Konverter flyback dirancang seperti catu daya mode sakelar dari 70 tahun terakhir untuk melakukan semua jenis konversi seperti AC ke DC dan DC ke DC. Desain flyback memberikan keuntungan untuk mengembangkan televisi untuk komunikasi di awal tahun 1930-an hingga 1940-an. Ini menggunakan konsep suplai switching non-linier. Itu trafo flyback menyimpan energi magnet dan bertindak sebagai induktor jika dibandingkan dengan desain non-flyback. Artikel ini membahas tentang cara kerja konverter flyback dan topologinya.

Apa itu Flyback Converter?

Konverter flyback didefinisikan sebagai konverter daya, yang mengubah AC ke DC dengan isolasi galvanik antara input dan output. Ini menyimpan energi saat arus mengalir melalui rangkaian dan melepaskan energi saat daya dilepas. Ini menggunakan induktor yang saling digabungkan dan bertindak sebagai konverter switching terisolasi untuk transformator tegangan step down atau step-up.

Itu dapat mengontrol dan mengatur beberapa tegangan output dengan berbagai tegangan input. Itu komponen yang diperlukan untuk merancang sebuah konverter flyback sedikit jika dibandingkan dengan rangkaian catu daya mode switching lainnya. Kata flyback disebut sebagai aksi on / off dari sakelar yang digunakan dalam desain.

Desain Konverter Flyback

Desain konverter flyback sangat sederhana dan berisi komponen listrik seperti trafo flyback, sakelar, penyearah, filter, dan perangkat kontrol untuk menggerakkan sakelar dan mencapai regulasi.

Saklar digunakan untuk ON dan OFF rangkaian primer, yang dapat membuat magnet atau demagnetisasi transformator. Sinyal PWM dari pengontrol mengontrol pengoperasian sakelar. Pada sebagian besar desain trafo flyback, FET atau MOSFET atau transistor dasar digunakan sebagai sakelar.

Desain Konverter Flyback

Penyearah memperbaiki tegangan belitan sekunder untuk mendapatkan keluaran DC yang berdenyut dan memutuskan beban dari belitan sekunder transformator. Kapasitor menyaring tegangan keluaran penyearah dan meningkatkan tingkat keluaran DC sesuai aplikasi yang diinginkan.

Trafo flyback digunakan sebagai induktor untuk menyimpan energi magnet. Ini dirancang sebagai induktor berpasangan dua, yang bertindak sebagai belitan primer dan sekunder. Ini beroperasi pada frekuensi tinggi hampir 50KHz.

Perhitungan Desain

Perlu dipertimbangkan Perhitungan desain flyback converter rasio putaran, siklus kerja, dan arus belitan primer dan sekunder. Karena rasio putaran dapat mempengaruhi arus yang mengalir melalui gulungan primer dan sekunder dan juga duty cycle. Ketika rasio putaran tinggi, maka siklus kerja juga menjadi tinggi, dan arus yang melewati belitan primer dan sekunder berkurang.

Karena trafo yang digunakan dalam rangkaian adalah tipe khusus, tidak mungkin untuk mendapatkan trafo yang sempurna dengan rasio belitan saat ini. Oleh karena itu dengan memilih transformator dengan pengenal yang diinginkan dan lebih dekat ke pengenal yang diperlukan dapat mengkompensasi perbedaan tegangan dan keluaran.

Parameter lain seperti bahan inti, efek celah udara, dan polarisasi harus dipertimbangkan oleh para insinyur.

Perhitungan desain konverter flyback dengan mempertimbangkan posisi sakelar dibahas di bawah ini.

“Sirkuit pengisi daya baterai li-ion 3.7v ”

Saat Sakelar ON

Vin - VL - Vs = 0

Pada kondisi ideal, Vs = 0 (penurunan tegangan)

Kemudian Vin - VL = 0

VL = Lp di / dt

di = (VL / Lp) x dt

Sejak VL = Vin

di = (Vin / Lp) x dt

Dengan menerapkan integrasi di kedua sisi yang kami dapatkan,

Arus pada belitan primer adalah

Ipri = (Vin. / Lp) Ton

“tiga komponen dasar komputasi awan ”

Energi total yang disimpan dalam belitan primer adalah,

Epri = ½ Ipri^duaX Lp

Dimana Vin = tegangan input

Lp = induktansi belitan primer atau induktansi primer.

Ton = periode saat sakelar ON

Saat Sakelar MATI

VL (sekunder) - VD - Vault = 0

Penurunan tegangan dioda akan menjadi nol pada kondisi ideal

VL (sekunder) - Vout = 0

VL (sekunder) = Vout

VL = Ls di / dt

di = (VL sekunder / Ls) / dt

Karena VL sekunder = Vout

Karenanya,

di = Vout / Ls) X dt

Dengan menerapkan integrasi, kita dapatkan

Isec = (Vsec / Ls) (T - Ton)

Energi total yang ditransfer dinyatakan sebagai

Esec = ½ [(Vsec / Ls). (T - Nada)]^dua. Ls

Dimana Vsec = tegangan pada belitan sekunder = tegangan keluaran total pada beban

Ls = induktansi dari belitan sekunder

T = periode sinyal pwm

Ton = nyalakan waktu

Pengoperasian Konverter Flyback / Prinsip Kerja

Pengoperasian konverter flyback dapat dipahami dari diagram di atas. Prinsip kerja mode ini didasarkan pada mode power supply (SMPS) mode.

Saat sakelar dalam posisi ON, tidak ada transfer energi antara input dan beban. Energi total akan disimpan di belitan primer rangkaian. Di sini tegangan drain Vd = 0 dan arus Ip melewati belitan primer. Energi disimpan dalam bentuk induktansi magnetik transformator dan arus meningkat seiring waktu secara linier. Kemudian dioda menjadi bias balik dan tidak ada arus yang mengalir ke belitan sekunder transformator dan energi total disimpan dalam kapasitor yang digunakan pada keluaran.

Ketika sakelar dalam posisi OFF, energi ditransfer ke beban dengan mengubah polaritas belitan transformator karena medan magnet dan rangkaian penyearah mulai memperbaiki tegangan. Energi total dalam inti yang akan ditransfer ke beban akan diperbaiki dan proses akan dilanjutkan sampai energi di inti habis atau sampai sakelar ON.

Topologi Konverter Flyback

Topologi konverter flyback dapat beradaptasi, fleksibel, desain sederhana yang banyak digunakan SMPS (catu daya mode sakelar) dengan karakteristik kinerja yang baik yang memberikan keuntungan bagi banyak aplikasi.
Karakteristik kinerja dari topologi konverter flyback ditunjukkan di bawah ini.

“pembagian panjang gelombang multiplexing cara kerjanya ”

Topologi Flyback

Bentuk gelombang di atas menunjukkan transisi mendadak dan arus pembalikan dari belitan primer dan sekunder dari trafo flyback. Tegangan keluaran akan diatur dengan menyesuaikan aksi on / off dari siklus kerja belitan primer. Input dan output dapat dipisahkan dengan menggunakan umpan balik, atau dengan menggunakan lilitan tambahan pada trafo

SMP Topologi Flyback

Diagram SMP topologi flyback ditunjukkan di bawah ini.

Desain SMP topologi flyback membutuhkan lebih sedikit no. Komponen untuk rentang daya yang diberikan jika dibandingkan dengan topologi SMPS lainnya. Ini dapat beroperasi untuk sumber AC atau DC tertentu. Jika input diambil dari sumber AC, maka tegangan output akan diperbaiki sepenuhnya. Di sini MOSFET digunakan sebagai SMP.

Pengoperasian topologi flyback SMP sepenuhnya didasarkan pada posisi sakelar yaitu, MOSFET.

SMP Topologi Flyback

Ini dapat beroperasi dalam mode kontinu atau dihentikan berdasarkan posisi sakelar atau FET. Dalam model yang dihentikan, arus pada belitan sekunder menjadi nol sebelum sakelar DIHIDUPKAN. Dalam mode kontinu, arus di sekunder tidak menjadi nol.

Ketika sakelar dimatikan, energi yang tersimpan dalam induktansi kebocoran transformator mengalir melalui belitan primer dan diserap oleh rangkaian penjepit input atau rangkaian snubber. Peran rangkaian snubber adalah untuk melindungi saklar dari tegangan induktif yang tinggi. Akan ada disipasi daya selama transisi ON dan OFF dari sakelar.

Desain Transformator Flyback SMP

Desain trafo flyback SMP lebih populer daripada desain catu daya normal karena biayanya yang rendah, efisiensi, dan desainnya yang sederhana. Ini mengisolasi belitan primer dan sekunder transformator untuk beberapa masukan yang diberikan dan memberikan beberapa tegangan keluaran, yang mungkin positif atau negatif.

Desain trafo flyback SMP dasar saat sakelar ON dan OFF ditunjukkan di bawah ini. Ini juga digunakan sebagai konverter daya terisolasi. Trafo flyback yang digunakan dalam desain berisi belitan primer dan sekunder, dipisahkan secara elektrik untuk menghindari kopling transien, loop arde, dan memberikan fleksibilitas.

Transformer Switch AKTIF

Penggunaan desain trafo flyback SMP memiliki keunggulan dibandingkan desain trafo konvensional. Di sini arus tidak mengalir melalui lilitan primer dan sekunder pada saat yang bersamaan karena fasa belitan menjadi terbalik seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Transformer Switch MATI

Ini menyimpan energi dalam bentuk medan magnet di belitan primer untuk jangka waktu tertentu dan mentransfer ke belitan primer. Tegangan beban keluaran maksimum, rentang operasi, rentang tegangan masukan dan keluaran, kemampuan pengiriman daya, dan karakteristik siklus flyback merupakan parameter penting dalam desain trafo flyback SMP.

Aplikasi

Itu aplikasi konverter flyback adalah,

Digunakan pada perangkat televisi, dan buah dengan daya rendah hingga 250W
Digunakan dalam catu daya Stand by dalam perangkat elektronik (mode sakelar daya rendah)
Digunakan dalam ponsel dan pengisi daya ponsel
Digunakan dalam suplai tegangan tinggi seperti televisi, CRT, Laser, senter, dan perangkat fotokopi, dll.
Digunakan dalam beberapa catu daya input-output
Digunakan dalam sirkuit penggerak gerbang terisolasi.

Jadi, ini semua tentang gambaran umum tentang konverter flyback - desain, prinsip kerja, operasi, topologi, desain trafo flyback SMP, topologi, desain topologi SMP, dan aplikasi. Ini pertanyaan untuk Anda, ”Apa keuntungan dari flyback converter? “