne connectez pas de sa sortie à l’Office de pôle de puissance. Ensuite, construire le circuit de convertisseur flyback avec le MOSFET inférieur et le tableau magnétique flyback. Ajuster la résistance de charge de 10 ohms. Puis branchez-le sur le potentiomètre de Conseil entre bornes V2 + et comm. Mettez l’interrupteur sélecteur Banque S30 comme suit PWM en bas MOSFET utiliser PWM à bord et commuté de charge hors tension. Connecter la sonde différentielle de l’oscilloscope entre la porte et la source de la MOSFET inférieur. Tournez le commutateur S90 et observer le signal de commutation qui active ou désactive le MOSFET. La valeur RV60 pour produire une fréquence de découpage de 100 kilohertz. Régler le potentiomètre de ratio de devoir RV64 donc les impulsions ont un délais de cinq microsecondes.

Tout d’abord, connectez une sonde régulière entre la porte et la source de la MOSFET inférieur. Branchez la sonde différentielle dans l’ensemble de la charge et l’entrée alimentation CC à V1 + et com. La tension de sortie est une onde triangulaire résultant de l’inductance et condensateur fournissant alternativement actuelle à la charge. Tension de la source de la porte du MOSFET est un train d’impulsions numériques. Mesurer la valeur moyenne de la tension de sortie et la durée de la porte de tension puis enregistrer le courant d’entrée et des lectures de tension. Répéter ce test avec les flux impulsion définis sur un délais d’un microsecondes 2,5 et quatre qui correspondent aux ratios de devoir de 0,1, 0,25 et 0,4, respectivement. Lorsque l’interrupteur est fermé, l’énergie est stockée dans l’inductance lorsque l’interrupteur est ouvert, l’énergie est dissipée dans la charge. Idéalement, la production augmente avec ratio de devoir Toutefois, en douane ratios / plus de 0,5, l’énergie accumulée est supérieure à l’énergie dissipée, résultant en une possible saturation du noyau. Pour éviter le stockage de l’énergie résiduelle, convertisseurs flyback ne roulent pas au-dessus d’un ratio de service de 0,5.

Connecter une sonde étendue normale pour canaliser les trois de l’oscilloscope. Clip de cette sonde entre CS1 et com pour mesurer le courant d’entrée. Observer la porte vers la source de signal de commutation tout en ajustant le potentiomètre RV60 pour produire une fréquence de 70 kilohertz. Branchez le bloc d’alimentation DC pour l’entrée bornes V1 + et comm. Observez la forme d’onde d’entrée actuel et mesurer l’entrée moyenne et tension de sortie. Enregistrent le taux de fréquence et de devoir ainsi que les lectures de courant et de tension d’entrée de l’alimentation DC. Répéter ce test après ajustement RV60 à une fréquence de découpage de 50, 30 et 10 kilohertz avec le ratio de cycle de douane fixé à 0,5. Lorsque la fréquence diminue, l’ondulation de sortie augmente parce que le condensateur charge et décharge fois aussi augmentation.

Convertisseurs Flyback sont généralement utilisées dans les alimentations isolées où le rendement doit être galvaniquement de l’entrée. Prévenir les dommages de circuit en cas de panne et protection des utilisateurs contre des tensions dangereuses. Chargeurs de téléphone portable convertir l’AC principale d’alimentation de 120 volts à une tension interne qui devient l’entrée d’un convertisseur flyback. Le convertisseur flyback à son tour génère une sortie de cinq volts au standard connecteur USB qui se branche dans un téléphone cellulaire et il charge. Isolation galvanique dans le convertisseur flyback protège le téléphone cellulaire et l’utilisateur de tout contact avec l’alimentation CA 120. En revanche, le téléphone cellulaire probable utilise un convertisseur buck pour réduire cinq volts du chargeur à nominales 3,6 volts pour sa batterie lithium-ion. Pour ces basse tension sans danger, aucune isolation n’est nécessaire. Le tube cathodique en ancienne télévision ou écran d’ordinateur utilise un faisceau d’électrons pour illuminer les phosphores sur l’écran. Le lecteur de déviation horizontale de CRT intègre souvent des convertisseurs flyback lors de l’étape, le mode de fonctionnement. Le convertisseur flyback génère la haute tension qui contrôle ce faisceau et le déplace à frapper les points choisis sur l’écran.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE convertisseurs flyback. Vous devez maintenant comprendre comment le convertisseur flyback est lié à la Poussée et convertisseurs buck et comment son comportement varie avec l’état de fonctionnement. Merci de regarder.

Results

Convertisseurs Flyback sont isolés convertisseurs buck-boost qui peuvent intensifier ou démissionner de la tension d’entrée. Le rapport des spires de la flyback couplé inducteur ou transformateur d’aides dans la progression vers le haut ou vers le bas de processus. Étant donné que la fréquence est élevée, la taille du transformateur flyback est petite et utilise des noyaux de ferrite. Si la tension d’entrée est Vdans et la tension de sortie est Và, Và /Ven= (N2/n1) D / (1-D) lorsque le convertisseur fonctionne en mode de conduction continue , où0≤ ≤100 d%. En règle générale, les convertisseurs flyback ne roulent pas au-dessus de 50 % rapport cyclique pour maintenir l’équilibre énergétique chez le transformateur flyback.

Comme on le voit dans la Và /Venrelation, D et 1/(1-D) sont multipliées et montrer les capacités de buck et coup de pouce, alors que le terme N2/n1 montre l’effet du transformateur rapport des spires. Parmi les principaux facteurs dans la conception et la construction d’un convertisseur flyback sont 1) l’inductance magnétisante Lm de transformateur flyback et 2) le circuit de l’amortisseur sur le côté de l’entrée du transformateur.

Applications and Summary

Convertisseurs Flyback sont généralement utilisées dans les alimentations isolées où du côté sortie doit avoir une isolation galvanique du côté d’entrée. Ceci est fréquent dans la conduite des semiconducteurs de puissance de l’haute pression tels que les transistors MOSFET et IGBT dont circuits d’entraînement de porte peuvent exiger des alimentations DC isolées. Convertisseurs Flyback fonctionnent généralement à des fréquences de commutation élevées supérieures à 100 kHz et ont des puissances généralement ne pas au-delà de 200 W.

ATTENTION : Cette expérience est conçue pour limiter la tension de sortie est inférieure à 50 v DC. N’utilisez que les ratios de devoir, fréquences, tension d’entrée ou les charges qui sont donnés ici.

Cette expérience utilisera la carte de convertisseur DC / DC offertes par les systèmes de HiRel. http://www.hirelsystems.com/Shop/Power-Pole-Board.html

Informations relatives au fonctionnement du Conseil d’administration peuvent être trouvées dans cette vidéo de collections « Introduction à la Commission HiRel. »

La procédure présentée ici s’applique à n’importe quel circuit de convertisseur flyback simple qui peut être construit sur proto planches, planches à pain ou de circuits imprimés.

1. Configuration Conseil :

  1. Branchez l’alimentation ±12 de signal au niveau du connecteur « DIN » mais garder « S90 » OFF.
  2. Assurez-vous que le sélecteur de contrôle PWM est en position de boucle ouverte.
  3. Réglage de l’alimentation CC à 16 c. garder sa sortie déconnecté de la Commission pour l’instant.
  4. Avant de raccorder la résistance de charge, réglez-le à 10 Ω.
  5. Construire le circuit représenté sur la Fig. 3 à l’aide de la carte magnétique du MOSFET et flyback bas.
    1. Notez que les tours1rapport N/n2= 2.
  6. Branchez « RL» bornes « V2 + » et « com ».
    1. Ne jamais débrancher la charge pendant l’expérience comme le convertisseur boost peut devenir instable et causer des dommages au Conseil d’administration.
  7. Assurez-vous que le tableau de commutateur de sélection de MOSFET (MOSGET plus bas), sélection de PWM et d’autres paramètres sont corrects atteindre une fonctionnelle Fig. 3.

Figure 1
Figure 3 . Circuit de convertisseur Flyback

2. ajuster le taux de l’obligation et la fréquence de commutation

  1. Connecter la sonde différentielle à travers la porte à source du MOSFET inférieur.
  2. Tourner sur « S90. » Un signal de commutation doit apparaître sur l’écran du scope.
    1. Ajustez l’axe du temps signal pour voir deux ou trois périodes.
    2. Régler le potentiomètre de fréquence pour atteindre une fréquence de 100 kHz (période de 10 µs).
  3. Régler le potentiomètre de ratio de devoir pour atteindre un ratio de 50 % duty (allumage du 5 µs).

3. convertisseur Flyback tests d’entrée Variable

  1. Connecter l’entrée alimentation CC, qui est déjà fixée à 16 V, « V1 + » et « com ».
  2. Connecter une sonde régulière pour mesurer le courant d’entrée à « CS1. » Assurez-vous que le connecteur de terre est connecté à « COM. »
    1. Connecter la sonde différentielle à travers la charge.
    2. Capturer les formes d’onde et mesurer la sortie tension moyenne, pointe de courant d’entrée et d’entrée moyenne actuelle.
    3. Enregistrer le courant d’entrée et des lectures de tension sur le bloc d’alimentation DC.
  3. Régler la tension d’entrée à 11 V, 13 V et 15V.
    1. Répétez les étapes ci-dessus pour chacun de ces tensions.
  4. Déconnecter l’entrée DC fournir et ajuster sa production à 16 V.

4. convertisseur Flyback essais de droit Variable Ratio

  1. Connecter une sonde régulière à travers la porte vers la source du MOSFET inférieur.
  2. Connecter la sonde différentielle à travers la charge.
  3. Raccorder l’alimentation d’entrée DC « V1 + » et « com ».
  4. Capturer les formes d’onde et mesurer la moyenne tension de sortie et les délais de la tension de la porte-de-source (également le ratio de devoir).
    1. Enregistrer le courant d’entrée et des lectures de tension sur le bloc d’alimentation DC.
  5. Ajuster le ratio de service de 10 %, 25 % et 40 %. Répétez les étapes ci-dessus pour chacun de ces ratios de trois fonctions.
  6. Réinitialiser le rapport entre le droit à 50 %.
  7. Couper l’alimentation d’entrée de DC.

5. convertisseur Flyback essais à fréquence de découpage Variable

  1. Connecter une sonde régulièrement à « CS1 » pour mesurer le courant d’entrée.
  2. Connecter la sonde différentielle à travers la charge.
  3. Sur le second oscilloscope, observer la porte-à-source de tension en utilisant une sonde régulier pour ajuster la fréquence de découpage selon les besoins.
  4. Raccorder l’alimentation d’entrée DC « V1 + » et « com ».
  5. Régler la fréquence de commutation à 70 kHz.
  6. Capter les ondes de la première portée et mesurer la pointe de courant d’entrée et de moyenne tension de sortie.
    1. Enregistrer le taux de fréquence et le devoir de la deuxième portée, mais ne tiennent pas compte de sa forme d’onde.
    2. Le courant d’entrée d’enregistrement et lecture sur le courant continu de tension d’alimentation.
  7. Régler la fréquence de commutation à 50 kHz, 30 kHz et 10 kHz (ou minimale possible si 10kHz n’est pas joignable).
    1. Répétez les étapes ci-dessus pour chacun de ces trois fréquences de commutation.
  8. Couper l’alimentation DC et « S90 » et puis démonter le circuit.

Un convertisseur flyback est un appareil électrique avec la possibilité de générer une tension de sortie DC qui peut être supérieure ou inférieure à l’entrée DC. Si un convertisseur buck, quelles mesures tension est en cascade avec un convertisseur boost, qui intensifie tension le résultat est un convertisseur buck-boost. Comme son nom l’indique, le convertisseur buck-boost peut démissionner ou intensifier sa tension d’entrée et est la base du convertisseur flyback. Le convertisseur flyback diffère d’un convertisseur buck-boost car il utilise un inducteur couplé, ou un transformateur flyback pour l’isolation électrique entre l’entrée et la sortie. Cette vidéo va illustrer la construction d’un convertisseur flyback et étudier comment modifier l’état de fonctionnement du convertisseur effets sa sortie.

Pour comprendre comment fonctionne un convertisseur flyback, commencer avec un convertisseur buck en série avec un convertisseur boost. Les interrupteurs dans ce circuit sont activés et désactivé par un signal de modulation de largeur d’impulsion. La charge à la sortie du convertisseur buck est un évier actuel, qui à son tour correspond à l’entrée du convertisseur boost. Dans ce circuit, le convertisseur boost il faut inverser le sens du courant par l’intermédiaire de l’évier actuel est compatible avec le fonctionnement de chaque étape. En conséquence, le convertisseur en cascade a une polarité de sortie qui est inversée par rapport à son entrée. Le circuit peut être simplifié à cette configuration de convertisseur buck-boost. Lorsque l’interrupteur est fermé, la source de tension lecteurs actuelle par le biais de l’inducteur. Ce courant augmente linéairement avec le temps et crée un champ magnétique qui stocke l’énergie dans l’inductance. A cette époque, la diode est inversée biaisée et ne conduit pas, ainsi que le condensateur fournit l’énergie à la charge. Lorsque l’interrupteur est ouvert, le courant traversant l’inductance doit continuer dans la même direction, provoquant l’inducteur d’inverser la polarité. Maintenant, la diode devient biaisée vers l’avant et l’inducteur peut fournir l’énergie à la charge alors que les frais de temps même le condensateur. Lorsque l’interrupteur se referme, le cycle se répète. Remplaçant l’inducteur par un inducteur couplé ou transformateur flyback, fournit une isolation électrique entre l’entrée et la sortie qui est nécessaire lorsque les motifs sur les côtés de la source et la charge doivent être séparés. Mettant le commutateur du côté haut de la source de tension sur le bas côté, simplifie les exigences électriques sur l’interrupteur et le circuit qui conduit. Enfin, inversant la polarité de l’inducteur couplé ou transformateur flyback et inversion du sens de la diode, permettent la polarité de la sortie correspond à l’entrée. Le résultat est le convertisseur flyback base. Maintenant que nous avons voir comment dériver le convertisseur flyback de la cascade d’un convertisseur buck et coup de pouce, nous allons étudier comment son comportement change avec différentes conditions de fonctionnement.

La sortie dans cette expérience est limitée à 50 volts CC ou moins. Utilisez seulement les heavy duty spécifié, les tensions d’entrée de fréquences et les charges. Ces utilisation d’expériences puissance pôle du système Rel haute board avec commutateur S90 éteint, brancher l’alimentation de signal dans connecteur J90. Positionnez le pouls avec modulation cavaliers de sélection J62 et J63 sur la boucle ouverte. Ajuster l’alimentation CC à 16 volts, mais ne connectez pas de sa sortie à l’Office de pôle de puissance. Ensuite, construire le circuit de convertisseur flyback avec le MOSFET inférieur et le tableau magnétique flyback. Ajuster la résistance de charge de 10 ohms. Puis branchez-le sur le potentiomètre de Conseil entre bornes V2 + et comm. Mettez l’interrupteur sélecteur Banque S30 comme suit PWM en bas MOSFET utiliser PWM à bord et commuté de charge hors tension. Connecter la sonde différentielle de l’oscilloscope entre la porte et la source de la MOSFET inférieur. Tournez le commutateur S90 et observer le signal de commutation qui active ou désactive le MOSFET. La valeur RV60 pour produire une fréquence de découpage de 100 kilohertz. Régler le potentiomètre de ratio de devoir RV64 donc les impulsions ont un délais de cinq microsecondes.

Tout d’abord, connectez une sonde régulière entre la porte et la source de la MOSFET inférieur. Branchez la sonde différentielle dans l’ensemble de la charge et l’entrée alimentation CC à V1 + et com. La tension de sortie est une onde triangulaire résultant de l’inductance et condensateur fournissant alternativement actuelle à la charge. Tension de la source de la porte du MOSFET est un train d’impulsions numériques. Mesurer la valeur moyenne de la tension de sortie et la durée de la porte de tension puis enregistrer le courant d’entrée et des lectures de tension. Répéter ce test avec les flux impulsion définis sur un délais d’un microsecondes 2,5 et quatre qui correspondent aux ratios de devoir de 0,1, 0,25 et 0,4, respectivement. Lorsque l’interrupteur est fermé, l’énergie est stockée dans l’inductance lorsque l’interrupteur est ouvert, l’énergie est dissipée dans la charge. Idéalement, la production augmente avec ratio de devoir Toutefois, en douane ratios / plus de 0,5, l’énergie accumulée est supérieure à l’énergie dissipée, résultant en une possible saturation du noyau. Pour éviter le stockage de l’énergie résiduelle, convertisseurs flyback ne roulent pas au-dessus d’un ratio de service de 0,5.

Connecter une sonde étendue normale pour canaliser les trois de l’oscilloscope. Clip de cette sonde entre CS1 et com pour mesurer le courant d’entrée. Observer la porte vers la source de signal de commutation tout en ajustant le potentiomètre RV60 pour produire une fréquence de 70 kilohertz. Branchez le bloc d’alimentation DC pour l’entrée bornes V1 + et comm. Observez la forme d’onde d’entrée actuel et mesurer l’entrée moyenne et tension de sortie. Enregistrent le taux de fréquence et de devoir ainsi que les lectures de courant et de tension d’entrée de l’alimentation DC. Répéter ce test après ajustement RV60 à une fréquence de découpage de 50, 30 et 10 kilohertz avec le ratio de cycle de douane fixé à 0,5. Lorsque la fréquence diminue, l’ondulation de sortie augmente parce que le condensateur charge et décharge fois aussi augmentation.

Convertisseurs Flyback sont généralement utilisées dans les alimentations isolées où le rendement doit être galvaniquement de l’entrée. Prévenir les dommages de circuit en cas de panne et protection des utilisateurs contre des tensions dangereuses. Chargeurs de téléphone portable convertir l’AC principale d’alimentation de 120 volts à une tension interne qui devient l’entrée d’un convertisseur flyback. Le convertisseur flyback à son tour génère une sortie de cinq volts au standard connecteur USB qui se branche dans un téléphone cellulaire et il charge. Isolation galvanique dans le convertisseur flyback protège le téléphone cellulaire et l’utilisateur de tout contact avec l’alimentation CA 120. En revanche, le téléphone cellulaire probable utilise un convertisseur buck pour réduire cinq volts du chargeur à nominales 3,6 volts pour sa batterie lithium-ion. Pour ces basse tension sans danger, aucune isolation n’est nécessaire. Le tube cathodique en ancienne télévision ou écran d’ordinateur utilise un faisceau d’électrons pour illuminer les phosphores sur l’écran. Le lecteur de déviation horizontale de CRT intègre souvent des convertisseurs flyback lors de l’étape, le mode de fonctionnement. Le convertisseur flyback génère la haute tension qui contrôle ce faisceau et le déplace à frapper les points choisis sur l’écran.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE convertisseurs flyback. Vous devez maintenant comprendre comment le convertisseur flyback est lié à la Poussée et convertisseurs buck et comment son comportement varie avec l’état de fonctionnement. Merci de regarder.

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