ממיר Flyback

כדי להבין טוב יותר את ממיר flyback, ראשית, יש להבין ממיר דחיפה buck. לאחר מכן ניתן להפיק את מעגל ממיר Flyback מממיר ההאצה.

ממיר האצת הכסף, כשמו כן הוא, יכול לעלות מדרגה או לרדת במתח DC למתח גבוה או נמוך יותר, בהתאמה. כדי להפיק מעגל ממיר בהאצת דולר, ממיר דולר ודחיפה מדורגים כפי שמוצג ב- Fig. 1 (א). מקור/ כיור נוכחי משמש כעומס עבור ממיר buck וקלט לממיר הדחיפה, מה שגורם לממיר הדחיפה להיות הפוך כדי לשמור על קוטביות מתח הכניסה. ממירי Buck-boost ולכן יש קוטביות מתח יציאה הפוכה.

כפי שניתן לראות בתמונה 1 (ב), ניתן להחליף את המקור/הכיור הנוכחיים בגרם גדול המשמש כמקור או כיור נוכחיים. עם זאת, "C1" כבר לא נחוץ, כמו מתח ביניים על פני "L3" לא צריך להיות מתח אדווה קטן מאוד. גם Switch 2 אינו נחוץ עוד מכיוון שהוא עלול לגרום לקצר חשמלי על פני "L2" ו- "L3". כך מתעדכן המעגל כפי שמוצג ב איור 1 (ג).

כמו כן, דיודה 1 שימש בממיר buck כדי לספק נתיב נוכחי עבור המשרן "L1", אבל "L1" ו "L2" ניתן להסיר מאז זרם חלק כבר לא נחוץ בשלב הביניים. כך ניתן להסיר גם את הדיודה 1, כפי שמוצג בתמונה 1 (ד) ו ( ה). ניתן להזיז את הדיודה 2 בצד התחתון לצד העליון או שמאלה בצד התחתון, כפי שמוצג ב- Fig. 1 (ה) שהוא יישום מעגל הממיר הנפוץ ביותר.

איור 1. הפקת מעגל ממיר בהאצת דולר מדולר מדורג וממירי דחיפה

ממיר flyback הולך צעד אחד רחוק יותר מאשר ממיר buck-boost על ידי מתן בידוד חשמלי בין מתחי הכניסה והפלט. זה רצוי ביישומי ספק כוח רבים שבהם יש להפריד בין עילות בצדי המקור והעומס. בדרך כלל, ממירי flyback משמשים בדירוגים של עד 200 W. השרטוט המוצג ב- Fig. 2 ממחיש כיצד ממיר flyback נגזר מממיר האצת דולר.

כאשר המתג מופעל בממיר האצת דולר, הדיודה מוטה לאחור והאנרגיה מאוחסנת במשרן. כאשר המתג כבוי, המשרן יכול לספוג אנרגיה מהקבל ברגע שהדיודה מופעלת, או לספק את הקבל ולהעמיס באנרגיה. זה מספק את הגמישות של צעד למטה וצעד למעלה. עם זאת, ניתן להחליף את המשרן בשנאי משרן או פלייבק מצמיד כדי לספק בידוד חשמלי עם צד הפלט כפי שמוצג בתמונה 2 (ב). המתג שנמצא בצד העליון דורש מעגל נהג של שער גבוה, שהוא משוכלל יותר ודורש יותר רכיבים מאשר מעגל נמוך. לכן, המתג יכול פשוט להיות מועבר כך שאחד המסופים שלה מקורקע ולכן הוא דורש נהג שער פשוט בצד נמוך כפי שמוצג ב איור 2 (ג). על מנת לקבל את קוטביות מתח הכניסה והפלט באותו צד, דיודת היציאה הפוכה יחד עם הקוטביות של השנאי. ממיר flyback הסופי מוצג ב איור 2 (ד).

איור 2. הפקה של מעגל ממיר flyback ממעגל ממיר בהאצת דולר

שימו לב: ניסוי זה נועד להגביל את מתח היציאה להיות פחות מ 50V DC. השתמש רק ביחסי חובה, תדרים, מתח כניסה או עומסים הניתנים כאן.

ניסוי זה ישתמש בלוח הממיר DC-DC המסופק על ידי HiRel Systems. http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

מידע על פעולת הלוח ניתן למצוא בסרטון אוספים זה "מבוא ללוח HiRel".

ההליך המוצג כאן חל על כל מעגל ממיר flyback פשוט שניתן לבנות על לוחות פרוטו, לוחות לחם או מעגלים מודפסים.

1. הגדרת לוח:

1. חבר את אספקת האות ±12 במחבר "DIN" אך השאר את "S90" כבוי.
2. ודא שבוחר הפקדים PWM נמצא במיקום הלולאה הפתוחה.
3. הגדר את ספק הכוח DC ב- 16 V. שמור על הפלט שלה מנותק מהלוח לעת עתה.
4. לפני חיבור נגד העומס, להתאים אותו ל 10 Ω.
5. בנה את המעגל המוצג ב- Fig. 3 באמצעות MOSFET התחתון ולוח מגנטי flyback.
   1. שים לב שיחס הפניות N₁/N₂=2.
6. חבר את "R_L"בין "V2+" ו-"COM".
   1. לעולם אל תנתק את העומס במהלך הניסוי מכיוון שממיר ההאצה עלול להפוך לבלתי יציב ולגרום נזק ללוח.
7. ודא שמערך המתגים עבור בחירת MOSFET (MOSGET נמוך יותר), בחירת PWM והגדרות אחרות נכונות כדי להשיג תמונה פונקציונלית 3.

איור 3. מעגל ממיר Flyback

2. התאמת יחס החובה ותדירות המיתוג

1. חבר את הגשוש הדיפרנציאלי על פני השער למקור של MOSFET התחתון.
2. הפעל את "S90". אות מיתוג אמור להופיע במסך הטווח.
   1. התאם את ציר זמן האות כדי לראות שתיים או שלוש תקופות.
   2. התאם את פוטנציומטר התדר כדי להשיג תדר של 100 קילו-הרץ (תקופה של 10 מיקרומטר).
3. התאם את פוטנציומטר יחס החובה כדי להשיג יחס חובה של 50% (בזמן של 5 מיקרומטר).

3. בדיקת ממיר Flyback עבור קלט משתנה

1. חבר את ספק הכוח DC הקלט, אשר כבר מוגדר ב 16 V, כדי "V1+" ו "COM."
2. חבר בדיקה רגילה כדי למדוד את זרם הקלט ב- "CS1". ודא שמחבר הקרקע מחובר ל-"COM".
   1. חבר את הגשוש הדיפרנציאלי על פני העומס.
   2. לכוד את צורות הגל ומדוד את ממוצע מתח היציאה, שיא זרם הכניסה וממוצע זרם הקלט.
   3. הקלט את קריאות זרם הכניסה והמתח באספקת החשמל DC.
3. התאם את מתח הכניסה ל- 11 וולט, 13 V ו- 15 V.
   1. חזור על השלבים לעיל עבור כל אחד מהמתחים האלה.
4. נתק את אספקת DC הקלט והתאם את הפלט שלו ל- 16 V.

4. בדיקת ממיר Flyback עבור יחס חובה משתנה

1. חבר בדיקה רגילה מעבר לשער למקור של MOSFET התחתון.
2. חבר את הגשוש הדיפרנציאלי על פני העומס.
3. חבר את אספקת DC הקלט ל- "V1+" ו- "COM".
4. לכוד את צורות הגל ומדוד את ממוצע מתח היציאה ובזמן של מתח השער למקור (גם יחס החובה).
   1. הקלט את קריאות זרם הכניסה והמתח באספקת החשמל DC.
5. התאם את יחס החובה ל- 10%, 25% ו- 40%. חזור על השלבים לעיל עבור כל אחד משלושת יחסי החובה הללו.
6. אפס את יחס החובה ל- 50%.
7. נתק את אספקת DC הקלט.

5. בדיקת ממיר Flyback לתדר מיתוג משתנה

1. חבר בדיקה רגילה ב- "CS1" כדי למדוד את זרם הקלט.
2. חבר את הגשוש הדיפרנציאלי על פני העומס.
3. באוסצילוסקופ השני, התבונן במתח השער למקור באמצעות בדיקה רגילה להתאמת תדר המיתוג לפי הצורך.
4. חבר את אספקת DC הקלט ל- "V1+" ו- "COM".
5. כוונן את תדר המיתוג ל- 70 קילו-הרץ.
6. לכוד את צורות הגל מהטווח הראשון ומדוד את פסגת זרם הכניסה ואת המשמעות של מתח היציאה.
   1. הקלט את יחס התדר והחובה מהטווח השני אך אל תתעד את צורת הגל שלו.
   2. הקלט את זרם הכניסה ואת קריאת המתח באספקת החשמל DC.
7. התאם את תדר המיתוג ל- 50 קילו-הרץ, 30 קילו-הרץ ו- 10 קילו-הרץ (או מינימום אפשרי אם לא ניתן להגיע ל- 10 kHz).
   1. חזור על השלבים לעיל עבור כל אחד משלושת תדרי המיתוג הללו.
8. כבה את אספקת DC הקלט ואת "S90", ולאחר מכן לפרק את המעגל.

ממירי Flyback הם ממירים מבודדים לחיזוק באק שיכולים להגביר או לרדת במתח הכניסה. יחס הסיבובים של ה- flyback יחד עם משרן או שנאי מסייע בתהליך ההקדה או הירידה. בהתחשב בכך שתדר המיתוג גבוה, גודל שנאי flyback הוא קטן ומשתמש בליבות פריט. אם מתח הכניסה הוא V_ב ומתח היציאה הוא V_החוצה, V החוצה_/V_ב= (N₂/ N₁) D / (1-D) כאשר הממיר פועל במצב הולכה רציף, שבו 0≤D≤100%. בדרך כלל, ממירי flyback אינם מופעלים מעל מחזור חובה של 50% כדי לשמור על איזון אנרגיה בשנאי flyback.

כפי שניתן לראות ב- V_{החוצה /}V_במערכת היחסים, D ו- 1/(1-D) מוכפלים ומראים את יכולות הכסף וההגברה, בעוד שהמונח N₂/ N₁ מראה את ההשפעה של יחס הסיבובים של השנאי. בין הגורמים העיקריים בעיצוב ובניית ממיר flyback הם 1) אינדוקציה ממגנטת L_m של שנאי flyback, ו 2) מעגל snubber על פני צד הקלט של השנאי.

ממירי Flyback משמשים בדרך כלל בספקי כוח מבודדים שבהם צד הפלט צריך להיות בידוד גלווני מצד הקלט. הדבר נפוץ בהנעת מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה כגון MOSFETs ו- IGBTs שמעגלי כונן השער שלהם עשויים לדרוש אספקת DC מבודדת. ממירי Flyback מופעלים בדרך כלל בתדרי מיתוג גבוהים מ- 100 קילו-הרץ, ויש להם דירוגי הספק שבדרך כלל אינם עולים על 200 W.