Обратный преобразователь спроектирован как импульсный источник питания последних 70 лет и предназначен для выполнения любого типа преобразования, например, переменного в постоянный и постоянного в постоянный. Конструкция с обратным ходом дала преимущество при разработке телевидения для связи в начале 1930-х - 1940-х годов. В нем используется принцип нелинейного переключения питания. В обратный трансформатор хранит магнитную энергию и действует как индуктор по сравнению с конструкцией без обратного хода. Эта статья посвящена работе обратного преобразователя и его топологии.
Что такое обратный преобразователь?
Обратные преобразователи определяются как преобразователи мощности, которые преобразуют переменный ток в постоянный с гальванической развязкой между входами и выходами. Он накапливает энергию при протекании тока по цепи и высвобождает энергию при отключении питания. Он использует взаимно связанный индуктор и действует как изолированный переключающий преобразователь для понижающих или повышающих трансформаторов напряжения.
Он может контролировать и регулировать несколько выходных напряжений в широком диапазоне входных напряжений. В составные части Для разработки обратноходового преобразователя требуется немного по сравнению с другими схемами импульсного источника питания. Слово «обратный ход» относится к включению / выключению переключателя, используемого в конструкции.
Конструкция обратного преобразователя
Конструкция обратного преобразователя очень проста и содержит электрические компоненты как трансформатор обратного хода, переключатель, выпрямитель, фильтр и устройство управления для управления переключателем и достижения регулирования.
Переключатель используется для включения и выключения первичной цепи, которая может намагничивать или размагничивать трансформатор. Сигнал ШИМ от контроллера управляет работой переключателя. В большинстве конструкций обратных трансформаторов в качестве переключателя используются полевые транзисторы, полевые МОП-транзисторы или базовый транзистор.
Конструкция обратного преобразователя
Выпрямитель выпрямляет напряжение вторичной обмотки для получения пульсирующего выходного постоянного тока и отключает нагрузку от вторичной обмотки трансформатора. Конденсатор фильтрует выходное напряжение выпрямителя и увеличивает выходной уровень постоянного тока в соответствии с желаемым применением.
Обратный трансформатор используется в качестве индуктора для хранения магнитной энергии. Он выполнен в виде индуктора с двумя связями, который действует как первичная и вторичная обмотки. Он работает на высоких частотах почти 50 кГц.
Расчетные расчеты
Необходимо учитывать расчет конструкции обратного преобразователя соотношения витков, рабочего цикла и токов первичной и вторичной обмоток. Поскольку соотношение витков может повлиять на ток, протекающий через первичную и вторичную обмотки, а также на рабочий цикл. Когда отношение витков велико, рабочий цикл также становится высоким, и ток, проходящий через первичную и вторичную обмотки, уменьшается.
Поскольку в схеме используется трансформатор нестандартного типа, в наши дни невозможно получить идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации. Следовательно, выбор трансформатора с желаемыми номинальными характеристиками и более близкими к требуемым характеристикам может компенсировать разницу в напряжении и выходной мощности.
Другие параметры, такие как материал сердечника, влияние воздушного зазора и поляризация, должны быть приняты во внимание инженерами.
Расчет конструкции обратного преобразователя с учетом положения переключателя обсуждается ниже.
Когда переключатель включен
Vin - VL - Vs = 0
В идеальных условиях Vs = 0 (падение напряжения)
потом Вин - ВЛ = 0
VL = Lp di / dt
ди = (VL / Lp) x dt
С VL = Vin
ди = (Vin / Lp) x dt
Применяя интеграцию с обеих сторон, мы получаем,
Ток в первичной обмотке равен
Ipri = (Vin. / Lp) Тон
Полная энергия, запасенная в первичной обмотке, составляет,
Epri = ½ IpriдваX Lp
Где Vin = входное напряжение
Lp = индуктивность первичной обмотки или первичная индуктивность.
Ton = период, когда переключатель включен
Когда переключатель выключен
VL (вторичный) - VD - Vault = 0
Падение напряжения на диоде будет нулевым в идеальном состоянии.
VL (вторичный) - Vout = 0
VL (вторичный) = Vout
VL = Ls di / dt
di = (ВЛ вторичный / Ls) / dt
Поскольку VL вторичный = Vout
Следовательно,
di = Vout / Ls) X dt
Применяя интеграцию, получаем
Isec = (Vsec / Ls) (T - Тонна)
Полная переданная энергия выражается как
Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - тон)]два. Ls
Где Vsec = напряжение во вторичной обмотке = общее выходное напряжение на нагрузке
Ls = индуктивность вторичной обмотки
T = период сигнала ШИМ
Ton = время включения
Работа обратного преобразователя / принцип работы
Принцип работы обратного преобразователя можно понять из приведенной выше схемы. Принцип работы основан на режиме импульсного источника питания (SMPS).
Когда переключатель находится в положении ON, передача энергии между входом и нагрузкой отсутствует. Полная энергия будет храниться в первичной обмотке цепи. Здесь напряжение стока Vd = 0, а ток Ip проходит через первичную обмотку. Энергия сохраняется в виде магнитной индуктивности трансформатора, и ток линейно увеличивается со временем. Затем диод становится смещенным в обратном направлении, и ток не течет во вторичную обмотку трансформатора, а общая энергия накапливается в конденсаторе, используемом на выходе.
Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, энергия передается на нагрузку путем изменения полярности обмоток трансформатора из-за магнитного поля, и схема выпрямителя начинает выпрямлять напряжение. Полная энергия в сердечнике будет передана нагрузке, будет выпрямлена, и процесс будет продолжаться до тех пор, пока энергия в сердечнике не истощится или пока переключатель не будет включен.
Топология обратного преобразователя
Топология обратного преобразователя представляет собой адаптируемую, гибкую, простую, в основном, используемую конструкцию SMPS (импульсный источник питания) с хорошими рабочими характеристиками, что дает преимущество для многих приложений.
Рабочие характеристики топологии обратноходового преобразователя показаны ниже.
Топология обратного хода
Приведенные выше формы сигналов показывают внезапные переходы и обратные токи первичной и вторичной обмоток обратноходового трансформатора. Выходное напряжение будет регулироваться путем регулирования включения / выключения рабочего цикла первичной обмотки. Мы можем изолировать вход и выход с помощью обратной связи или с помощью дополнительной обмотки на трансформаторе.
SMPS с обратной топологией
Диаграммы обратноходовой топологии SMPS показаны ниже.
Конструкция SMPS с обратноходовой топологией требует меньше нет. Компонентов для данного диапазона мощностей по сравнению с другими топологиями SMPS. Он может работать с заданным источником переменного или постоянного тока. Если вход берется от источника переменного тока, то выходное напряжение будет полностью выпрямлено. Здесь MOSFET используется как SMPS.
Топология обратного хода SMPS полностью основана на положении переключателя, то есть MOSFET.
SMPS с обратной топологией
Он может работать в непрерывном или прерывистом режиме в зависимости от положения переключателя или полевого транзистора. В модели, снятой с производства, ток во вторичной обмотке становится равным нулю до включения переключателя. В непрерывном режиме ток во вторичной обмотке не становится равным нулю.
Когда переключатель выключен, энергия, запасенная в индуктивности рассеяния трансформатора, проходит через первичную обмотку и поглощается входной схемой ограничения или демпфирующей схемой. Роль демпфирующей цепи заключается в защите переключателя от высоких индуктивных напряжений. При включении и выключении переключателя будет происходить рассеяние мощности.
Конструкция обратного трансформатора SMPS
Конструкция обратного трансформатора SMPS более популярна, чем конструкция обычных источников питания, из-за ее низкой стоимости, эффективности и простой конструкции. Он изолирует первичную и вторичную обмотки трансформатора для данных нескольких входов и обеспечивает несколько выходных напряжений, которые могут быть положительными или отрицательными.
Базовая конструкция трансформатора обратного хода SMPS, когда переключатель включен и выключен, показана ниже. Он также используется как изолированный преобразователь мощности. Обратный трансформатор, используемый в конструкции, содержит первичную и вторичную обмотки, разделенные электрически, чтобы избежать переходных процессов, контуров заземления и обеспечивает гибкость.
Трансформаторный выключатель включен
Использование обратного трансформатора SMPS имеет преимущество перед конструкцией обычного трансформатора. Здесь ток не течет через первичную и вторичную обмотки одновременно, потому что фаза обмотки меняется на противоположную, как показано на рисунке выше.
Трансформаторный выключатель выключен
Он накапливает энергию в виде магнитного поля в первичной обмотке в течение определенного времени и передает ее первичной обмотке. Максимальное выходное напряжение нагрузки, рабочие диапазоны, диапазоны входного и выходного напряжения, мощность выдачи и характеристики циклов обратного хода являются важными параметрами в конструкции трансформатора обратного хода SMPS.
Приложения
В приложения обратного преобразователя находятся,
- Используется в телевизорах и ПК с малой мощностью до 250Вт.
- Используется в резервных источниках питания в электронных ПК (режим переключения с низким энергопотреблением)
- Используется в мобильных телефонах и мобильных зарядных устройствах
- Используется в высоковольтных источниках питания, таких как телевидение, ЭЛТ, лазеры, фонарики, копировальные устройства и т. Д.
- Используется в источниках питания с несколькими входами-выходами
- Используется в схемах управления изолированными затворами.
Таким образом, это все о обзор обратного преобразователя - конструкция, принцип работы, работа, топология, конструкция обратного трансформатора SMPS, топология, конструкция топологии SMPS и приложения. Вот вам вопрос: «Каковы преимущества обратного преобразователя? «
