Primero, comencemos con la descripción del proceso de diseño y producción de la fuente de alimentación conmutada. Primero, hablemos del diseño de la placa impresa. La fuente de alimentación conmutada funciona en estado de alta frecuencia y pulso alto, que es un tipo especial de circuito analógico. Se deben seguir los principios de cableado del circuito de alta frecuencia al diseñar la placa.
1. Diseño: Mantenga la conexión de voltaje de pulso lo más corta posible, incluida la conexión entre el tubo del interruptor de entrada y el transformador, y la conexión entre el transformador de salida y el tubo rectificador. El bucle de corriente de pulso debe ser lo más pequeño posible, como el condensador de filtro de entrada positivo a la capacitancia de retorno negativa del transformador al tubo de conmutación. El condensador X en el circuito desde el extremo de salida del transformador hasta el tubo rectificador, el inductor de salida y el condensador de salida que regresa al transformador debe estar lo más cerca posible del extremo de entrada de la fuente de alimentación conmutada. ser paralelo a otros circuitos y debe evitarse. El condensador Y debe colocarse en el terminal de tierra del chasis o en la conexión FG. ***Mantenga una cierta distancia entre el inductor táctil y el transformador para evitar el acoplamiento magnético. Si es difícil de manejar, puede agregar un blindaje entre el inductor táctil y el transformador. Los elementos anteriores tienen un mayor impacto en el rendimiento EMC de la fuente de alimentación conmutada.
Generalmente, se pueden utilizar dos condensadores de salida. Un condensador debe estar cerca del rectificador y el otro debe estar cerca del terminal de salida, lo que puede afectar el índice de ondulación de salida de potencia. Los condensadores de capacidad en paralelo deberían ser mejores que usar un condensador de gran capacidad. Los dispositivos de calefacción deben mantenerse a cierta distancia de los condensadores electrolíticos para prolongar la vida útil de toda la máquina. Los condensadores electrolíticos son el cuello de botella de la vida útil de las fuentes de alimentación conmutadas. Por ejemplo, se deben mantener los transformadores, los tubos de alimentación y las resistencias de alta potencia. a una distancia de los capacitores electrolíticos, y también se debe dejar espacio para la disipación de calor entre los capacitores electrolíticos, se puede colocar en la entrada de aire si las condiciones lo permiten.
Preste atención a la parte de control: las conexiones del circuito de señal débil de alta impedancia deben ser lo más cortas posible, como el bucle de retroalimentación de muestreo, y trate de evitar interferencias durante el procesamiento, especialmente los circuitos de señal de muestreo actuales. Circuitos de control actuales. Si no se maneja bien, pueden ocurrir algunos accidentes inesperados. Aquí se muestra un ejemplo del circuito 3843 que se muestra en la Figura (1). En la Figura 2, cuando se observa la forma de onda actual con un osciloscopio a plena carga, se superponen picos obvios porque el punto límite de corriente de interferencia es menor que el valor diseñado. No existe tal fenómeno en la Figura 1. También existe. un circuito de señal de accionamiento del tubo del interruptor. La resistencia del accionamiento del tubo del interruptor debe estar cerca del tubo del interruptor, lo que puede mejorar la fiabilidad del funcionamiento del tubo del interruptor. Esto está relacionado con la alta impedancia de CC del MOSFET de potencia relacionada con las características de accionamiento del voltaje.
Hablemos de algunos principios del cableado de placas impresas.
Espaciado de líneas: con la mejora continua y la mejora de la tecnología de fabricación de placas de circuito impreso, no hay problema en las plantas de procesamiento general para producir un espacio entre líneas igual o incluso menor a 0,1 mm, que puede satisfacer completamente la mayoría de las aplicaciones. . Teniendo en cuenta los componentes y el proceso de producción utilizados en la fuente de alimentación conmutada, generalmente el espacio mínimo entre líneas de los paneles de doble cara se establece en 0,3 mm y el espacio mínimo entre líneas de los paneles de una sola cara se establece en 0,5 mm de almohadilla a almohadilla, almohadilla. a través de orificio o de vía a orificios, el espacio mínimo se establece en 0,5 mm para evitar "puentes" durante la operación de soldadura. , de modo que la mayoría de los fabricantes de placas puedan cumplir fácilmente los requisitos de producción, controlar el rendimiento a un nivel muy alto y lograr una densidad de cableado razonable y un costo más económico.
El espacio mínimo entre líneas solo es adecuado para circuitos de control de señal y circuitos de bajo voltaje con voltajes inferiores a 63 V. Cuando el voltaje entre líneas es mayor que este valor, el espacio entre líneas generalmente se puede determinar en función del. Valor empírico de 500V/1mm.
En vista del hecho de que algunas normas relevantes tienen regulaciones claras sobre el espaciado de líneas, las normas deben seguirse estrictamente, como la conexión desde el extremo de entrada de CA al extremo del fusible. Algunas fuentes de alimentación tienen requisitos de volumen muy elevados, como las fuentes de alimentación de módulos. Generalmente, el espacio entre las líneas del lado de entrada del transformador es de 1 mm, lo que ha demostrado ser factible en la práctica. Para productos eléctricos con entrada de CA y salida de CC (aislada), el requisito estricto es que la distancia de seguridad debe ser mayor o igual a 6 mm. Por supuesto, esto está determinado por las normas y métodos de implementación pertinentes. Generalmente, la distancia segura se puede utilizar como referencia mediante la distancia en ambos lados del optoacoplador de retroalimentación. El principio es mayor o igual a esta distancia. También se pueden hacer ranuras en la placa impresa debajo del optoacoplador para aumentar la distancia de fuga y cumplir con los requisitos de aislamiento. Generalmente, la distancia entre las pistas o componentes del lado de entrada de CA en la fuente de alimentación conmutada y la carcasa o el radiador no aislado debe ser superior a 5 mm, y la distancia entre las pistas o componentes del lado de salida y la carcasa o el radiador debe ser mayor que 2 mm, o seguir estrictamente las normas de seguridad.
Métodos de uso común: el método de ranurado de la placa de circuito mencionado anteriormente es adecuado para algunas ocasiones en las que el espacio es insuficiente. Por cierto, este método también se usa comúnmente como espacio protector de descarga, lo cual es común en los televisores. Tubos de imagen. Panel trasero y entrada de alimentación de CA. Este método se ha utilizado ampliamente en fuentes de alimentación de módulos y puede lograr buenos resultados en condiciones de encapsulado.
Método 2: Utilice papel aislante, como papel de concha verde, película de poliéster, película orientada de PTFE y otros materiales aislantes. Generalmente, se utiliza papel verde o película de poliéster para fuentes de alimentación de uso general entre la placa de circuito y la carcasa metálica. Este material tiene una alta resistencia mecánica y cierta capacidad para resistir la humedad. La película orientada de PTFE se usa ampliamente en fuentes de alimentación de módulos debido a su resistencia a altas temperaturas. También se puede colocar una película aislante entre el componente y los conductores circundantes para mejorar la resistencia eléctrica del aislamiento.
Nota: El revestimiento aislante de algunos dispositivos no se puede utilizar como medio aislante para reducir la distancia segura, como la piel exterior de los condensadores electrolíticos. En condiciones de alta temperatura, la piel exterior puede encogerse debido al calor. . Se debe dejar espacio en la parte frontal del gran tanque electrolítico a prueba de explosiones para garantizar que el condensador electrolítico pueda aliviar la presión sin obstáculos en situaciones de emergencia.
Hablemos de algunas cuestiones sobre el cableado de cobre de la placa impresa. :
Densidad de corriente del cableado: la mayoría de los circuitos electrónicos ahora están hechos de placas aislantes unidas con cobre. El espesor de cobre de la placa de circuito comúnmente utilizado es de 35 μm y el valor de densidad de corriente para el cableado se puede determinar en función del valor empírico de 1 A/mm. Para cálculos específicos, consulte el libro de texto. Para garantizar la resistencia mecánica del cableado, el ancho de línea debe ser mayor o igual a 0,3 mm (otras placas de circuitos que no son de alimentación pueden tener un ancho de línea mínimo menor). Las placas de circuito con un espesor de cobre de 70 μm también son comunes en las fuentes de alimentación conmutadas, por lo que la densidad de corriente puede ser mayor.
Además, el software de herramientas de diseño de placas de circuitos de uso común generalmente tiene elementos de especificación de diseño, como ancho de línea, espacio entre líneas, tamaño de placa seca y otros parámetros que se pueden configurar. Al diseñar placas de circuito, el software de diseño puede ejecutarse automáticamente de acuerdo con las especificaciones, lo que puede ahorrar mucho tiempo, reducir parte de la carga de trabajo y reducir la tasa de error.
Generalmente, los paneles de doble cara se pueden utilizar para líneas con altos requisitos de confiabilidad o alta densidad de cableado. Se caracteriza por su costo moderado, alta confiabilidad y puede cumplir con la mayoría de las aplicaciones.
Algunos productos en la industria de suministro de energía de módulos también utilizan placas multicapa, lo que es principalmente conveniente para integrar dispositivos de potencia como transformadores e inductores, optimizar el cableado, disipar el calor del tubo de potencia, etc. Tiene las ventajas de un proceso hermoso y consistente y una buena disipación de calor del transformador, pero sus desventajas son un mayor costo y poca flexibilidad, y solo es adecuado para la producción industrial en masa.
Placa de circuito de una sola cara, casi todas las fuentes de alimentación conmutadas de uso general que circulan en el mercado utilizan placas de circuito de una sola cara, que tienen la ventaja de ser de bajo costo, y se pueden tomar algunas medidas en el diseño y proceso de producción para asegurar su desempeño.
Hablemos de algunas experiencias en el diseño de placas impresas de una cara. Dado que las placas de una cara son económicas y fáciles de fabricar, se utilizan ampliamente en circuitos de alimentación conmutados ya que solo tienen. Un lado unido con cobre, los componentes eléctricos del dispositivo. La conexión y la fijación mecánica dependen de esa capa de cobre, y se debe tener cuidado al manipularla.
Para garantizar un buen rendimiento estructural mecánico de soldadura, la almohadilla de un solo lado debe ser ligeramente más grande para garantizar una buena fuerza de unión entre el cobre y el sustrato, a fin de evitar que el cobre se despegue o se rompa. cuando se somete a vibraciones. Generalmente, el ancho del anillo de soldadura debe ser superior a 0,3 mm. El diámetro del orificio de la almohadilla debe ser ligeramente mayor que el diámetro del pasador del dispositivo, pero no demasiado grande para garantizar que la distancia de conexión de soldadura entre el pasador y la almohadilla sea la más corta. El tamaño del orificio de la almohadilla no debe obstaculizar la inspección normal. El diámetro del orificio de la almohadilla es generalmente mayor que el diámetro del pasador. Los dispositivos multipin también pueden ser más grandes para garantizar una inspección sin problemas.
La conexión eléctrica debe ser lo más ancha posible. En principio, el ancho debe ser mayor que el diámetro de la placa de soldadura. En casos especiales, la línea debe ampliarse cuando la conexión se cruza con la placa de soldadura. (comúnmente conocido como lágrimas) a evitar bajo ciertas condiciones El cable y la almohadilla están rotos. En principio, el ancho mínimo de línea debe ser superior a 0,5 mm.
Los componentes del panel único deben estar cerca de la placa de circuito. Para los dispositivos que requieren disipación de calor superior, se deben agregar manguitos a las clavijas entre el dispositivo y la placa de circuito, que pueden desempeñar una doble función de soporte del dispositivo y aumentar el aislamiento. Es necesario minimizar o evitar el impacto de fuerzas externas en la conexión. entre la almohadilla y los pasadores. El impacto causado por la soldadura mejora la firmeza de la soldadura. Para componentes más pesados en la placa de circuito, se pueden agregar puntos de conexión de soporte para fortalecer la fuerza de la conexión con la placa de circuito, como transformadores y radiadores de dispositivos de potencia.
Los pasadores en la superficie de soldadura de un solo panel se pueden dejar más largos sin afectar la distancia desde la carcasa. La ventaja es que puede aumentar la resistencia de la pieza de soldadura, aumentar el área de soldadura y evitar. El fenómeno de la falsa soldadura es instantáneamente detectable. Cuando los pasadores son largos y las patas están cortadas, la tensión sobre la pieza a soldar es menor. En Taiwán y Japón, a menudo se utiliza el proceso de doblar los pines del dispositivo en la superficie de soldadura en un ángulo de 45 grados con la placa de circuito y luego soldar. El principio es el mismo que el anterior. Hoy hablaremos sobre algunos problemas en el diseño de PCB de doble cara. En algunos entornos de aplicaciones con requisitos relativamente altos o alta densidad de cableado, el rendimiento y diversos indicadores de los PCB de doble cara son mucho mejores que los de los PCB de una sola cara.
La almohadilla de doble cara tiene mayor resistencia porque los orificios han sido metalizados. El anillo de soldadura puede ser más pequeño que el de la almohadilla de una sola cara. El diámetro del orificio de la almohadilla puede ser ligeramente mayor que el diámetro. del pasador, porque favorece la soldadura durante el proceso de soldadura. La solución penetra en la almohadilla superior a través de los orificios de soldadura para aumentar la confiabilidad de la soldadura. Pero hay un inconveniente si el agujero es demasiado grande, algunos componentes pueden flotar bajo el impacto del estaño durante la soldadura por ola, provocando algunos defectos.
Para el procesamiento de trazas de alta corriente, el ancho de la línea se puede procesar de acuerdo con la publicación anterior. Si el ancho no es suficiente, generalmente se puede resolver estañando las trazas para aumentar el grosor. Hay muchos métodos
1, establezca la traza en el atributo pad, de modo que la traza no quede cubierta por resistencia de soldadura durante la fabricación de la placa de circuito y se estañe durante la nivelación con aire caliente.
2. Coloque la almohadilla en la ubicación del cableado y colóquela en la forma requerida para el enrutamiento. Preste atención a colocar el orificio de la almohadilla en cero.
3. Coloque líneas en la capa de máscara de soldadura. Este método es el más flexible, pero no todos los fabricantes de placas de circuito entenderán su intención y necesitarán explicarlo con palabras. No se aplicará resistencia de soldadura donde se colocan las líneas de máscara de soldadura.
Varios métodos de estañado de circuitos son los anteriores. Cabe señalar que si se estañan todas las trazas muy anchas, después de soldar, se adherirá una gran cantidad de soldadura y la distribución será muy desigual, afectando. la Bella. Generalmente, se pueden usar tiras estañadas delgadas con un ancho de 1 a 1,5 mm, y la longitud se puede determinar de acuerdo con la línea. Las piezas estañadas están espaciadas entre 0,5 y 1 mm. Las placas de circuito de doble cara brindan una gran selectividad para el diseño y el cableado. , hacer que el cableado sea más eficiente tiende a ser razonable. Con respecto a la conexión a tierra, la tierra de alimentación y la tierra de la señal deben estar separadas. Las dos tierras se pueden combinar en el condensador del filtro para evitar factores inestables inesperados causados por grandes corrientes de pulso que pasan a través de la conexión a tierra de la señal. Intente utilizar un método de conexión a tierra de un solo punto. El bucle de control de señal tiene un truco: intente colocar las pistas sin conexión a tierra en la misma capa de cableado y, finalmente, coloque el cable de tierra en otra capa. La línea de salida generalmente pasa primero a través del capacitor de filtro y luego a la carga. La línea de entrada también debe pasar primero a través del capacitor y luego al transformador. La base teórica es dejar que la corriente de ondulación pase a través del capacitor de filtro.
Muestreo de retroalimentación de voltaje, para evitar la influencia de una gran corriente que pasa a través del cableado, el punto de muestreo del voltaje de retroalimentación debe colocarse al final de la salida de la fuente de alimentación para mejorar el índice de efecto de carga de toda la máquina.
El cableado de una capa de cableado a otra generalmente se conecta a través de vías. No debe realizarse a través de los pines del dispositivo, ya que la relación de conexión puede dañarse cuando se inserta el dispositivo y cuando cada corriente de 1 A. pasadas, debe haber al menos 2 orificios de paso. En principio, el diámetro de los orificios de paso debe ser superior a 0,8 mm para garantizar la confiabilidad del procesamiento.
Disipación de calor del dispositivo. En algunas fuentes de alimentación de bajo consumo, las pistas de la placa de circuito también pueden tener una función de disipación de calor. La característica es que las pistas son lo más anchas posible para aumentar el área de disipación de calor. No aplique resistencia de soldadura y puede espaciarse uniformemente si las condiciones lo permiten. Coloque vías para mejorar la conductividad térmica.
Hablemos de la aplicación de sustratos de aluminio en fuentes de alimentación conmutadas y de la aplicación de placas impresas multicapa en circuitos de fuentes de alimentación conmutadas.
El sustrato de aluminio está construido por sí mismo y tiene las siguientes características: muy buena conductividad térmica, unión de cobre en un lado, los dispositivos solo se pueden colocar en la superficie de unión de cobre y los orificios del cableado eléctrico no se pueden abrir. por lo que no se puede colocar como un solo panel.
Los dispositivos SMD, tubos de conmutación y tubos rectificadores de salida generalmente se colocan sobre el sustrato de aluminio para conducir el calor a través del sustrato. La resistencia térmica es muy baja y se puede lograr una alta confiabilidad. El transformador adopta una estructura de parche plano y también puede disipar el calor a través del sustrato. Su aumento de temperatura es menor que los transformadores convencionales con las mismas especificaciones que utilizan una estructura de sustrato de aluminio y pueden obtener una mayor potencia de salida. Los puentes de sustrato de aluminio se pueden manipular mediante puentes. La fuente de alimentación de sustrato de aluminio generalmente consta de dos placas impresas, la otra placa alberga el circuito de control y las dos placas están integradas mediante una conexión física.
Debido a la excelente conductividad térmica del sustrato de aluminio, es más difícil soldar a mano en pequeñas cantidades. La soldadura se enfría demasiado rápido y es probable que se produzcan problemas. Existe un método sencillo y práctico. Use una plancha eléctrica común (más comúnmente utilizada para planchar ropa, tiene una función de ajuste de temperatura), déle la vuelta, con el lado de planchado hacia arriba, fíjela, ajuste la temperatura a aproximadamente 150 ℃, coloque el sustrato de aluminio sobre la plancha y caliente. durante un período de tiempo, luego conecte y suelde los componentes de acuerdo con el método convencional, hierro. La temperatura debe ser tal que el dispositivo sea fácil de soldar. Si la temperatura es demasiado alta, el dispositivo puede dañarse o incluso la piel de cobre. del sustrato de aluminio puede desprenderse. Si la temperatura es demasiado baja, el efecto de soldadura será deficiente, por lo que debe controlarse de manera flexible.
En los últimos años, con la aplicación de placas de circuito multicapa en circuitos de alimentación conmutados, se han hecho posibles transformadores de circuito impreso. Debido a las placas multicapa, el espacio entre capas es pequeño y el transformador. La sección transversal de la ventana también se puede utilizar por completo. Se pueden agregar una o dos bobinas impresas compuestas de placas multicapa a la placa de circuito principal para utilizar la ventana y reducir la densidad de corriente de la línea. Debido al uso de bobinas impresas, la intervención manual. Se reduce y el transformador tiene buena consistencia y estructura plana, baja inductancia de fuga y buen acoplamiento. Núcleo magnético abierto, buenas condiciones de disipación de calor. Debido a que tiene muchas ventajas y favorece la producción en masa, se ha utilizado ampliamente. Sin embargo, la inversión inicial en investigación y desarrollo es relativamente grande y no es adecuada para la producción a pequeña escala.
Las fuentes de alimentación conmutadas se dividen en dos formas: aisladas y no aisladas. Aquí hablamos principalmente de la forma topológica de las fuentes de alimentación conmutadas aisladas. A menos que se especifique lo contrario, todas se refieren a fuentes de alimentación aisladas. . Las fuentes de alimentación aisladas se pueden dividir en dos categorías según sus diferentes formas estructurales: tipo directo y tipo flyback. Flyback significa que cuando se enciende el lado primario del transformador, el lado secundario se apaga y el transformador almacena energía. Cuando se corta el lado primario, se enciende el lado secundario y la energía se libera al estado de funcionamiento de la carga. Generalmente, existen muchas fuentes de alimentación flyback convencionales con tubos simples y los tubos dobles son poco comunes. El tipo directo significa que cuando se enciende el lado primario del transformador, el lado secundario induce un voltaje correspondiente y lo envía a la carga, y la energía se transfiere directamente a través del transformador. Según las especificaciones, se puede dividir en avance convencional, incluido avance de un solo tubo y avance de doble tubo. Tanto los circuitos de medio puente como los de puente son circuitos directos.
Los circuitos directos y flyback tienen cada uno sus propias características, que se pueden utilizar de manera flexible para lograr un rendimiento de costos óptimo durante el diseño del circuito. Generalmente, el tipo flyback se puede utilizar en situaciones de baja potencia. Para los un poco más grandes, se puede usar un circuito directo de un solo tubo, para potencia media, se puede usar un circuito directo de dos tubos o un circuito de medio puente, y para bajo voltaje, se puede usar un circuito push-pull, que Es el mismo que el estado de trabajo de medio puente. Para una salida de alta potencia, generalmente se usa un circuito puente y también se puede usar un circuito push-pull para bajo voltaje.
Las fuentes de alimentación Flyback se utilizan ampliamente en fuentes de alimentación de pequeña y mediana potencia debido a su estructura simple y a la eliminación de un inductor que es aproximadamente del mismo tamaño que un transformador. En algunas introducciones, se dice que la potencia de la fuente de alimentación flyback solo puede alcanzar decenas de vatios. Si la potencia de salida supera los 100 vatios, no hay ninguna ventaja y es difícil de implementar. Creo que este es el caso en general, pero no se puede generalizar. El chip TOP de PI Company puede alcanzar 300 vatios. Hay artículos que afirman que la fuente de alimentación flyback puede alcanzar kilovatios, pero nunca he visto uno real. La potencia de salida está relacionada con el voltaje de salida.
La inductancia de fuga del transformador de fuente de alimentación de retorno es un parámetro muy crítico. Dado que la fuente de alimentación de retorno requiere que el transformador almacene energía, para aprovechar al máximo el núcleo del transformador, se debe crear un espacio de aire. abierto en el circuito magnético El propósito es cambiar la pendiente del bucle de histéresis del núcleo para que el transformador pueda soportar grandes impactos de corriente de pulso sin que el núcleo entre en un estado saturado no lineal. Estado de reluctancia, provocando fugas en el circuito magnético. El magnetismo es mucho mayor que el de un circuito magnético completamente cerrado.
El acoplamiento entre los polos primarios del transformador también es un factor clave para determinar la inductancia de fuga. Para mantener las bobinas de los polos primarios lo más cerca posible, se puede utilizar el método de bobinado sándwich, pero esto aumentará. la capacitancia distribuida del transformador. Al elegir un núcleo de hierro, intente utilizar un núcleo con una ventana más larga para reducir la inductancia de fuga. Por ejemplo, el uso de núcleos tipo EE, EF, EER y PQ tiene mejores efectos que el tipo EI.
En cuanto al ciclo de trabajo de la fuente de alimentación flyback, en principio, el ciclo de trabajo máximo de la fuente de alimentación flyback debe ser inferior a 0,5; de lo contrario, el bucle no se compensará fácilmente y puede resultar inestable, pero no Hay algunas excepciones, como el PI estadounidense. Los chips de la serie TOP lanzados por la empresa pueden funcionar bajo la condición de que el ciclo de trabajo sea superior a 0,5. El ciclo de trabajo está determinado por la relación de vueltas de los lados primario y secundario del transformador. Mi opinión al realizar el flyback es determinar primero el voltaje reflejado (el valor de voltaje en el que el voltaje de salida se refleja en el lado primario a través del acoplamiento del transformador). Cuando el voltaje reflejado aumenta dentro de un cierto rango de voltaje, el ciclo de trabajo aumenta y la pérdida del tubo de conmutación disminuye. Cuando el voltaje reflejado disminuye, el ciclo de trabajo operativo disminuye y la pérdida del tubo de conmutación aumenta. Por supuesto, esto también tiene requisitos previos. Cuando el ciclo de trabajo aumenta, significa que el tiempo de conducción del diodo de salida se acorta. Para mantener la estabilidad de la salida, la corriente de descarga del capacitor de salida lo garantizará con mayor frecuencia y el capacitor de salida lo hará. resistir una mayor frecuencia alta. La corriente ondulada se elimina y se calienta, lo que no está permitido en muchas condiciones. Aumentar el ciclo de trabajo y cambiar la relación de vueltas del transformador aumentará la inductancia de fuga del transformador y cambiará su rendimiento general. Cuando la energía de la inductancia de fuga alcanza un cierto nivel, puede compensar completamente la baja pérdida causada por el gran ciclo de trabajo. El tubo de conmutación en este momento, no tiene sentido aumentar el ciclo de trabajo, y el tubo de conmutación puede incluso romperse porque el voltaje máximo inverso de la inductancia de fuga es demasiado alto. Debido a la gran inductancia de fuga, la ondulación de salida y otros indicadores electromagnéticos pueden deteriorarse.
Cuando el ciclo de trabajo es pequeño, el valor efectivo de la corriente del tubo de conmutación es alto y el valor efectivo de la corriente primaria del transformador es grande, lo que reduce la eficiencia del convertidor, pero puede mejorar las condiciones de trabajo del capacitor de salida y reducir generación de calor.
Cómo determinar el voltaje reflejado del transformador (es decir, ciclo de trabajo)
Algunos internautas mencionaron la configuración de los parámetros y el análisis del estado de funcionamiento del bucle de retroalimentación de la fuente de alimentación conmutada. Debido a que no era bueno en matemáticas avanzadas cuando estaba en la escuela, casi tomé el examen de recuperación de "Principios de control automático". Todavía tengo miedo de esta materia. Todavía no puedo escribir completamente la función de transferencia de un sistema cerrado. sistema de bucle, y tengo la sensación de que los conceptos de ceros y polos del sistema son muy vagos. Al observar el diagrama de Bode, solo se puede decir de manera aproximada si es divergente o convergente, así que no me atrevo a decir tonterías. sobre la compensación por retroalimentación, pero tengo algunas sugerencias. Si tiene algunas habilidades matemáticas y algo de tiempo de estudio, puede encontrar el libro de texto universitario "Principios de control automático", digerirlo detenidamente y analizarlo de acuerdo con el estado de funcionamiento en función del circuito de fuente de alimentación conmutada real. Definitivamente obtendrás algo. Hay una publicación en el foro "Aprendizaje para aprender el diseño y ajuste del circuito de retroalimentación" donde CMG dio una buena respuesta. Creo que puede usarse como referencia.
A continuación, hablemos del ciclo de trabajo de la fuente de alimentación flyback (me centro en el voltaje reflejado, que es consistente con el ciclo de trabajo. El ciclo de trabajo también está relacionado con el voltaje soportado del selector). interruptor Hay algunas fuentes de alimentación de retorno tempranas. El uso de tubos de conmutación de voltaje relativamente bajo, como 600 V o 650 V, como tubos de conmutación para la fuente de alimentación de entrada de CA de 220 V, puede estar relacionado con el proceso de producción en ese momento. difícil de fabricar, o los tubos de bajo voltaje tienen pérdidas de conducción y características de conmutación más razonables, el voltaje reflejado de dicha línea no puede ser demasiado alto; de lo contrario, para que el tubo del interruptor funcione dentro de un rango seguro, la potencia absorbida por el circuito se perderá también es considerable. La práctica ha demostrado que el voltaje reflejado de los tubos de 600 V no debe ser superior a 100 V, y el voltaje reflejado de los tubos de 650 V no debe ser superior a 120 V. Cuando el valor de voltaje máximo de la inductancia de fuga se fija a 50 V, el tubo todavía tiene un margen de trabajo. de 50V. Hoy en día, debido a la mejora de la tecnología de fabricación de tubos MOS, generalmente las fuentes de alimentación flyback utilizan tubos de conmutación de 700 V o 750 V o incluso de 800-900 V. Para un circuito como este, el voltaje de reflexión del transformador de conmutación se puede aumentar porque tiene una mayor capacidad para soportar sobretensiones. El voltaje de reflexión máximo es 150 V, lo cual es más apropiado y puede lograr un mejor rendimiento general. El chip TOP de PI recomienda el uso de abrazaderas de diodo de supresión de voltaje transitorio para 135 V. Sin embargo, el voltaje reflejado de su placa de evaluación es generalmente inferior a este valor, alrededor de 110 V. Ambos tipos tienen sus propias ventajas y desventajas:
Tipo 1: Desventajas: resistencia de sobretensión débil, ciclo de trabajo pequeño y corriente de pulso primaria grande del transformador. Ventajas: el transformador tiene una pequeña inductancia de fuga, baja radiación electromagnética, alto índice de ondulación, pequeña pérdida en el tubo de conmutación y la eficiencia de conversión no es necesariamente menor que la del segundo tipo.
Categoría 2: Desventajas: la pérdida del tubo de conmutación es mayor, la inductancia de fuga del transformador es mayor y la ondulación es peor. Ventajas: mayor resistencia a la sobretensión, ciclo de trabajo amplio, menor pérdida del transformador y mayor eficiencia.
Existe otro factor determinante para el voltaje reflejado de la fuente de alimentación flyback
El voltaje reflejado de la fuente de alimentación flyback también está relacionado con un parámetro, es decir, el voltaje de salida. Cuanto menor sea el voltaje de salida, menor será la relación de transformación del transformador. Cuanto mayor sea el valor, mayor será la inductancia de fuga del transformador y mayor será el voltaje que resista el tubo del interruptor. El tubo del interruptor puede romperse y el circuito de absorción. consumir más energía, lo que puede causar una falla permanente del dispositivo de alimentación en el circuito de absorción (especialmente circuitos que utilizan diodos de supresión de voltaje transitorio). Se debe tener cuidado en el proceso de optimización del diseño de una fuente de alimentación flyback de baja potencia y salida de bajo voltaje. Existen varios métodos:
1. Utilice un núcleo magnético con un nivel de potencia mayor para reducir la inductancia de fuga. lo que puede mejorar la retroalimentación de bajo voltaje. Puede estimular la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación, reducir las pérdidas, reducir la ondulación de salida y mejorar la tasa de regulación cruzada de las fuentes de alimentación de salida multicanal. Generalmente es común en fuentes de alimentación conmutadas. electrodomésticos, como reproductores de discos ópticos, decodificadores DVB, etc.
2. Si las condiciones no permiten agrandar el núcleo magnético, la única opción es reducir el voltaje reflejado y reducir el ciclo de trabajo. Reducir el voltaje reflejado puede reducir la inductancia de fuga pero puede reducir la eficiencia de conversión de energía. Los dos son contradictorios. Debe haber un proceso de reemplazo para encontrar un punto adecuado durante el experimento de reemplazo del transformador, se puede detectar el lado primario del transformador. Invierta el voltaje máximo, intente reducir el ancho y la amplitud del pulso de voltaje máximo inverso, lo que puede aumentar el margen de seguridad operativa del convertidor. Generalmente, el voltaje reflejado es más adecuado cuando es de 110V.
3. Mejorar el acoplamiento, reducir las pérdidas y adoptar nuevas tecnologías y procesos de bobinado. Para cumplir con las normas de seguridad, el transformador tomará medidas de aislamiento entre el lado primario y el lado secundario, como acolchado con aislante. cinta adhesiva y añadiendo terminales aislados.
Estos afectarán el rendimiento de la inductancia de fuga del transformador. En la producción real, el devanado primario se puede utilizar para envolver el devanado secundario. O el secundario se enrolla con cable de triple aislamiento, eliminando el aislamiento entre el primario y el secundario, lo que puede mejorar el acoplamiento, o incluso enrollarse con una lámina ancha de cobre.
En este artículo, la salida de bajo voltaje se refiere a una salida menor o igual a 5 V. Para este tipo de fuente de alimentación de pequeña potencia, mi experiencia es que si la potencia de salida es superior a 20 W, la directa. El tipo se puede utilizar para obtener el mejor rendimiento de costos. Por supuesto, esto no es absolutamente correcto, tiene algo que ver con los hábitos personales y el entorno de la aplicación.
El núcleo magnético del transformador de potencia flyback funciona en un estado de magnetización unidireccional, por lo que el circuito magnético necesita un espacio de aire, similar a un inductor de CC pulsante. Parte del circuito magnético se acopla a través del entrehierro. El principio por el que se abre el entrehierro es el siguiente: dado que la ferrita de potencia también tiene una curva característica de funcionamiento aproximadamente rectangular (bucle de histéresis), el eje Y de la curva característica de funcionamiento representa la intensidad de inducción magnética (B). El proceso es generalmente El punto de saturación está por encima de 400 mT. Generalmente, este valor debe ser de 200-300 mT en el diseño. El eje X representa la intensidad del campo magnético (H). Abrir un espacio de aire en el circuito magnético equivale a inclinar el bucle de histéresis del imán hacia el eje X. Bajo la misma intensidad de inducción magnética, puede soportar una corriente de magnetización mayor, lo que equivale a que el núcleo magnético almacene más energía. se corta en el tubo de conmutación Cuando se descarga al circuito de carga a través del lado secundario del transformador, el espacio de aire en el núcleo de potencia de retorno tiene dos funciones. Una es transferir más energía y la otra es evitar que el núcleo entre en saturación.
El transformador de la fuente de alimentación flyback funciona en un estado de magnetización unidireccional. No solo transfiere energía a través del acoplamiento magnético, sino que también desempeña las múltiples funciones de entrada de conversión de voltaje y aislamiento de salida. Por lo tanto, el manejo del entrehierro debe ser muy cuidadoso. Si el entrehierro es demasiado grande, la inductancia de fuga aumentará, la pérdida por histéresis aumentará y la pérdida de hierro y cobre aumentará, lo que afectará el rendimiento general de. la fuente de alimentación. Un espacio de aire demasiado pequeño puede saturar el núcleo del transformador y dañar la fuente de alimentación.
Los llamados modos continuo e intermitente de suministro de energía flyback se refieren al estado de trabajo del transformador. En el estado de carga completa, el transformador funciona en el modo de trabajo de transferencia de energía completa o transferencia incompleta. Generalmente, el diseño debe basarse en el entorno de trabajo. Las fuentes de alimentación de retorno convencionales deben funcionar en modo continuo, de modo que las pérdidas de los tubos y circuitos de conmutación sean relativamente pequeñas y se pueda reducir la tensión de trabajo de los condensadores de entrada y salida. , hay algunas excepciones. Es necesario señalar aquí: debido a las características de la fuente de alimentación flyback, es más adecuado diseñarla como una fuente de alimentación de alto voltaje, y los transformadores de potencia de alto voltaje generalmente funcionan en modo intermitente. -La salida de la fuente de alimentación de voltaje requiere el uso de diodos rectificadores de alto voltaje. Debido a las características del proceso de fabricación, los diodos de alto voltaje inverso tienen un tiempo de recuperación inversa prolongado y baja velocidad. En el estado de corriente continua, el diodo se recupera cuando hay polarización directa. La pérdida de energía durante la recuperación inversa es muy grande. propicio para el rendimiento del convertidor, la mejora al menos reducirá la eficiencia de conversión, provocará que el tubo rectificador se caliente gravemente y, en el peor de los casos, incluso quemará el tubo rectificador. Dado que en modo discontinuo el diodo tiene polarización inversa con polarización cero, la pérdida se puede reducir a un nivel relativamente bajo. Por lo tanto, la fuente de alimentación de alto voltaje funciona en modo intermitente y la frecuencia de funcionamiento no puede ser demasiado alta. También existe un tipo de fuente de alimentación flyback que funciona en un estado crítico. Generalmente, este tipo de fuente de alimentación funciona en modo de modulación de frecuencia, o modo dual de modulación de frecuencia y modulación de ancho. Algunas fuentes de alimentación autoexcitadas (RCC) de bajo costo. A menudo se utiliza esta forma para garantizar la estabilidad de la salida, la frecuencia de funcionamiento del transformador cambia con la corriente de salida o el voltaje de entrada. Cuando está cerca de la carga completa, el transformador siempre permanece entre continuo e intermitente. Adecuado para salidas de baja potencia; de lo contrario, las características de compatibilidad electromagnética serán un dolor de cabeza.
El transformador de fuente de alimentación conmutada de retorno debe funcionar en modo continuo, lo que requiere una inductancia de devanado relativamente grande. Por supuesto, existe un cierto grado de continuidad que puede requerir una continuidad absoluta. una gran cantidad de inductancia del devanado. El núcleo magnético, la gran cantidad de vueltas de la bobina y la gran inductancia de fuga y la capacitancia distribuida pueden causar más daño que bien. Entonces, ¿cómo determinar este parámetro? Después de muchas prácticas y análisis de diseños de pares, creo que cuando se ingresa el voltaje nominal, es más apropiado que la salida alcance el 50% ~ 60% para que el transformador pase del estado intermitente al continuo. . O en el estado de voltaje de entrada más alto, a plena carga de salida, el transformador puede pasar al estado continuo.