Nastavak o flyback...
Razumevanje flyback-a nije ni malo jednostavno. Pocetniku je to ozbiljan "zalogaj", jer bi morao imati uvezbanu sposobnost posmatranja istovremeno sa vise aspekata.
No, upravo zbog tih teskoca, smatram da je flyback najlakse objasniti unazad, pocev od izlaznog napona.
U prethodnom postu smo napomenuli da se induktivitet ponasa kao izvor konstantne struje. Kao takvom mu ni malo ne smeta kratak spoj, ili pak dinamicki kratak spoj kakav predstavljaju naponski izvori ili kondenzator.
Kolicina energije koja je akumulirana u kondenzatoru je E = (U^2[V] x C[F])/2
Kolicina energije koja je akumulirana u zavojnici je E = (I^2[A] x L[H])/2
Ako odaberemo kondenzator takve velicine kapaciteta da mu je kolicina energije koju moze akumulirati jednaka nekoj velicini npr. 100 nekih jedinica i istovremeno odaberemo zavojnicu takve velicine induktiviteta i struje kroz nju da ce akumulirati npr. 1 istih jedinica, proizilazi da ce ako energiju zavojnice ispraznimo u doticni kondenzator, promena napona na njemu u odnosu na prethodni napon biti 1/100, tj. stoti deo.
Takvu promenu napona mozemo smatrati beznacajnom, tj. uzeti napon na kondenzatoru kao konstantan u nekom intervalu vremena.
Zauzmite takav stav posmatranja kao da jedno praznjenje zavojnice u kondenzator nece ni malo promeniti napon na kondenzatoru. Takav stav ce biti neophodan za sustinsko razumevanje flyback.
Neutralna tacka sekundara (ona u odnosu na koju cemo meriti napon na njemu) ce nam biti - kraj od izlaznog kondenzatora.
Neutralna tacka u odnosu na koju cemo meriti napon primara ce nam biti + na elko napajanja primara flyback (poput onog za 320VDC)
Poci cemo od stacionarnog stanja (steady state), tj. od stanja gde flyback vec ima zeljeni napon na izlaznom elko.
Pretpostavicemo da nam je taj izlazni napon 10V.
Pretpostavicemo da nam je prenosni odnos transformatora 10:1 ( npr. 100 navoja na primaru i 10 navoja na sekundaru).
Za vreme pauze, izvesna kolicina energije akumulirana u jezgru transformatora, kod opadanja jacine polja, indukovace u
svim namotajima KEMS (kontra elektromotornu silu) koja tezi da razvije beskonacan napon na svakom.
Posto nam je za taj period (pauza) pretvaraca, izlazna dioda okrenuta tako da smer KEMS sekundara moze puniti kondenzator, KEMS sekundara ce biti ogranicena (clamped) dinamickim kratkim spojem kondenzatora na velicinu napona koji je vec na njemu, a to je onih nasih 10V. (setimo se da jedno praznjenje zavojnice nece promeniti napon na kondenzatoru)
Imamo dakle sa aspekta sekundara 1V po navoju, sto za vreme pauze vazi i za namotaje primara.
Posto nam je prenosni odnos trafoa 10:1, odnosno, na primaru imamo 100 navoja, na primaru ce se pojaviti premasaj iznad napona napajanja od tacno 100V.
Sada najvaznije:
Posmatrano u odnosu na + napajanja primara, kada je tranzistor provodan, drugi kraj primara (kolektor tranzistora) postaje negativan u odnosu na + napajanja.
Dakle, ako + napajanja primara posmatramo kao nultu (neutralnu) liniju, sto u stvarnosti i jeste, u odnosu na tu tacku, za vreme provodjenja tranzistora cemo imati negativan pravougaoni impuls, a za vreme pauze pozitivan pravougaoni impuls.
Povrsine (u geometrijskom smislu) ova dva impulsa
moraju biti jednake.
Ako bi nam napon napajanja bio npr. 100VDC, onda impuls tranzistora mora potrajati tacno onoliko vremena koliko traje pauza. Dakle duty mora biti 50% ili 0,5.
Ako bi nam napon napajanja bio 200VDC, onda impuls mora biti dva puta kraci od vremena pauze. Dakle duty bi bio 0,333, jer je preostala vrednost dvostruko veca, tj. 0,666, a njihov zbir cini jedan period.
Ako bi nam napon napajanja bio 300VDC, onda impuls mora potajati tri puta manje od pauze. Tri plus jedan je cetiri, dakle duty ce nam biti 0,25......
Vreme puta napon ce nam dati povrsinu impulsa provodjenja, plus vreme pauze, cinice ukupni period pretvaraca.
Povrsine impulsa (negativnog u odnosu na +napajanja, a koji predstavlja impuls) i pozitivnog impulsa koji je premasaj u odnosu na + napajanja (a koji predstavlja pauzu) moraju biti jednake.
Posto nam je premasaj, tj. ono sto nam predstavlja pauzu, direktno odredjen velicinom izlaznog napona i prenosnim odnosom transformatora, on se nece menjati.
Dakle, premasaj iznad + napajanja ce uvek biti onih 100V, bez obzira na velicinu napona napajanja.
Menjace se samo vreme trajanja impulsa, tj. vreme punjenja jezgra.
U prvom slucaju (100V napajanja), napon na kolektoru tranzistora ce biti 100V napajanja + 100V premasaja = 200Vpk.
U drugom slucaju (200V napajanja), napon na kolektoru ce biti 200V napajanja + 100V premasaja = 300Vpk.
U trecem slucaju (300V napajanja), napon na kolektoru ce biti 300V napajanja + 100V premasaja, dakle 400Vpk.
Iz ovog proizilazi opsti zakljucak da: duty cycle flyback pretvaraca zavisi samo od
prenosnog odnosa transformatora i napona napajanja flyback-a .
U praksi se duty minimalno menja u zavisnosti od opterecenja, i to samo u granicama koje su potrebne da bi se nadoknadili padovi napona na poluprovodnicima i termogenim otporima trafoa, sto je ravno promeni napona napajanja u tim granicama jer se padovi napona oduzimaju od ukupnog napona napajanja.
Nekog ko je vec posmateao oscilograme flyback-a ne treba da zbuni promena sirine impulsa u zavisnosti od opterecenja.
To se dogadja kod flyback koji ima promenljivu radnu ucestanost, tj. period, ali duty se i u tom slucaju minimalno menja.
Jedino sto je ta minimalna promena duty daleko lakse vidljiva kod flyback koji imaju konstantnu frekvenciju, tj. konstantan period.
Iz prethodna tri slucaja napajanja (100VDC, 200VDC i 300VDC), proizilazi "zbunjiva" cinjenica da u prvom slucaju imamo za vreme impulsa 1V po navoju primara, u drugom slucaju 2V po navoju primara, a u trecem 3V po navoju primara.
To stanje se reflektuje na sekundar sa takodje -1V, -2V i -3V po navoju sekundara, ali to se samog potrosaca ne dotice, posto je dioda zato vreme zaporno polarisana, no veoma je vazno, posto se taj negativni napon sabran sa izlaznim naponom pojavljuje na krajevima iste diode i posluzice kao osnov za njeno dimenzionisanje.
Dakle u tri nabrojana slucaja, dioda ce morati da podnese -20V, -30V i -40V, pri 10V izlaznih.
Takodje ce maksimalni napon napajanja odrediti minimalni induktivitet, tj. broj navoja, sto ce nas trafo drzati van granice zasicenja jezgra.
Inicijalni proracuni flyback-a se rade unazad, pa tek onda se obradjuju uslovi primara.
Za razliku od forward ili push-pull pretvaraca (citaj kao isti princip), gde je veoma poznat napon po navoju, kod flyback je ta stavka promenljiva i zavisi od napona napajanja (koji se takodje moze kretati u znacajnom rasponu).
Takodje, izvodimo zakljucak da: duty moze biti odredjen naponom napajanja, kao i prenosnim odnosom transformatora.
To je konacno na konstruktoru, i na njegovom izboru.
Izborom prenosnog odnosa transformatora se direktno utice na izbor rada izmedju DCM moda i CCM moda.
DCM mod (mod diskontinualne struje):
-mali broj navoja
-mali duty
-dovoljno prostora za motanje i lakse motanje
-jezgro se potpuno prazni pre isteka perioda
-struja tranzistora pocinje od nule
-veci ripple na izlazu
-manje recovery struje izlazne diode
-veoma opterecen tranzistor udarnim strujama
-veoma opterecena dioda udarnim strujama
-veoma optereceni izlazni i bulk elko udarnim strujama
CCM mod (mod kontinualne struje):
-veliki broj navoja
-veliki duty
-"tesan" prostor za motanje
-struja tranzistora nikada ne pocinje od nule
-u jezgru uvek ima magnetne energije
-potreban veci procep zbog snaznijeg DC bias
-mali ripple na izlazu
-velike recoverry struje izlazne diode, sto se reflektuje velikom ali kratkotrajnom udarnom strujom tranzistora
-manje ukupne udarne struje kroz diodu
-manje ukupne udarne struje kroz tranzistor
-nize opterecenje izlaznog i bulk elko
---------------------------------------------------------------
DCM vs CCM pitanje je sad?
I jedan i drugi nacin rada mogu imati konacno isti KKD.
DCM mod je zahtevniji za sposobnijim komponentama, takodje ima brzi odziv, i kod naglog smanjenja potrosnje nema zaostalu kolicinu energije u trafou koja moze naneti stetu...
Cesce se bira za manje snage i malene transformatore, gde je izolacija pretezni "konzumator" prostora za motanje, gde nije problem "zrtvovati" snaznije elemente po cenu lakseg izvodjenja trafoa, a gde je opet los ripple pokriven "zrtvovanjem" mnogo vecih kondenzatora na izlazu.
Srece se cesce kao AUX power suply, do 50-tak W, posle cega vec postaje problematican izbor tranzistora, ali napretkom modernih tranzistora snage ta granica vise nije na toj snazi.
CCM mod je "meksi" sa zahtevnoscu prema sposobnosti komponenti, pa se jos uvek moze pronaci tranzistor za vece snage, ali je zato transformator veci problem, pa je izbor tog nacina rada cesci kod vecih snaga i vecih transformatora, gde ima prostora za smestaj veceg broja navoja. Kod naglog smanjenja opterecenja, zaostalo "punjenje" jezgra se mora isprazniti negde, ili u snubber na primaru ili u sekundar, pa se zato u takvim uslovima na oba mesta javlja znacajan naponski premasaj. CCM ima sporiji odziv i teze ga je kontrolisati kod naglog rasterecenja.
--------------------------------------------------------------------------------------
Flyback je toliko masovno u primeni, da njegov razvoj ni jednog trenutka nije prestao od nastanka do danasnjeg dana.
Stalno se pojavljuju novi superinteligentni cipovi za njega, odavno je razvijen kvazirezonantni sa ZVS osobinom, takodje se u poslednjih nekoliko godina pojavio i takav da sa jednim tranzistorom i par namotaja vise, istovremeno bude flyback i PFC, takodje je postoji i dvoprekidacki flyback, koji deli izvesne osobine sa forwardom (vraca "visak" u napajanje) i ima postregulatore.
Uradjeno je bezbroj variacija na temu flyback, i jos ce ih biti.
Toliko od mene...
I evo neke literature sa interesantnim stvarima o temi:
http://www.google.com/url?sa=t...Qg&bvm=bv.1355534169,d.bGE
http://www.google.com/url?sa=t...pg&bvm=bv.1355534169,d.bGE
http://www.st.com/internet/com...PPLICATION_NOTE/CD00003925.pdf
http://www.google.com/url?sa=t...v.1355534169,d.Yms&cad=rja
Pozdrav!