Τι είναι ένας μετασχηματιστής Flyback: Εργασία και οι εφαρμογές του

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Ο μετασχηματιστής flyback είναι μια ειδική κατηγορία μετασχηματιστές ' οικογένεια. Βασικά είναι ένας μετασχηματιστής αύξησης, αλλά με τεράστιες δυνατότητες αύξησης της τάσης. Σε σύγκριση με τους μετασχηματιστές ισχύος, είναι συμπαγής σε μέγεθος και κινητό. Μία από τις κοινές εφαρμογές των μετασχηματιστών flyback είναι στις τηλεοράσεις σωλήνων CRT, όπου απαιτείται πολύ υψηλή τάση στον σωλήνα εικόνας. Για είσοδο 230 V, ένας μετασχηματιστής flyback μπορεί να αποκτήσει έξοδο έως και 20.000 V. Αυτό είναι το δυναμικό των μετασχηματιστών flyback. Μπορεί ακόμη και να λειτουργεί με χαμηλή τάση όπως 12 V ή 5V. Οι κατασκευαστικές πτυχές διαφέρουν από έναν κανονικό μετασχηματιστή. Η πρώιμη εφαρμογή του μετασχηματιστή flyback ξεκίνησε με τον έλεγχο της οριζόντιας κίνησης της δέσμης ηλεκτρονίων σε σωλήνα καθοδικών ακτίνων. Με την έλευση της τεχνολογίας και των συσκευών, επί του παρόντος ο μετασχηματιστής flyback μπορεί ακόμη και να ενεργοποιηθεί με έναν παλμό DC με τη βοήθεια ενός κυκλώματος διόρθωσης που αποτελείται από ηλεκτρονικές συσκευές όπως MOSFET .

Τι είναι το Flyback Transformer;

Ορισμός: Ένας μετασχηματιστής flyback μπορεί να οριστεί ως μια συσκευή μετατροπής ενέργειας που μεταφέρει ενέργεια από το ένα μέρος του κυκλώματος στο άλλο μέρος με σταθερή ισχύ. Σε έναν μετασχηματιστή flyback, η τάση αυξάνεται σε μια πολύ υψηλή τιμή με βάση την εφαρμογή. Ονομάζεται επίσης μετασχηματιστής εξόδου γραμμής, καθώς η τάση γραμμής εξόδου τροφοδοτείται στο άλλο μέρος του κυκλώματος. Με τη βοήθεια του διόρθωση κύκλωμα, η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή μπορεί να οδηγείται από κύκλωμα DC.




Μετασχηματιστής Flyback

Μετασχηματιστής Flyback

Σχέδιο

Όπως ένας συμβατικός μετασχηματιστής, ένας μετασχηματιστής flyback διαφέρει στο σχεδιασμό και την εφαρμογή. Σε έναν συμβατικό μετασχηματιστή, ο πρωτεύων πρέπει να τροφοδοτείται με τάση εναλλασσόμενου ρεύματος, η οποία αυξάνεται με βάση τον αριθμό στροφών. Η τάση εξόδου του συμβατικού μετασχηματιστή είναι περιορισμένη αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορες εφαρμογές.



Σχεδιασμός Flyback Transformer

Σχεδιασμός Flyback Transformer

Σε έναν μετασχηματιστή flyback, η πρωτεύουσα περιέλιξη δεν χρειάζεται να διεγείρεται από τάση AC, αλλά μπορεί να διεγείρεται ακόμη και με είσοδο παλμού DC. Η είσοδος παλμού DC μπορεί να έχει χαμηλή βαθμολογία όπως 5 V ή 12 V, η οποία μπορεί να ληφθεί ακόμη και από μια γεννήτρια λειτουργίας. Η τάση DC μετατρέπεται σε παλμό DC με διορθωτικό κύκλωμα. Η τάση εξόδου σε έναν συμβατικό μετασχηματιστή είναι καθαρή τάση AC.

Όμως, στην περίπτωση του μετασχηματιστή flyback, είναι από το σχηματισμένο τόξο, το οποίο έχει πολύ υψηλή τάση. Αυτή η τάση εξόδου δεν μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για συγκεκριμένες εφαρμογές όπως SMPS ή CRT σωλήνα. Ο πυρήνας του μετασχηματιστή flyback είναι παρόμοιος με τον συμβατικό μετασχηματιστή αλλά είναι συμπαγής σε μέγεθος.

Γιατί ονομάζεται Flyback Transformer;

Το όνομα flyback δημιουργήθηκε λόγω της εφαρμογής μετασχηματιστών flyback στον σωλήνα CRT. Ένας μετασχηματιστής flyback μπορεί να ενεργοποιηθεί με πολύ χαμηλή τάση. Όταν η πρωτεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή διεγείρεται με μια τάση πριονωτή, χαμηλής αξίας, λόγω της φύσης της κυματομορφής του πριονίσματος, ενεργοποιείται και απενεργοποιείται γρήγορα. Λόγω αυτού, η δέσμη στο CRT πετά πίσω από δεξιά προς αριστερά. Με αυτήν την περίεργη ιδιότητα που λαμβάνεται λόγω της λειτουργίας του μετασχηματιστή, το όνομα επινοήθηκε ως μετασχηματιστής flyback.


Κύκλωμα μετασχηματιστή Flyback

Το διάγραμμα κυκλώματος για τον μετασχηματιστή flyback φαίνεται παρακάτω. Όπως φαίνεται, τα L1 και L2 είναι οι στροφές των περιελίξεων. Γενικά, για τον μετασχηματιστή flyback το L2 είναι πολύ υψηλό από το L1, καθώς βασικά είναι ένας μετασχηματιστής step-up. Ο πυκνωτής στην πλευρά εισόδου παρέχεται για τη διατήρηση της σταθερής τάσης. Ο διακόπτης SW χρησιμοποιείται για τη διόρθωση της τάσης εισόδου.

Κύκλωμα μετασχηματιστή Flyback

Κύκλωμα μετασχηματιστή Flyback

Η δίοδος D χρησιμοποιείται για τη διατήρηση της μονόδρομης ροής του δευτερεύοντος ρεύματος. Ο πυκνωτής στη δευτερεύουσα πλευρά παρέχεται για τη διατήρηση της σταθερής τάσης εξόδου. Το Vin είναι η τάση εισόδου και το Vout είναι η τάση εξόδου. Η σύμβαση κουκκίδων που εμφανίζεται στο κύκλωμα συνεπάγεται ισοδύναμη επαγωγική σειρά πρόσθετων για τον συνολικό πυρήνα του μετασχηματιστή.

Flyback Transformer Arc

Η τάση εξόδου του μετασχηματιστή έχει υψηλή τιμή ακόμη και έως 10 έως 20 kV. Η υψηλή τάση δεν είναι ημιτονοειδής στη φύση αλλά έχει τη μορφή τόξου. Ένα τόξο σχηματίζεται στον αέρα όταν δύο πολύ αγώγιμα σώματα τοποθετούνται κοντά. Ο ενδιάμεσος αέρας ιονίζεται και σχηματίζεται το τόξο. Η ιδέα είναι η ίδια κάθε φορά που ενεργοποιείται ένας διακόπτης, λειτουργεί ο απομονωτής ή το φαινόμενο της κορώνας.

Περιτύλιξη μετασχηματιστή Flyback

Προκειμένου να επιτευχθεί πολύ υψηλή τάση στη δευτερεύουσα πλευρά, οι δευτερεύουσες στροφές είναι πολύ μεγάλες σε σύγκριση με τις πρωτεύουσες στροφές. Οι περιελίξεις είναι γενικά κατασκευασμένες από χαλκό. Και όπως σε έναν συμβατικό μετασχηματιστή, οι περιελίξεις είναι σωστά μονωμένες μεταξύ τους. Η μόνωση μαρμαρυγίας χρησιμοποιείται γενικά για την παροχή της μόνωσης. Σε ορισμένες εφαρμογές όπως SMPS και μετατροπείς, χρησιμοποιείται επίσης μόνωση χαρτιού. Σε αντίθεση με έναν συμβατικό μετασχηματιστή, κανένα λάδι δεν χρησιμοποιείται για σκοπούς μόνωσης ή σύγκρουσης. Οι περιελίξεις είναι γενικά λεπτές σε μέγεθος, και ως εκ τούτου η απώλεια και η απόδοση της περιέλιξης βελτιώνονται.

Πώς να δοκιμάσετε έναν μετασχηματιστή Flyback;

Αυτός ο μετασχηματιστής μπορεί να δοκιμαστεί σε διάφορες πτυχές. Για να ελέγξετε εάν υπάρχει κάποιο σφάλμα στην περιέλιξη, χρησιμοποιείται ένας ελεγκτής δυναμικού μετασχηματιστή γραμμής για τον έλεγχο των βλαβών. Στην περίπτωση ανοικτής περιέλιξης, ο ελεγκτής θα δείξει πολύ υψηλή αντίσταση στην πλευρά περιέλιξης, και στην περίπτωση βραχυκυκλώματος, η σύνθετη αντίσταση θα ήταν σχετικά χαμηλή.

Αυτή είναι μια ένδειξη σφαλμάτων περιέλιξης. Σε πρόσφατους δοκιμαστές, μια γραφική απεικόνιση θα δείξει επίσης την υγιεινή της περιέλιξης. Για σφάλματα στον πυκνωτή, θα είναι μια θορυβώδης λειτουργία. Στην πλευρά της οθόνης θα εμφανιστεί ένας θόρυβος όπως το tic-tac. Αυτό συμβαίνει για το άνοιγμα του πυκνωτή. Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος του πυκνωτή, η οθόνη θα είναι κενή. Θα δείξει μια αναλαμπή ισχύος. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο πυκνωτής πρέπει να αντικατασταθεί.

Άλλα κοινά προβλήματα στον μετασχηματιστή είναι το βραχυκύκλωμα των περιελίξεων, το σπάσιμο στον πυρήνα, το εξωτερικό τόξο στο έδαφος κ.λπ. Όλα αυτά τα προβλήματα μπορούν να ελεγχθούν μέσω δοκιμαστής με γραμμή. Ένα κοινό πολύμετρο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει τη συνέχεια του κυκλώματος και να μετρήσει την τάση σε κάθε σημείο.

Ο μετασχηματιστής Flyback λειτουργεί

Η αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή flyback είναι η ίδια με τον συμβατικό μετασχηματιστή εκτός από τις σχεδιαστικές του πτυχές. Όπως φαίνεται στο διάγραμμα κυκλώματος, όταν η πρωτεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή διεγείρεται με κυματομορφή πριονιδιού χαμηλής τάσης, ενεργοποιείται η πρωτεύουσα περιέλιξη.

Όπως φαίνεται στις κυματομορφές, όταν το πρωτεύον τύλιγμα ενεργοποιείται, η πρωτεύουσα αυτεπαγωγή αναπτύσσει ρεύμα ράμπας όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Όταν το ρεύμα ράμπας φτάσει στην μέγιστη τιμή του, η κυματομορφή flyback αναπτύσσει ένα υψηλό δυναμικό. Που προκαλείται στη δευτερεύουσα πλευρά. Η δίοδος στη δευτερεύουσα πλευρά εμποδίζει την αναπήδηση της ράμπας στην πίσω πλευρά.

Το δευτερεύον ρεύμα ακολουθεί μια ράμπα προς τα κάτω, ο χρόνος κατά τον οποίο η τάση φτάνει στο σημείο του γόνατος. Σε αυτό το σημείο, λαμβάνεται υψηλή τάση στη δευτερεύουσα πλευρά. Όμως, επειδή δεν μπορεί να έχει το AC, ακολουθεί μια δομή τύπου τόξου πολύ υψηλού δυναμικού, η οποία κατευθύνει όλες τις δέσμες ηλεκτρονίων σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Σε εφαρμογές όπως το SPMS, το δεύτερο δυναμικό είναι μικρότερο, αλλά η αρχή μετατροπής για τη μετατροπή του δευτερεύοντος AC σε κατάσταση εναλλαγής. Με βάση τη φύση της κυματομορφής, η λειτουργία μπορεί ακόμη και να ταξινομηθεί ως συνεχής ή ασυνεχής τρόπος λειτουργίας.

Κυματομορφές κυκλώματος

Κυματομορφές κυκλώματος

Η κατασκευή μετασχηματιστή flyback περιλαμβάνει πρωτεύουσα περιέλιξη, δευτερεύουσα περιέλιξη και πυρήνα. Σε περίπτωση που είναι ενθουσιασμένος από μια τροφοδοσία DC, αποτελείται επίσης από μια μονάδα διόρθωσης. Γενικά, οι κύριες στροφές περιέλιξης είναι μικρότερες από τις δευτερεύουσες στροφές περιέλιξης. Οι περιελίξεις είναι κατασκευασμένες από χαλκό και μονώνονται μεταξύ τους. Οι τεχνικές περιέλιξης είναι οι ίδιες με τον συμβατικό μετασχηματιστή.

Οι περιελίξεις τοποθετούνται πάνω από τον πυρήνα σχηματίζοντας μια σειρά μαγνητικών κυκλωμάτων. Αυτό επιτρέπει στον μετασχηματιστή να αντέχει περισσότερη τάση σε προδιαγραφές χαμηλής ισχύος. Το πόδι του πυρήνα έχει ίσες διαστάσεις και στις δύο πλευρές και το τύλιγμα περιβάλλεται πάνω από τον πυρήνα. Σχηματίζει το μαγνητικό κύκλωμα ώστε να είναι πρόσθετο στη φύση.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές μετασχηματιστή flyback συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

  • CRT σωλήνας
  • SPMS
  • Τεχνολογίες ισχύος DC-DC
  • Φόρτιση μπαταρίας
  • Τηλεπικοινωνίες
  • Ηλιακές εφαρμογές

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του μετασχηματιστή flyback . Έχουμε δει την αρχή λειτουργίας και τις ιδιότητες του μετασχηματιστή flyback. Λόγω της εμφάνισης της τεχνολογίας, έχει αποκτήσει τεράστιες εφαρμογές, κυρίως στον τομέα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Μια ενδιαφέρουσα πτυχή θα μελετούσε τη δευτερεύουσα τάση του μετασχηματιστή flyback, η οποία έχει τεράστιο δυναμικό και αποθηκεύει για τη φόρτιση των μπαταριών με σταθερά χαμηλού χρόνου. Ο πυκνωτής στη δευτερεύουσα περιέλιξη μπορεί να τροποποιηθεί για να επιτευχθεί αυτό.