Kinh nghiệm của chuyên gia phần cứng trong việc chuyển đổi thiết kế cung cấp điện
Bộ nguồn chuyển mạch được chia thành hai dạng, cách ly và không cách ly. Ở đây chúng ta chủ yếu nói về cấu trúc liên kết của các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi bị cô lập. Trong phần sau đây, trừ khi có quy định khác, tất cả chúng đều đề cập đến nguồn điện bị cô lập. Theo các dạng cấu trúc khác nhau, nguồn điện cách ly có thể được chia thành hai loại: chuyển tiếp và phản hồi. Flyback có nghĩa là khi phía sơ cấp của máy biến áp được bật, phía thứ cấp sẽ tắt và máy biến áp lưu trữ năng lượng. Khi phía sơ cấp bị cắt, phía thứ cấp được bật và năng lượng được giải phóng cho trạng thái làm việc của tải. Nói chung, bộ nguồn flyback thông thường có nhiều ống đơn hơn và các ống đôi không phổ biến. Loại chuyển tiếp có nghĩa là khi bật phía sơ cấp của máy biến áp, phía thứ cấp sẽ tạo ra điện áp tương ứng và đưa nó ra tải, và năng lượng được truyền trực tiếp qua máy biến áp. Theo thông số kỹ thuật, nó có thể được chia thành chuyển tiếp thông thường, bao gồm chuyển tiếp một ống và chuyển tiếp hai ống. Cả mạch nửa cầu và mạch cầu đều là mạch thuận.
Các mạch chuyển tiếp và flyback có các đặc điểm riêng và chúng có thể được sử dụng linh hoạt để đạt được hiệu suất chi phí tốt nhất trong quá trình thiết kế mạch. Nói chung, loại flyback có thể được sử dụng trong những trường hợp năng lượng thấp. Công suất lớn hơn một chút có thể sử dụng mạch chuyển tiếp ống đơn, công suất trung bình có thể sử dụng mạch chuyển tiếp ống kép hoặc mạch nửa cầu, và mạch kéo đẩy có thể được sử dụng cho điện áp thấp, giống như mạch Cầu nửa chừng. Đối với đầu ra công suất cao, mạch cầu thường được sử dụng và mạch kéo đẩy cũng có thể được sử dụng cho điện áp thấp.
Do cấu tạo đơn giản nên bộ nguồn flyback tiết kiệm được một điện cảm có kích thước tương đương với biến áp, được sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn vừa và nhỏ. Trong một số phần giới thiệu, người ta đề cập rằng công suất của bộ nguồn flyback chỉ có thể đạt tới hàng chục watt và sẽ không có lợi nếu công suất đầu ra vượt quá 100 watt, và rất khó nhận ra. Tôi nghĩ rằng đây là trường hợp chung, nhưng tôi không thể khái quát hóa nó. Chip TOP của công ty PI có thể đạt tới 300 watt. Có bài báo giới thiệu bộ nguồn flyback có thể lên tới hàng nghìn watt nhưng thực tế em chưa thấy. Công suất đầu ra có liên quan đến mức điện áp đầu ra.
Độ tự cảm rò rỉ của máy biến áp nguồn flyback là một thông số rất quan trọng. Do nguồn điện flyback cần máy biến áp để lưu trữ năng lượng, nên để tận dụng hết lõi sắt của máy biến áp, thường cần có một khe hở không khí trong mạch từ. Mục đích để thay đổi độ trễ của lõi sắt. Độ dốc của vòng dây giúp biến áp chịu được tác động của dòng xung lớn mà lõi sắt không đi vào trạng thái bão hòa phi tuyến. Khe hở không khí trong mạch từ ở trạng thái từ kháng cao và rò rỉ từ thông trong mạch từ lớn hơn nhiều so với mạch từ kín hoàn toàn. .
Khớp nối giữa các cực sơ cấp của máy biến áp cũng là một yếu tố chính trong việc xác định độ tự cảm rò rỉ. Để làm cho các cuộn dây cực sơ cấp càng gần nhau càng tốt, có thể sử dụng phương pháp cuộn dây kiểu sandwich, nhưng điều này sẽ làm tăng điện dung phân tán của máy biến áp. Chọn lõi sắt có cửa sổ tương đối dài càng tốt để giảm điện cảm rò rỉ. Ví dụ, hiệu quả của việc sử dụng lõi từ loại EE, EF, EER và PQ tốt hơn so với loại EI.
Liên quan đến chu kỳ hoạt động của nguồn điện flyback, về nguyên tắc, chu kỳ hoạt động tối đa của nguồn điện flyback phải nhỏ hơn {{0}}}.5, nếu không thì vòng lặp khó bù và có thể không ổn định, nhưng có một số trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như các chip dòng TOP do công ty PI của Mỹ tung ra. Nó có thể hoạt động trong điều kiện chu kỳ nhiệm vụ lớn hơn 0,5. Chu kỳ làm việc được xác định bởi tỷ số vòng dây của phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp. Ý kiến của tôi khi thực hiện flyback là trước tiên xác định điện áp phản xạ (điện áp đầu ra được phản ánh đến giá trị điện áp của phía sơ cấp thông qua khớp nối của máy biến áp) và điện áp phản xạ tăng trong một dải điện áp nhất định. Chu kỳ làm việc được tăng lên và giảm tổn thất ống chuyển mạch. Khi điện áp phản xạ giảm, chu kỳ làm việc giảm và tổn thất của ống chuyển mạch tăng lên. Tất nhiên, điều này cũng có một điều kiện tiên quyết. Khi chu kỳ nhiệm vụ tăng lên, điều đó có nghĩa là thời gian dẫn của diode đầu ra bị rút ngắn. Để giữ cho đầu ra ổn định, dòng xả của tụ điện đầu ra sẽ được đảm bảo thường xuyên hơn và tụ điện đầu ra sẽ chịu được tần số cao hơn. Dòng điện gợn sóng quét và làm cho nó nóng lên, điều này không được phép xảy ra trong nhiều điều kiện. Việc tăng chu kỳ làm việc và thay đổi tỷ số vòng dây của máy biến áp sẽ làm tăng độ tự cảm rò rỉ của máy biến áp và thay đổi hiệu suất tổng thể của nó. Khi năng lượng điện cảm rò rỉ đủ lớn ở một mức độ nhất định, nó có thể bù đắp hoàn toàn tổn thất thấp do nhiệm vụ lớn của ống công tắc gây ra. Không có ích gì khi tăng chu kỳ làm việc và thậm chí nó có thể làm hỏng ống công tắc do điện áp cực đại nghịch đảo cao của điện cảm rò rỉ. Do độ tự cảm rò rỉ lớn, gợn sóng đầu ra và một số chỉ số điện từ khác có thể bị suy giảm. Khi chu kỳ làm việc nhỏ, giá trị hiệu dụng của dòng ống công tắc cao và giá trị hiệu dụng của dòng sơ cấp của máy biến áp lớn, làm giảm hiệu suất của bộ chuyển đổi, nhưng có thể cải thiện điều kiện làm việc của tụ điện đầu ra và giảm sinh nhiệt.
Cách xác định điện áp phản xạ của máy biến áp (tức là chu kỳ làm việc)
Một số cư dân mạng đã đề cập đến cài đặt tham số và phân tích trạng thái làm việc của vòng phản hồi của nguồn điện chuyển đổi. Vì tôi kém toán cao cấp khi còn đi học, tôi suýt phải thi bù môn "Nguyên lý điều khiển tự động". Em vẫn còn sợ môn này, đến giờ vẫn chưa viết được đầy đủ hàm truyền của hệ vòng kín. Em cảm nhận về khái niệm số 0 và cực của hệ thống. Nó rất mơ hồ, và nhìn vào biểu đồ Bode chỉ có thể biết đại khái nó đang phân kỳ hay hội tụ, vì vậy tôi không dám nói nhảm về bù phản hồi, nhưng tôi có một số đề xuất. Nếu bạn có một số kỹ năng toán học và một chút thời gian nghiên cứu, bạn có thể tìm sách giáo khoa đại học "Nguyên lý điều khiển tự động" và đọc kỹ nó, đồng thời kết hợp nó với mạch cấp nguồn chuyển đổi thực tế để phân tích nó theo trạng thái làm việc. Chắc chắn sẽ có một cái gì đó để đạt được. Có một bài đăng trên diễn đàn "Thiết kế và điều chỉnh vòng lặp phản hồi học tập và học tập", trong đó CMG đã trả lời rất tốt và tôi nghĩ rằng nó có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo.
Hôm nay tôi sẽ nói về chu kỳ nhiệm vụ của bộ nguồn flyback (tôi chú ý đến điện áp phản xạ, phù hợp với chu kỳ nhiệm vụ). Chu kỳ làm việc cũng liên quan đến điện áp chịu đựng của ống công tắc đã chọn. Một số bộ nguồn flyback đời đầu sử dụng công tắc điện áp chịu đựng tương đối thấp. Các bóng đèn, chẳng hạn như 600V hoặc 650V như các bóng đèn chuyển mạch cho nguồn điện đầu vào AC 220V, có thể liên quan đến quy trình sản xuất tại thời điểm đó. Các ống điện áp chịu đựng cao không dễ sản xuất, hoặc các ống điện áp chịu đựng thấp có các đặc tính chuyển mạch và suy hao dẫn hợp lý hơn, giống như dòng này. Điện áp phản xạ không được quá cao, nếu không, để làm cho ống chuyển mạch hoạt động trong phạm vi an toàn , công suất bị mất bởi mạch hấp thụ cũng đáng kể. Thực tế đã chứng minh rằng điện áp phản xạ của ống 600V không được vượt quá 100V và điện áp phản xạ của ống 650V không được vượt quá 120V. Khi giá trị điện áp cực đại của độ tự cảm rò rỉ được kẹp ở 50V, ống vẫn có biên độ hoạt động là 50V. Giờ đây, do mức độ quy trình sản xuất ống MOS đã được cải thiện, nguồn cung cấp năng lượng hồi lưu nói chung sử dụng ống chuyển mạch 700V hoặc 750V hoặc thậm chí 800-900V. Giống như loại mạch này, điện áp phản xạ của một số máy biến áp chuyển mạch có khả năng chống quá điện áp mạnh hơn cũng có thể được làm cao hơn. Điện áp phản xạ tối đa phù hợp hơn ở 150V và có thể đạt được hiệu suất tổng thể tốt hơn. Chip TOP của công ty PI khuyến nghị sử dụng diode triệt tiêu điện áp thoáng qua để kẹp cho 135V. Tuy nhiên board mình đánh giá nhìn chung có điện áp phản xạ thấp hơn giá trị này vào khoảng 110V. Cả hai loại đều có ưu và nhược điểm:
Loại thứ nhất: Khả năng chống quá áp yếu, chu kỳ làm việc nhỏ, dòng xung sơ cấp của máy biến áp lớn. Ưu điểm: điện cảm rò rỉ máy biến áp nhỏ, bức xạ điện từ thấp, chỉ số gợn cao, tổn thất ống chuyển mạch nhỏ, hiệu suất chuyển đổi không nhất thiết thấp hơn loại thứ hai.
Loại thứ hai: Nhược điểm Tổn thất của ống chuyển mạch lớn hơn, độ tự cảm rò rỉ của máy biến áp lớn hơn và độ gợn sóng kém hơn. Ưu điểm: khả năng chống quá áp mạnh hơn, chu kỳ làm việc lớn hơn, tổn thất máy biến áp thấp hơn và hiệu suất cao hơn.
