Expérience d'expert en matériel dans la conception d'alimentations à découpage
Les alimentations à découpage sont divisées en deux formes, isolées et non isolées. Ici, nous parlons principalement de la topologie des alimentations à découpage isolées. Dans ce qui suit, sauf indication contraire, ils font tous référence à des alimentations isolées. Selon différentes formes structurelles, les alimentations isolées peuvent être divisées en deux catégories : directe et indirecte. Le flyback signifie que lorsque le côté primaire du transformateur est allumé, le côté secondaire est éteint et le transformateur stocke de l'énergie. Lorsque le côté primaire est coupé, le côté secondaire est activé et l'énergie est libérée dans l'état de fonctionnement de la charge. Généralement, l'alimentation électrique flyback conventionnelle a plus de tubes simples, et les tubes doubles ne sont pas courants. Le type direct signifie que lorsque le côté primaire du transformateur est allumé, le côté secondaire induit la tension correspondante et la transmet à la charge, et l'énergie est directement transmise à travers le transformateur. Selon les spécifications, il peut être divisé en avant conventionnel, y compris avant à tube unique et avant à double tube. Les circuits en demi-pont et en pont sont des circuits directs.
Les circuits aller et retour ont leurs propres caractéristiques et peuvent être utilisés de manière flexible afin d'obtenir les meilleures performances de coût dans le processus de conception du circuit. Généralement, le type flyback peut être utilisé dans des occasions à faible puissance. Un peu plus grand peut utiliser un circuit direct à tube unique, une puissance moyenne peut utiliser un circuit direct à double tube ou un circuit en demi-pont, et un circuit push-pull peut être utilisé pour la basse tension, ce qui est le même que le demi-pont. Pour une puissance de sortie élevée, un circuit en pont est généralement utilisé, et un circuit push-pull peut également être utilisé pour une basse tension.
En raison de sa structure simple, l'alimentation indirecte économise une inductance qui est à peu près de la même taille que le transformateur et est largement utilisée dans les petites et moyennes alimentations. Dans certaines introductions, il est mentionné que la puissance de l'alimentation flyback ne peut atteindre que des dizaines de watts, et il n'y a aucun avantage si la puissance de sortie dépasse 100 watts, et c'est difficile à réaliser. Je pense que c'est généralement le cas, mais je ne peux pas généraliser. La puce TOP de la société PI peut atteindre 300 watts. Il y a des articles présentant l'alimentation flyback qui peut atteindre des milliers de watts, mais je n'ai pas vu la vraie chose. La puissance de sortie est liée au niveau de tension de sortie.
L'inductance de fuite du transformateur d'alimentation flyback est un paramètre très critique. Étant donné que l'alimentation indirecte a besoin du transformateur pour stocker de l'énergie, afin d'utiliser pleinement le noyau de fer du transformateur, un entrefer est généralement requis dans le circuit magnétique. Le but est de modifier l'hystérésis du noyau de fer. La pente de la boucle permet au transformateur de résister à l'impact de courants d'impulsion importants sans que le noyau de fer n'entre dans un état non linéaire saturé. L'entrefer dans le circuit magnétique est dans un état de réluctance élevée et la fuite de flux magnétique dans le circuit magnétique est bien supérieure à celle d'un circuit magnétique complètement fermé. .
Le couplage entre les pôles primaires du transformateur est également un facteur clé dans la détermination de l'inductance de fuite. Pour rendre les bobines polaires primaires aussi proches que possible, la méthode d'enroulement sandwich peut être utilisée, mais cela augmentera la capacité distribuée du transformateur. Choisissez le noyau de fer avec une fenêtre relativement longue autant que possible pour réduire l'inductance de fuite. Par exemple, l'effet de l'utilisation de noyaux magnétiques de type EE, EF, EER et PQ est meilleur que celui du type EI.
En ce qui concerne le rapport cyclique de l'alimentation flyback, en principe le rapport cyclique maximal de l'alimentation flyback doit être inférieur à {{0}}.5, sinon la boucle n'est pas facile à compenser et peut être instable, mais il y a quelques exceptions, comme les puces de la série TOP lancées par la société américaine PI qui peuvent fonctionner à condition que le rapport cyclique soit supérieur à 0,5. Le rapport cyclique est déterminé par le rapport de tours des côtés primaire et secondaire du transformateur. Mon opinion sur le retour en arrière est de déterminer d'abord la tension réfléchie (la tension de sortie est réfléchie à la valeur de tension du côté primaire via le couplage du transformateur), et la tension réfléchie augmente dans une certaine plage de tension. Le cycle de travail est augmenté et la perte du tube de commutation est réduite. Lorsque la tension réfléchie diminue, le cycle de travail diminue et la perte du tube de commutation augmente. Bien sûr, cela a aussi une condition préalable. Lorsque le rapport cyclique augmente, cela signifie que le temps de conduction de la diode de sortie est raccourci. Afin de maintenir la sortie stable, elle sera garantie plus souvent par le courant de décharge du condensateur de sortie, et le condensateur de sortie résistera à une plus grande fréquence élevée. Le courant ondulé récure et le fait chauffer, ce qui n'est pas autorisé dans de nombreuses conditions. L'augmentation du cycle de service et la modification du rapport de tours du transformateur augmenteront l'inductance de fuite du transformateur et modifieront ses performances globales. Lorsque l'énergie d'inductance de fuite est suffisamment grande dans une certaine mesure, elle peut compenser entièrement la faible perte causée par le service important du tube de commutation. Il ne sert à rien d'augmenter le rapport cyclique, et cela peut même casser le tube de commutation en raison de la tension de crête inverse élevée de l'inductance de fuite. En raison de la grande inductance de fuite, l'ondulation de sortie et certains autres indicateurs électromagnétiques peuvent être détériorés. Lorsque le rapport cyclique est petit, la valeur efficace du courant du tube de commutation est élevée et la valeur efficace du courant primaire du transformateur est grande, ce qui réduit l'efficacité du convertisseur, mais peut améliorer les conditions de travail du condensateur de sortie et réduire la génération de chaleur.
Comment déterminer la tension réfléchie par le transformateur (c'est-à-dire le cycle de service)
Certains internautes ont mentionné le paramétrage et l'analyse de l'état de fonctionnement de la boucle de rétroaction de l'alimentation à découpage. Parce que j'étais pauvre en mathématiques avancées quand j'étais à l'école, j'ai failli passer l'examen de rattrapage pour "Principes de contrôle automatique". J'ai toujours peur de ce sujet et je ne peux pas écrire complètement la fonction de transfert du système en boucle fermée jusqu'à présent. Je ressens le concept de zéro et de pôle du système. C'est très vague, et regarder le diagramme de Bode ne peut dire qu'approximativement s'il est divergent ou convergent, donc je n'ose pas dire de bêtises sur la compensation de la rétroaction, mais j'ai quelques suggestions. Si vous avez des compétences en mathématiques et du temps d'étude, vous pouvez trouver le manuel universitaire "Principes de contrôle automatique" et le digérer soigneusement, et le combiner avec le circuit d'alimentation à découpage réel pour l'analyser en fonction de l'état de fonctionnement. Il y aura certainement quelque chose à gagner. Il y a un post sur le forum "Apprenticeship and Learning Feedback Loop Design and Adjustment", dans lequel CMG a très bien répondu, et je pense qu'il peut être utilisé comme référence.
Aujourd'hui, je vais parler du rapport cyclique de l'alimentation flyback (je fais attention à la tension réfléchie, qui est cohérente avec le rapport cyclique). Le rapport cyclique est également lié à la tension de tenue du tube de commutation sélectionné. Certaines premières alimentations flyback utilisent des interrupteurs à tension de tenue relativement faible. Les tubes, tels que 600V ou 650V comme tubes de commutation pour une alimentation d'entrée AC 220V, peuvent être liés au processus de production à ce moment-là. Les tubes à haute tension de tenue ne sont pas faciles à fabriquer, ou les tubes à faible tension de tenue ont une perte de conduction et des caractéristiques de commutation plus raisonnables, comme cette ligne La tension réfléchie ne doit pas être trop élevée, sinon, afin de faire fonctionner le tube de commutation dans une plage de sécurité , la puissance perdue par le circuit d'absorption est également considérable. La pratique a prouvé que la tension réfléchie du tube 600V ne doit pas dépasser 100V et que la tension réfléchie du tube 650V ne doit pas dépasser 120V. Lorsque la valeur de tension de crête de l'inductance de fuite est fixée à 50 V, le tube a toujours une marge de travail de 50 V. Désormais, en raison de l'amélioration du niveau de processus de fabrication des tubes MOS, l'alimentation générale flyback adopte des tubes de commutation 700V ou 750V ou même 800-900V. Comme ce type de circuit, la tension de réflexion de certains transformateurs de commutation avec une capacité anti-surtension plus forte peut également être augmentée. La tension de réflexion maximale est plus appropriée à 150 V, et de meilleures performances globales peuvent être obtenues. La puce TOP de la société PI recommande d'utiliser une diode de suppression de tension transitoire pour bloquer 135V. Cependant, sa carte d'évaluation a généralement une tension réfléchie inférieure à cette valeur aux alentours de 110V. Les deux types ont des avantages et des inconvénients :
La première catégorie : faible capacité anti-surtension, petit cycle de service et grand courant d'impulsion primaire du transformateur. Avantages: petite inductance de fuite du transformateur, faible rayonnement électromagnétique, indice d'ondulation élevé, faible perte de tube de commutation, l'efficacité de conversion n'est pas nécessairement inférieure au deuxième type.
La deuxième catégorie: Inconvénients La perte du tube de commutation est plus grande, l'inductance de fuite du transformateur est plus grande et l'ondulation est pire. Avantages : résistance aux surtensions plus élevée, cycle de service plus important, perte de transformateur plus faible et rendement plus élevé.
