Flyback bihurgailu

Flyback bihurgailua da harila banandurik eta transformadore bihurtuta duen Buck-Boost bihurgailua. Isolamendu galvanikodun AC/DC eta DC/DC transformazioetan erabiltzen da edozein input eta output artean. Honela potentzial-diferentzia erlazioak isolamendu abantaila gehigarri batekin egiten dira. Zirkuitua eroaten dagoenean, adibidez plasma-lanpara edo tentsio-biderkatzailea, boost bihurgailuko diodo artezgailua baztertzen dugunean lortzen dugun gailuari Flyback transformadore deritzo.

Egitura eta funtzionamendua

2. irudia: Martxan dagoen flyback bihurgailu baten bi konfigurazioak: Egoera aktiboan, energia sarrerako tentsio-iturritik transformadorera transferitzen da (irteera-kondentsadoreak energia hornitzen dio irteera-kargari). Desaktibatuta dagoen egoeran, energia transformadoretik irteera-kargara (eta irteera-kondentsadorera) transferitzen da.

Flyback bihurgailu baten eskema ikus daiteke 1. irudian. Buck-boost bihurgailu^[1] baten baliokidea da, transformadore bat osatzeko harila zatituta duena. Ondorioz, bi bihurgailuen funtzionamendu-printzipioa oso antzekoa da:

Etengailua itxita dagoenean (2. irudian on-state) transformadorearen primarioa zuzenean lotzen da sarrerako tentsio-iturrira. Transformadorearen primarioko korrontea eta fluxu magnetikoa handitu egiten dira, transformadorean energia metatuz. Sekundarioko harilean eragindako tentsioa negatiboa da, beraz, diodoak polaritate negatiboa du (etenduran dago). Irteerako kondentsadoreak energia ematen dio irteerako kargari.
Etengailua irekitzean (2. irudian off-state), primarioko korronte eta fluxu magnetikoak murriztu egiten dira. Sekundarioko tentsioa positiboa da, diodoa eroaten dagoelarik, transformadoretik korrontea eroaten utziz. Transformadorearen nukleoaren energiak kondentsadorea kargatzen du eta karga hornitzen du.

Transformadorean energia biltegiratzeak bihurgailuaren irteerara transferitu aurretik, aukera ematen dio topologiari zirkuitu gehigarri gutxi batzuekin irteera anitzak erraz sortzeko, nahiz eta irteerako tentsioek transformazio-erlazioarekin bat egin behar duten. Kontroleko errail bat ere behar da, kargatu egin behar dena kontrolik gabeko errailetan kargatu baino lehen, hau da, PWMa ireki eta transformadorea behar adina energiaz hornitu.

Eragiketak

Flyback bihurgailua potentzia isolatuko bihurgailua da. Bi kontrol-eskema nagusiak tentsio-modu kontrola eta korronte-modu kontrola dira. Kasu gehienetan, korronte moduaren kontrola nagusi izan behar da egonkortasunerako funtzionamenduan zehar. Bi moduek irteerako tentsioarekin lotutako seinale bat behar dute. Tentsio hori sortzeko hiru modu bereizi ditzakegu:

Sekundarioko zirkuituan fotoakoplagailu bat erabili kontroladoreari seinale bat bidaltzeko.
Bildu harilkatu bereizi bat bobinan eta diseinuaren erregulazio gurutzatuan oinarritu.
Deskargan zehar, primarioko tentsioaren anplitudea erakutsi, DC tentsio primarioari erreferentzia eginez.

Lehenengo teknika, fotoakoplagailu bat inplikatzen duena, tentsio estua eta korronte erregulazioa lortzeko erabili da; bigarren hurbilketa, berriz, kostuarekiko sentikorrak diren aplikazioetarako garatu da, non irteera ez den hain ondo kontrolatu behar, baina osagai asko, fotoakoplagailua barne, diseinu orokorretik kendu daitezke. Era berean, fidagarritasuna kritikoa den aplikazioetan fotoakoplagailuak kaltegarriak izan daitezke sistemaren MTBFrako (Media Time Between Failure). Hirugarren teknika, primarioko sentipena, lehen teknika bezain zehatza eta bigarrena baino merkeagoa izan daiteke; hala ere, karga minimo bat behar du, deskarga-prozesua gelditu ez dadin. Honela, 1:N sekundarioko tentsioa primarioko harilkatuan probatzeko aukera eduki daiteke (Tdischarge garaian, 3. irudian bezala).

Primarioko sentsore-teknologia aldaketa bati esker irteerako tentsio eta korrontea erregulatzen dira, uhin-formak monitorizatzen ICa elikatzeko erabiltzen den harilkatu osagarrian. Honek tentsioaren eta korrontearen erregulazioaren zehaztasuna hobetuko du. Primarioko harilkatu osagarria sekundarioko deskarga fase berean erabiltzen da, baina tentsio artezketa bat eraikitzen du normalean DC primarioko DCarekin lotuta, eta horregatik hartzen da primarioan.

3. irudia: Uhin-forma, "inflexio-puntua" erakusten duena, oinarrizko aldea detektatzeko teknikak erabiliz.

Lehen, Flybackaren uhin-forma osoan zehar neurketa bat egiten zen, errorea eragiten zuena. Bestalde, ukondo-puntuan (sekundarioko korrontea zero denean, ikus 3. irudia) sekundarioko aldean neurketa zehatzagoak egiteko aukera ematen du. Topologia hau eraztuneko talka-bihurgailuak (ingelesezko RCC) ordezkatzen ari da telefono mugikorren kargagailuak bezalako aplikazioetan.

Lan-baldintza oztopoak

Modu jarraituak desabantaila hauek ditu, bihurgailuaren kontrola zailtzen dutenak:

Tentsio-feedback begiztak banda zabalera txikiagoa behar du.
Korronte-kontrol moduan erabilitako korronte-feedback begiztak malda konpentsatzea eskatzen du lan-zikloa % 50etik gorakoa denean.
Potentzia-etengailuak korronte-fluxu positibo batekin pizten dira orain, eta horrek esan nahi du, itzaltze-abiaduraz gain, etengailuaren pizte-abiadura ere garrantzitsua dela kommutazio-elementuaren eraginkortasunerako eta hondar-beroa murrizteko. Active Clamp Flyback^[2] teknologiak muga hori arintzea ahalbidetzen du.

Modu etenak honako desabantaila hauek ditu, bihurgailuaren eraginkortasuna mugatzen dutenak:

Korronte-punta eta RMS altuak diseinuan.
Ihes-fluxu handiak induktorean.

Aplikazioak

Kontsumo txikiko elikadura-iturri kommutatuak (telefono mugikorraren kargagailua, ordenagailuko erreserba-elikadura-iturria).
Kostu txikiko irteera anitzeko elikadura-iturriak (adibidez, ordenagailuetako iturri nagusiak < 250 W ).^[3]
CRTrako goi-tentsioko elikadura telebista eta monitoreetan (flyback bihurgailua desbideratze horizontaleko eragingailuarekin konbinatzen da askotan).
Goi-tentsioa sortzeko (adibidez, xenonezko flash-lanparetarako, laserretarako, kopiagailuetarako, etab.).
Ate-kontrolatzaile isolatua.

Erreferentziak

Billings, Keith (1999), Switchmode Power Supply Handbook (Bigarren edizioa), McGraw-Hill, ISBN 0-07-006719-8

↑ (Ingelesez) The Flyback Converter - Lecture notes - ECEN4517. Boulder, Coloradoko Unibertsitatea.
↑ (Ingelesez) siladmin. (2021-05-11). What is Active Clamp Flyback (ACF)? | Silanna Semiconductor. (Noiz kontsultatua: 2022-12-06).
↑ Erickson, Robert W.. (2001). Fundamentals of power electronics. (2nd ed. argitaraldia) Kluwer Academic ISBN 0-7923-7270-0. PMC 45270412. (Noiz kontsultatua: 2022-12-06).

Ikus, gainera

Kanpo estekak

Flybacka. Printzipioak, funtzionamendua eta egiaztapena.

Datuak: Q1293595
Multimedia: Flyback converters / Q1293595

[1] (Ingelesez) The Flyback Converter - Lecture notes - ECEN4517. Boulder, Coloradoko Unibertsitatea.

[2] (Ingelesez) siladmin. (2021-05-11). What is Active Clamp Flyback (ACF)? | Silanna Semiconductor. (Noiz kontsultatua: 2022-12-06).

[3] Erickson, Robert W.. (2001). Fundamentals of power electronics. (2nd ed. argitaraldia) Kluwer Academic ISBN 0-7923-7270-0. PMC 45270412. (Noiz kontsultatua: 2022-12-06).

[1]

[2]

[3]