कैसे एक फ्लाईबैक कनवर्टर डिजाइन करने के लिए - व्यापक ट्यूटोरियल

एक फ्लाईबैक कॉन्फ़िगरेशन मुख्य रूप से एसएमपीएस एप्लिकेशन डिज़ाइनों में पसंदीदा टोपोलॉजी है क्योंकि यह इनपुट मेन एसी से आउटपुट डीसी के पूर्ण अलगाव की गारंटी देता है। अन्य विशेषताओं में कम विनिर्माण लागत, सरल डिजाइन और सरल कार्यान्वयन शामिल हैं। फ्लाईबैक कन्वर्टर्स के कम वर्तमान डीसीएम संस्करण जिसमें 50 वाट से कम आउटपुट विनिर्देश शामिल हैं, बड़े उच्च वर्तमान समकक्षों की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

आइए निम्नलिखित पैराग्राफ के माध्यम से विस्तृत विवरण के साथ विवरण जानें:

ऑफ लाइन फिक्स्ड फ्रीक्वेंसी डीसीएम फ्लाईबैक कन्वर्टर के लिए व्यापक डिजाइन गाइड

संचालन के फ्लाईबैक मोड: डीसीएम और सीसीएम

नीचे हम एक फ्लाईबैक कनवर्टर के मौलिक योजनाबद्ध डिजाइन को देखते हैं। इस डिजाइन में मुख्य खंड ट्रांसफार्मर हैं, प्राथमिक तरफ स्विचिंग पावर मस्जिद Q1, द्वितीयक पक्ष 1, 1 पर पुल रेक्टिफायर चौरसाई के लिए फिल्टर संधारित्र D1 से आउटपुट और एक PWM कंट्रोलर स्टेज जो कि IC नियंत्रित सर्किट हो सकता है।

इस प्रकार के फ्लाईबैक डिज़ाइन में MOSFET T1 को कैसे कॉन्फ़िगर किया गया है, इसके आधार पर ऑपरेशन का CCM (निरंतर चालन मोड) या DCM (डिसकंटेंट कंडक्शन मोड) हो सकता है।

मूल रूप से, DCM मोड में हमारे पास ट्रांसफॉर्मर प्राइमरी में स्टोर की गई पूरी इलेक्ट्रिकल एनर्जी होती है, जिसे हर बार सेकंडरी साइड में ट्रांसफर किया जाता है। MOSFET को उसके स्विचिंग साइकल (जिसे फ्लाईबैक पीरियड भी कहा जाता है) के दौरान ऑफ किया जाता है, जिससे प्राइमरी साइड करंट जीरो पोटेंशियल तक पहुंच जाता है। इससे पहले कि T1 अपने अगले स्विचिंग चक्र में फिर से चालू करने में सक्षम हो।

CCM मोड में, प्राथमिक में संग्रहीत विद्युत ऊर्जा को पूरी तरह से हस्तांतरित या माध्यमिक में प्रेरित होने का अवसर नहीं मिलता है।

ऐसा इसलिए है, क्योंकि ट्रांसफार्मर से लोड होने से पहले पूर्ण स्विचिंग ऊर्जा को स्थानांतरित करने से पहले पीडब्लूएम नियंत्रक से बाद की स्विचिंग दालों में से प्रत्येक टी 1 चालू करता है। इसका तात्पर्य है कि प्रत्येक स्विचिंग चक्र के दौरान फ्लाईबैक करंट (ILPK और ISEC) को कभी भी शून्य क्षमता तक पहुँचने की अनुमति नहीं है।

हम ट्रांसफार्मर के प्राथमिक और द्वितीयक खंड में वर्तमान तरंग पैटर्न के माध्यम से निम्नलिखित आरेख में ऑपरेशन के दो तरीकों के बीच अंतर को देख सकते हैं।

DCM और CCM मोड दोनों के अपने विशिष्ट फायदे हैं, जिन्हें निम्न तालिका से सीखा जा सकता है:

CCM की तुलना में, DCM मोड सर्किट ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक पक्ष में इष्टतम शक्ति सुनिश्चित करने के लिए पीक करेंट के अधिक से अधिक स्तरों की मांग करता है। यह बदले में प्राथमिक पक्ष को उच्च आरएमएस वर्तमान में रेटेड करने की मांग करता है, जिसका अर्थ है कि MOSFET को निर्दिष्ट उच्च श्रेणी में मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।

ऐसे मामलों में जहां डिज़ाइन को सीमित वर्तमान इनपुट और घटकों के साथ बनाया जाना आवश्यक होता है, तो आमतौर पर CCM मोड फ़ाइबैक का चयन किया जाता है, जिससे डिज़ाइन अपेक्षाकृत छोटे फ़िल्टर कैपेसिटर, और MOSFET और ट्रांसफॉर्मर पर कम चालन हानि) को नियोजित कर सकता है।

CCM उन स्थितियों के लिए अनुकूल हो जाता है जहां इनपुट वोल्टेज कम होता है, जबकि करंट अधिक होता है (6 एम्पीयर से अधिक), ऐसे डिजाइन जिन्हें ओवर के साथ काम करने के लिए रेट किया जा सकता है 50 वाट बिजली 5V पर आउटपुट को छोड़कर जिसमें वाट क्षमता 50 वाट से कम हो सकती है।

ऊपर की छवि फ्लाईबैक मोड्स के प्राथमिक पक्ष और उनके त्रिकोणीय और ट्रेपोजॉइडल तरंगों के बीच संबंधित संबंध को इंगित करती है।

त्रिकोणीय तरंग पर IA न्यूनतम आरंभीकरण बिंदु को इंगित करता है जिसे MOSFET के स्विच ऑन की शुरुआत में शून्य के रूप में देखा जा सकता है, और प्राथमिक घुमाव में एक उच्च वर्तमान शिखर स्तर भी बना रहता है। ट्रांसफार्मर उस समय तक जब तक MOSFET को चालू नहीं किया जाता है, संचालन के CCM मोड के दौरान।

आईबी को वर्तमान परिमाण के अंतिम बिंदु के रूप में माना जा सकता है जबकि MOSFET स्विच चालू है (टन अंतराल)।

सामान्यीकृत वर्तमान मान IRMS को Y अक्ष पर K फ़ैक्टर (IA / IB) के कार्य के रूप में देखा जा सकता है।

इसका उपयोग गुणक के रूप में किया जा सकता है जब भी एक ऊपरी ऊपरी तरंग में होने वाले एक ट्रेपोजॉइडल तरंग के संदर्भ में प्रतिरोधक नुकसान की गणना तरंग आकृतियों की संख्या के लिए की जानी चाहिए।

यह ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के अतिरिक्त अपरिवर्तनीय डीसी चालन के नुकसान और वर्तमान तरंग फ़ंक्शन के रूप में ट्रांजिस्टर या डायोड को भी दर्शाता है। इन सलाहो का उपयोग करते हुए डिज़ाइनर ऐसे अच्छी तरह से गणना किए गए कनवर्टर डिजाइन के साथ 10 से 15% चालन के नुकसान को रोकने में सक्षम होगा।

उच्च आरएमएस धाराओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए अनुप्रयोगों के लिए उपरोक्त मानदंड पर विचार करना महत्वपूर्ण हो सकता है, और प्रमुख विशेषताओं के रूप में एक इष्टतम दक्षता की मांग कर सकते हैं।

तांबे के अतिरिक्त नुकसान को खत्म करना संभव हो सकता है, हालांकि यह एक दुर्जेय की मांग कर सकता है मुख्य आकार उन परिस्थितियों के विपरीत, जहां केवल मुख्य विनिर्देश महत्वपूर्ण हो जाते हैं, आवश्यक बड़ी घुमावदार खिड़की क्षेत्र को समायोजित करने के लिए।

जैसा कि हम अब तक समझ चुके हैं, ऑपरेशन का एक डीसीएम मोड कम आकार के ट्रांसफार्मर के उपयोग को सक्षम करता है, अधिक क्षणिक प्रतिक्रिया रखता है और न्यूनतम स्विचिंग नुकसान के साथ काम करता है।

इसलिए यह मोड अपेक्षाकृत कम एम्पीयर आवश्यकताओं के साथ उच्च आउटपुट वोल्टेज के लिए निर्दिष्ट फ्लाईबैक सर्किट के लिए अत्यधिक अनुशंसित है।

हालाँकि DCM के साथ-साथ CCM मोड के साथ काम करने के लिए एक फ्लाईबैक कन्वर्टर डिज़ाइन करना संभव हो सकता है, लेकिन एक बात याद रखनी चाहिए कि DCM से CCM मोड में संक्रमण के दौरान, यह शिफ्टिंग फ़ंक्शन 2-पोल ऑपरेशन में बदल जाता है, जो निम्न को जन्म देता है कनवर्टर के लिए प्रतिबाधा।

यह स्थिति अतिरिक्त डिजाइन रणनीतियों को शामिल करने के लिए आवश्यक बनाती है, जिसमें आंतरिक लूप सिस्टम के संबंध में विभिन्न लूप (प्रतिक्रिया) और ढलान क्षतिपूर्ति शामिल है। व्यावहारिक रूप से इसका तात्पर्य यह है कि हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि कनवर्टर मुख्य रूप से CCM मोड के लिए डिज़ाइन किया गया है, फिर भी DCM मोड के साथ काम करने में सक्षम है जब हल्का भार आउटपुट पर उपयोग किया जाता है।

यह जानना दिलचस्प हो सकता है कि उन्नत ट्रांसफार्मर मॉडल का उपयोग करके, क्लीनर और लाइटर लोड विनियमन के माध्यम से CCM कनवर्टर को बढ़ाना संभव हो सकता है, साथ ही साथ एक कदम-अंतराल-ट्रांसफार्मर के माध्यम से लोड की एक विस्तृत श्रृंखला पर उच्च क्रॉस विनियमन भी हो सकता है।

ऐसे मामलों में प्रारंभ में उच्च अधिष्ठापन को प्रेरित करने के लिए एक इंसुलेशन टेप या पेपर जैसे बाहरी तत्व को सम्मिलित करके एक छोटा कोर गैप लागू किया जाता है, और लाइटर लोड के साथ सीसीएम ऑपरेशन को भी सक्षम किया जाता है। हम इस बारे में विस्तार से कुछ और समय पर चर्चा करेंगे।

ऐसी बहुमुखी डीसीएम मोड विशेषताओं के होने पर, कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि यह लोकप्रिय विकल्प बन जाता है जब भी एक परेशानी मुक्त, कुशल और कम शक्ति वाले एसएमपीएस को डिजाइन करने की आवश्यकता होती है।

निम्नलिखित में हम एक डीसीएम मोड फ्लाईबैक कनवर्टर को डिज़ाइन करने के तरीके के बारे में कदम से कदम निर्देश सीखेंगे।

DCM फ्लाईबैक डिज़ाइन समीकरण और अनुक्रमिक निर्णय आवश्यकताएँ

चरण 1:
अपनी डिजाइन आवश्यकताओं का आकलन और अनुमान लगाएं। सब SMPS डिजाइन सिस्टम विनिर्देशों का आकलन और निर्धारण करके शुरू करना चाहिए। आपको निम्नलिखित मापदंडों को परिभाषित और आवंटित करना होगा:

हम जानते हैं कि दक्षता पैरामीटर महत्वपूर्ण है जिसे पहले तय करने की आवश्यकता है, इसके बारे में सबसे आसान तरीका लगभग 75% से 80% का लक्ष्य निर्धारित करना है, भले ही आपका डिज़ाइन कम लागत वाला डिज़ाइन हो। स्विचिंग आवृत्ति के रूप में चिह्नित

ट्रांसफार्मर के आकार और स्विचिंग के कारण होने वाले नुकसान और ईएमआई प्राप्त करते समय आमतौर पर एफडब्ल्यूएस से समझौता करना पड़ता है। इसका मतलब है कि किसी को स्विचिंग आवृत्ति पर कम से कम 150kHz पर निर्णय लेने की आवश्यकता हो सकती है। आमतौर पर इसे 50kHz और 100kHz रेंज के बीच चुना जा सकता है।

इसके अलावा, यदि डिजाइन के लिए एक से अधिक आउटपुट शामिल किए जाने की आवश्यकता होती है, तो अधिकतम बिजली मूल्य पाउट को दो आउटपुट के संयुक्त मूल्य के रूप में समायोजित करने की आवश्यकता होगी।

आपको यह जानना दिलचस्प लग सकता है कि हाल के समय तक सबसे लोकप्रिय पारंपरिक एसएमपीएस डिज़ाइनों में मस्जिद और ए का इस्तेमाल होता था PWM स्विचिंग कंट्रोलर दो अलग-अलग अलग चरणों के रूप में, एक पीसीबी लेआउट पर एक साथ एकीकृत, लेकिन आजकल आधुनिक एसएमपीएस इकाइयों में इन दो चरणों को एक पैकेज के अंदर एम्बेडेड और एकल आईसी के रूप में निर्मित किया जा सकता है।

मुख्य रूप से, फ़्लाईबैक एसएमपीएस कनवर्टर को डिज़ाइन करते समय जिन मापदंडों पर विचार किया जाता है, वे हैं 1) एप्लीकेशन या लोड स्पेसिफिकेशन, 2) कॉस्ट 3) स्टैंडबाय पावर, और 4) अतिरिक्त सुरक्षा सुविधाएँ।

जब एम्बेडेड आईसी का उपयोग किया जाता है, तो आमतौर पर चीजें बहुत आसान हो जाती हैं, क्योंकि इसमें केवल ट्रांसफॉर्मर और कुछ बाहरी निष्क्रिय घटक की आवश्यकता होती है, जो एक इष्टतम फ्लाईबैक कनवर्टर को डिजाइन करने के लिए गणना की जाती है।

आइए, एक आकर्षक SMPS को डिज़ाइन करने के लिए शामिल गणनाओं के बारे में विवरण प्राप्त करें।

इनपुट कैपेसिटर सिने और इनपुट डीसी वोल्टेज रेंज की गणना

इनपुट वोल्टेज और बिजली विशिष्टताओं के आधार पर, Cin को चुनने के लिए मानक नियम जिसे DC लिंक कैपेसिटर के रूप में भी जाना जाता है, को निम्न स्पष्टीकरण से सीखा जा सकता है:

ऑपरेशन की एक विस्तृत श्रृंखला सुनिश्चित करने के लिए, डीसी लिंक कैपेसिटर के लिए प्रति वाट या उच्चतर मूल्य वाला 2uF चुना जा सकता है, जो आपको इस घटक के लिए एक अच्छी गुणवत्ता सीमा प्रदान करने में सक्षम करेगा।

इसके बाद, न्यूनतम डीसी इनपुट वोल्टेज को निर्धारित करना आवश्यक हो सकता है जिसे हल करके प्राप्त किया जा सकता है:

जहां डिस्चार्ज डीसी लिंक कैपेसिटर का कर्तव्य अनुपात बन जाता है, जो लगभग 0.2 हो सकता है

ऊपर दिए गए आंकड़े में हम डीसी लिंक कैपेसिटर वोल्टेज की कल्पना कर सकते हैं। जैसा कि दिखाया गया है, इनपुट वोल्टेज अधिकतम आउटपुट पावर और न्यूनतम इनपुट एसी वोल्टेज के दौरान उत्पन्न होती है, जबकि अधिकतम डीसी इनपुट वोल्टेज न्यूनतम इनपुट पावर (लोड की अनुपस्थिति) और अधिकतम इनपुट एसी वोल्टेज के दौरान उत्पन्न होती है।

बिना लोड की स्थिति के दौरान, हम एक अधिकतम डीसी इनपुट वोल्टेज देख सकते हैं, जिसके दौरान संधारित्र एसी इनपुट वोल्टेज के चरम स्तर पर चार्ज करता है, और ये मान निम्न समीकरण के साथ व्यक्त किए जा सकते हैं:

चरण 3:

फ्लाईबैक प्रेरित वोल्टेज वीआर का मूल्यांकन, और मोसफेट वीडीएस पर अधिकतम वोल्टेज का तनाव। फ्लाईबैक प्रेरित वोल्टेज वीआर को ट्रांसफार्मर के प्राथमिक तरफ से प्रेरित वोल्टेज के रूप में समझा जा सकता है जब मस्जिद Q1 स्विच ऑफ स्थिति में है।

बदले में उपरोक्त कार्य मस्जिद की अधिकतम VDS रेटिंग को प्रभावित करता है, जिसकी पुष्टि निम्नलिखित समीकरण को हल करके की जा सकती है:

जहां, Vspike ट्रांसफार्मर लीकेज इंडक्शन के कारण उत्पन्न वोल्टेज स्पाइक है।

शुरुआत करने के लिए, VDSmax से 30% Vspike लिया जा सकता है।

निम्न सूची बताती है कि 650V से 800V रेटेड MOSFET के लिए कितना परावर्तित वोल्टेज या प्रेरित वोल्टेज की सिफारिश की जा सकती है, और एक अपेक्षित विशाल इनपुट वोल्टेज रेंज के लिए 100V से कम प्रारंभिक सीमा मान वीआर है।

सही वीआर चुनना माध्यमिक रेक्टिफायर पर वोल्टेज तनाव के स्तर और प्राथमिक साइड मॉस्फ़ेट विनिर्देशों के बीच एक सौदा हो सकता है।

अगर वीआर को एक बढ़े हुए अनुपात के माध्यम से बहुत अधिक चुना जाता है, तो एक बड़ा VDSmax को जन्म देगा, लेकिन माध्यमिक पक्ष डायोड पर वोल्टेज तनाव का एक निम्न स्तर।

और अगर वीआर को एक छोटे से मोड़ अनुपात के माध्यम से बहुत छोटा चुना जाता है, तो VDSmax छोटा हो जाएगा, लेकिन माध्यमिक डायोड पर तनाव के स्तर में वृद्धि होगी।

एक बड़ा प्राथमिक पक्ष VDSmax माध्यमिक पक्ष डायोड पर न केवल तनाव के स्तर को कम करने और प्राथमिक वर्तमान में कमी का आश्वासन देगा, बल्कि लागत प्रभावी डिजाइन को भी लागू करने की अनुमति देगा।

डीसीएम मोड के साथ फ्लाईबैक

Vreflected और Vinmin के आधार पर Dmax की गणना कैसे करें

VDCmin के उदाहरणों पर एक अधिकतम कर्तव्य चक्र की उम्मीद की जा सकती है। इस स्थिति के लिए हम DCM और CCM की सीमा के साथ ट्रांसफार्मर को डिजाइन कर सकते हैं। इस मामले में कर्तव्य चक्र इस प्रकार प्रस्तुत किया जा सकता है:

चरण 4:

प्राथमिक प्रेरण वर्तमान की गणना कैसे करें

इस चरण में हम प्राथमिक अधिष्ठापन और प्राथमिक शिखर वर्तमान की गणना करेंगे।

प्राथमिक शिखर वर्तमान की पहचान करने के लिए निम्नलिखित सूत्र का उपयोग किया जा सकता है:

एक बार उपरोक्त प्राप्त होने के बाद हम आगे बढ़ सकते हैं और अधिकतम ड्यूटी चक्र की सीमाओं के भीतर निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके प्राथमिक अधिष्ठापन की गणना कर सकते हैं।

फ्लाईबैक के बारे में ध्यान रखा जाना चाहिए, किसी भी अतिरिक्त लोडिंग स्थिति के कारण यह CCM मोड में नहीं जाना चाहिए, और इसके लिए समीकरण # 5 में Poutmax की गणना करते समय अधिकतम बिजली विनिर्देश पर विचार किया जाना चाहिए। उल्लिखित स्थिति लप्रिमैक्स मान पर बढ़ जाने की स्थिति में भी हो सकती है, इसलिए इन पर ध्यान दें।

चरण 5 :

इष्टतम कोर ग्रेड और आकार का चयन कैसे करें:

यदि आप पहली बार फ्लाईबैक डिजाइन कर रहे हैं तो सही कोर स्पेसिफिकेशन और संरचना का चयन करते समय यह काफी चौकाने वाला लग सकता है। चूंकि इसमें विचार किए जाने वाले महत्वपूर्ण कारक और चर शामिल हो सकते हैं। इनमें से कुछ जो महत्वपूर्ण हो सकते हैं वे हैं कोर ज्यामिति (जैसे ईई कोर / आरएम कोर / पीक्यू कोर इत्यादि), मुख्य आयाम (जैसे। ईई 19, आरएम 8 पीक्यू 20 आदि), और कोर सामग्री (जैसे ।.3 सी 96) टीपी 4, 3 एफ 3। आदि)।

यदि आप ऊपर दिए गए चश्मे के साथ आगे बढ़ना चाहते हैं, तो इस समस्या का मुकाबला करने का एक प्रभावी तरीका एक संदर्भ हो सकता है मानक कोर चयन गाइड कोर निर्माता द्वारा, या आप निम्न तालिका की सहायता भी ले सकते हैं जो आउटपुट पावर के संदर्भ में, 65kHz DCM फ्लाईबैक को डिज़ाइन करते समय आपको लगभग मानक कोर आयाम देती है।

एक बार जब आप कोर आकार के चयन के साथ हो जाते हैं, तो सही बॉबिन का चयन करने का समय है, जिसे कोर डेटशीट के अनुसार हासिल किया जा सकता है। बोबिन के अतिरिक्त गुण जैसे पिन की संख्या, पीसीबी माउंट या एसएमडी, क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर स्थिति इन सभी को भी पसंदीदा डिज़ाइन के रूप में माना जा सकता है।

कोर सामग्री भी महत्वपूर्ण है और आवृत्ति, चुंबकीय प्रवाह घनत्व और कोर नुकसान के आधार पर चुना जाना चाहिए।

शुरू करने के लिए आप 3F3, 3C96, या TP4A नाम के साथ वेरिएंट की कोशिश कर सकते हैं, याद रखें कि उपलब्ध कोर सामग्री के नाम विशेष निर्माण के आधार पर समान प्रकार के लिए भिन्न हो सकते हैं।

न्यूनतम प्राथमिक मोड़ या घुमावदार गणना कैसे करें

जहां शब्द बमैक्स ऑपरेटिंग अधिकतम फ्लक्स घनत्व को दर्शाता है, Lpri आपको प्राथमिक इंडक्शन के बारे में बताता है, इप्री प्राथमिक शिखर वर्तमान बन जाता है, जबकि Ae चयनित कोर प्रकार के क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र की पहचान करता है।

यह याद रखना चाहिए कि Bmax को कभी भी संतृप्त प्रवाह घनत्व (Bsat) से अधिक नहीं होने देना चाहिए जैसा कि कोर सामग्री के डेटशीट में निर्दिष्ट है। आप सामग्री के प्रकार और तापमान जैसे विनिर्देशों के आधार पर फेरस कोर के लिए Bsat में मामूली रूपांतर पा सकते हैं, हालांकि इनमें से अधिकांश का मूल्य 400mT के पास होगा।

यदि आपको कोई विस्तृत संदर्भ डेटा नहीं मिलता है, तो आप 300mT के Bmax के साथ जा सकते हैं। यद्यपि उच्च Bmax का चयन प्राथमिक मोड़ और कम चालन की संख्या को कम करने में मदद कर सकता है, कोर हानि में काफी वृद्धि हो सकती है। इन मापदंडों के मूल्यों के बीच अनुकूलन करने की कोशिश करें, जैसे कि मुख्य नुकसान और तांबे की हानि दोनों स्वीकार्य सीमा के भीतर रखी गई हैं।

चरण 6:

मुख्य माध्यमिक आउटपुट (एनएस) और विविध सहायक आउटपुट (Naux) के लिए घुमावों की संख्या की गणना कैसे करें

के लिए माध्यमिक बदल जाता है हमें पहले टर्न रेशियो (n) खोजने की जरूरत है, जिसकी गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

जहां एनपी प्राथमिक मोड़ है, और एनएस घुमाव की माध्यमिक संख्या है, वाउट आउटपुट वोल्टेज को दर्शाता है, और वीडी हमें माध्यमिक डायोड में वोल्टेज ड्रॉप के बारे में बताता है।

वांछित Vcc मान के लिए सहायक आउटपुट के लिए घुमावों की गणना के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जा सकता है:

नियंत्रण आईसी के लिए प्रारंभिक स्टार्ट-अप आपूर्ति की आपूर्ति के लिए सभी फ्लाईबैक कन्वर्टर्स में एक सहायक घुमावदार महत्वपूर्ण हो जाता है। यह आपूर्ति वीसीसी आमतौर पर प्राथमिक पक्ष पर स्विचिंग आईसी को शक्ति प्रदान करने के लिए उपयोग की जाती है और आईसी के डेटशीट में दिए गए मूल्य के अनुसार तय की जा सकती है। यदि गणना एक गैर-पूर्णांक मान देती है, तो बस इस पूर्णांक संख्या के ऊपर ऊपरी पूर्णांक मान का उपयोग करके इसे गोल करें।

चयनित आउटपुट वाइंडिंग के लिए वायर आकार की गणना कैसे करें

कई वाइंडिंग के लिए तार के आकार को सही ढंग से गणना करने के लिए, हमें सबसे पहले व्यक्तिगत वाइंडिंग के लिए आरएमएस वर्तमान विनिर्देश का पता लगाना होगा।

यह निम्नलिखित सूत्रों के साथ किया जा सकता है:

एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में, प्रति एम्पियर के 150 से 400 परिपत्र मील का वर्तमान घनत्व, तार के गेज का निर्धारण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। निम्न तालिका RMS वर्तमान मूल्य के अनुसार, 200M / A का उपयोग करके उपयुक्त वायर गेज का चयन करने के लिए संदर्भ को दर्शाता है। यह आपको तार के व्यास और सुपर Enameled तांबे के तारों के मिश्रित गेज के लिए बुनियादी इन्सुलेशन भी दिखाता है।

चरण 8:

ट्रांसफार्मर के निर्माण और घुमावदार डिजाइन पर विचार करना

आपके द्वारा उपरोक्त चर्चा किए गए ट्रांसफार्मर मापदंडों को निर्धारित करने के बाद, यह मूल्यांकन करना महत्वपूर्ण हो जाता है कि तार के आयाम और गणना किए गए ट्रांसफार्मर कोर आकार के भीतर की संख्या, और निर्दिष्ट बॉबिन को कैसे फिट किया जाए। यह अधिकार प्राप्त करने के लिए वायर गेज और टर्न की संख्या के संदर्भ में मुख्य विनिर्देश को अनुकूलित करने के लिए कई पुनरावृत्ति या प्रयोग की आवश्यकता हो सकती है।

निम्नलिखित आंकड़ा दिए गए के लिए घुमावदार क्षेत्र को इंगित करता है ईई कोर । गणना की गई तार की मोटाई और अलग-अलग वाइंडिंग के लिए घुमावों की संख्या के संदर्भ में, यह अनुमान लगाना लगभग संभव हो सकता है कि घुमावदार उपलब्ध वाइंडिंग क्षेत्र (डब्ल्यू और एच) को फिट करेगा या नहीं। यदि घुमावदार समायोजित नहीं होता है, तो घुमाव, तार गेज या कोर आकार की संख्या में से एक पैरामीटर, या 1 से अधिक पैरामीटर को कुछ ठीक-ट्यूनिंग की आवश्यकता हो सकती है, जब तक कि घुमावदार उपयुक्त रूप से फिट न हो जाए।

कामकाजी प्रदर्शन और ट्रांसफार्मर की विश्वसनीयता के बाद से घुमावदार लेआउट महत्वपूर्ण है, इस पर काफी निर्भर करता है। यह अंजीर में रिसाव को प्रतिबंधित करने के लिए एक सैंडविच लेआउट या संरचना को नियोजित करने की सिफारिश की गई है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है।

इसके अलावा अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा नियमों को संतुष्ट करने और अनुरूप करने के लिए, डिजाइन में घुमावदार की प्राथमिक और माध्यमिक परतों में पर्याप्त मात्रा में इन्सुलेशन होना चाहिए। यह मार्जिन-घाव संरचना को नियोजित करके या ट्रिपल इंसुलेटेड तार रेटिंग वाले माध्यमिक तार का उपयोग करके आश्वासन दिया जा सकता है, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है

माध्यमिक वाइंडिंग के लिए ट्रिपल इंसुलेटेड वायर को रोजगार करना फ्लाईबैक एसएमपीएस डिजाइनों से संबंधित अंतर्राष्ट्रीय सुरक्षा कानूनों की जल्दी से पुष्टि करने का आसान विकल्प बन जाता है। हालांकि इस तरह के प्रबलित तारों में अधिक स्थान घेरने के लिए घुमावदार को मजबूर करने वाले सामान्य संस्करण की तुलना में थोड़ी अधिक मोटाई हो सकती है, और चयनित बॉबिन के भीतर समायोजित करने के लिए अतिरिक्त प्रयास की आवश्यकता हो सकती है।

चरण 9

प्राथमिक क्लैंप सर्किट कैसे डिजाइन करें

स्विचिंग सीक्वेंस में, मस्जिद के ऑफ पीरियड्स के लिए, लीकेज इंडक्शन के रूप में एक उच्च वोल्टेज स्पाइक को मसिफेट ड्रेन / सोर्स के अधीन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप हिमस्खलन टूट सकता है, अंततः मच्छर को नुकसान पहुंचा सकता है।

इसका मुकाबला करने के लिए एक क्लैंपिंग सर्किट को आमतौर पर प्राथमिक वाइंडिंग में कॉन्फ़िगर किया जाता है, जो तुरंत उत्पन्न स्पाइक को कुछ सुरक्षित निचले मान तक सीमित कर देता है।

आपको क्लैंपिंग सर्किट डिज़ाइन के कुछ जोड़े मिलेंगे जिन्हें इस उद्देश्य के लिए शामिल किया जा सकता है जैसा कि निम्न आकृति में दिखाया गया है।

ये आरसीडी क्लैंप, और डायोड / जेनर क्लैंप हैं, जहां बाद वाले को पहले विकल्प की तुलना में कॉन्फ़िगर करना और लागू करना बहुत आसान है। इस क्लैंप सर्किट में हम सर्ज स्पाइक को क्लैंप करने के लिए एक रेक्टिफायर डायोड और एक उच्च वोल्टेज जेनर डायोड जैसे टीवीएस (ट्रांसिएंट वोल्टेज सप्रेसर) के संयोजन का उपयोग करते हैं।

का कार्य ज़ेनर डायोड लीकेज वोल्टेज पूरी तरह से ज़ेनर डायोड के माध्यम से हिलाए जाने तक वोल्टेज स्पाइक को कुशलता से क्लिप या सीमित करने के लिए है। डायोड जेनर क्लैम्प का लाभ यह है कि सर्किट तभी सक्रिय होता है और क्लैंप होता है, जब VR और Vspike का संयुक्त मूल्य जेनर डायोड के ब्रेकडाउन स्पेक से अधिक हो जाता है, और इसके विपरीत, जब तक स्पाइक जेनर ब्रेकडाउन या एक सुरक्षित स्तर से नीचे होता है। क्लैंप बिल्कुल भी ट्रिगर नहीं हो सकता है, किसी भी अनावश्यक बिजली अपव्यय की अनुमति नहीं देता है।

क्लैंपिंग डायोड / जेनर रेटिंग का चयन कैसे करें

यह हमेशा परिलक्षित वोल्टेज वीआर, या ग्रहण स्पाइक वोल्टेज के मूल्य से दोगुना होना चाहिए।
रेक्टिफायर डायोड अल्ट्रा-फास्ट रिकवरी या एक स्कूटी प्रकार का डायोड होना चाहिए, जिसकी रेटिंग अधिकतम डीसी लिंक वोल्टेज से अधिक हो।

आरसीडी प्रकार के क्लैम्पिंग के वैकल्पिक विकल्प को MOSFET के DV / dt को धीमा करने का नुकसान है। यहां वोल्टेज स्पाइक को सीमित करते समय रेसिस्टर का प्रतिरोध पैरामीटर महत्वपूर्ण हो जाता है। यदि एक कम मूल्य Rclamp चुना जाता है तो यह स्पाइक सुरक्षा में सुधार करेगा, लेकिन अपव्यय और अपशिष्ट ऊर्जा को बढ़ा सकता है। इसके विपरीत, यदि एक उच्च मूल्य Rclamp चुना जाता है, तो यह अपव्यय को कम करने में मदद करेगा, लेकिन इसमें इतना प्रभावी नहीं हो सकता है स्पाइक्स को दबा देना ।

वीआर = वीस्पिक को सुनिश्चित करने के लिए ऊपर दिए गए आंकड़े का उल्लेख करते हुए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जा सकता है

जहां Lleak ट्रांसफार्मर के अधिष्ठापन को दर्शाता है, और माध्यमिक घुमाव के पार शॉर्ट सर्किट बनाकर पाया जा सकता है, या वैकल्पिक रूप से, प्राथमिक अधिष्ठापन मूल्य के 2 से 4% को लागू करके अंगूठे के मूल्य का एक नियम शामिल किया जा सकता है।

इस मामले में कैपेसिटर क्लैम्प को रिसाव ऊर्जा के अवशोषण की अवधि के दौरान वोल्टेज में वृद्धि को रोकना चाहिए।

Cclamp का मान 100pF से 4.7nF के बीच चुना जा सकता है, इस संधारित्र के अंदर संग्रहित ऊर्जा को ecj स्विचिंग चक्र के दौरान जल्दी से Rclamp द्वारा डिस्चार्ज और ताज़ा किया जाएगा।

चरण 10

आउटपुट रेक्टिफायर डायोड का चयन कैसे करें

यह ऊपर दिखाए गए सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है।

विनिर्देशों का चयन करना सुनिश्चित करें कि डायवर्ट का अधिकतम रिवर्स वोल्टेज या वीआरआरएम, वीआरवीडियो से 30% से कम नहीं है, और यह भी सुनिश्चित करें कि आईएफटी या हिमस्खलन आगे की मौजूदा कल्पना ईएसटीआरएमएस की तुलना में न्यूनतम 50% अधिक है। अधिमानतः चालन के नुकसान को कम करने के लिए एक स्कूटी डायोड के लिए जाएं।

डीसीएम सर्किट के साथ फ्लाईबैक चोटी का वर्तमान अधिक हो सकता है, इसलिए वांछित दक्षता स्तर के संबंध में, कम आगे वोल्टेज वाले एक डायोड और अपेक्षाकृत उच्च वर्तमान चश्मे का चयन करने का प्रयास करें।

चरण 11

आउटपुट संधारित्र मान का चयन कैसे करें

एक का चयन करना सही ढंग से गणना आउटपुट संधारित्र एक फ्लाईबैक डिजाइन करते समय अत्यंत महत्वपूर्ण हो सकता है, क्योंकि एक फ्लाईबैक टोपोलॉजी में संग्रहीत आगमनात्मक ऊर्जा डायोड और संधारित्र के बीच अनुपलब्ध है, जिसका अर्थ है कि संधारित्र मूल्य की गणना 3 महत्वपूर्ण मानदंडों पर विचार करके की जानी चाहिए:

1) क्षमता
2) ईएसआर
3) आरएमएस वर्तमान

न्यूनतम संभावित मूल्य की पहचान अधिकतम स्वीकार्य शिखर से लेकर पीक आउटपुट रिपल वोल्टेज तक के आधार पर की जा सकती है और इसे निम्न सूत्र के माध्यम से पहचाना जा सकता है:

जहां एनसीपी निर्दिष्ट अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों से शुल्क को नियंत्रित करने के लिए नियंत्रण प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक प्राथमिक साइड क्लॉक दालों की संख्या को दर्शाता है। इसके लिए आमतौर पर लगभग 10 से 20 स्विचिंग चक्रों की आवश्यकता हो सकती है।
Iout अधिकतम आउटपुट करंट (Iout = Poutmax / Vout) को संदर्भित करता है।

आउटपुट संधारित्र के लिए अधिकतम RMS मान की पहचान करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग करें:

फ्लाईबैक की एक निर्दिष्ट उच्च स्विचिंग आवृत्ति के लिए, ट्रांसफॉर्मर के माध्यमिक पक्ष से अधिकतम चोटी का वर्तमान आउटपुट कैपेसिटर के बराबर ईएसआर के पार लगाया गया एक समान उच्च तरंग वोल्टेज उत्पन्न करेगा। इसे देखते हुए यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि संधारित्र की ESRmax रेटिंग संधारित्र की निर्दिष्ट स्वीकार्य तरंग वर्तमान क्षमता से अधिक नहीं है।

अंतिम डिजाइन में मूल रूप से वांछित वोल्टेज रेटिंग शामिल हो सकती है, और संधारित्र की तरंग वर्तमान क्षमता, चयनित आउटपुट वोल्टेज के वास्तविक अनुपात और फ्लाईबैक की वर्तमान के आधार पर हो सकती है।

सुनिश्चित करें कि ईएसआर मूल्य 1kHz से अधिक की आवृत्ति के आधार पर डेटाशीट से निर्धारित होता है, जिसे आमतौर पर 10kHz से 100kHz के बीच माना जा सकता है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प होगा कि कम ईएसआर कल्पना के साथ एक संधारित्र आउटपुट रिपल को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त हो सकता है। आप उच्च शिखर धाराओं के लिए एक छोटा एलसी फिल्टर शामिल करने की कोशिश कर सकते हैं, खासकर अगर फ्लाईबैक को डीसीएम मोड के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो आउटपुट पर एक बहुत अच्छे लहर वोल्टेज नियंत्रण की गारंटी दे सकता है।

चरण 12

आगे के महत्वपूर्ण विचार:

ए) प्राथमिक साइड ब्रिज रेक्टिफायर के लिए वोल्टेज और वर्तमान रेटिंग का चयन कैसे करें।

यह उपरोक्त समीकरण के माध्यम से किया जा सकता है।

इस सूत्र में पीएफ का मतलब पावर फैक्टर है बिजली की आपूर्ति में, हम 0.5 लागू कर सकते हैं अगर एक उचित संदर्भ पहुंच से बाहर हो जाता है। ब्रिज रेक्टिफायर के लिए डायोड या मॉड्यूल का चयन करें जिसमें IACRMS से 2 गुना अधिक एम्पी रेटिंग हो। वोल्टेज रेटिंग के लिए, इसे अधिकतम 400V एसी इनपुट विनिर्देश के लिए 600V में चुना जा सकता है।

बी) वर्तमान नब्ज रोकनेवाला (रुपये) का चयन कैसे करें:

इसकी गणना निम्नलिखित समीकरण के साथ की जा सकती है। सेंसिंग रेज़र रेज़र को फ्लाईबैक के आउटपुट में अधिकतम शक्ति की व्याख्या करने के लिए शामिल किया गया है। Vcsth मान को नियंत्रक IC डेटशीट के संदर्भ में निर्धारित किया जा सकता है, Ip (अधिकतम) प्राथमिक वर्तमान को दर्शाता है।

सी) संधारित्र के VCC का चयन:

एक इष्टतम समाई मान एक उचित स्टार्टअप अवधि प्रदान करने के लिए इनपुट संधारित्र के लिए महत्वपूर्ण है। आमतौर पर 22uF से 47uF के बीच का कोई भी काम अच्छा काम करता है। हालाँकि, यदि इसे बहुत कम चुना जाता है, तो नियंत्रक के द्वारा Vcc को कन्वर्टर द्वारा विकसित करने में सक्षम होने से पहले नियंत्रक IC पर 'अंडर वोल्टेज लॉकआउट' को ट्रिगर किया जा सकता है। इसके विपरीत एक बड़ा समाई मूल्य कनवर्टर के स्टार्टअप समय के अवांछनीय विलंब में परिणाम कर सकता है।

इसके अतिरिक्त, सुनिश्चित करें कि यह संधारित्र सबसे अच्छी गुणवत्ता का है, आउटपुट के साथ बहुत अच्छे ईएसआर और तरंग वर्तमान विनिर्देशों वाले हैं। संधारित्र विनिर्देशों । उपरोक्त चर्चा किए गए संधारित्र के समानांतर, 100nF के क्रम में एक और छोटे मूल्य के संधारित्र को जोड़ने के लिए दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है, और नियंत्रक IC के Vcc / ग्राउंड पिनआउट के जितना संभव हो सके।

डी) फीडबैक लूप को कॉन्फ़िगर करना:

प्रतिक्रिया पाश मुआवजा दोलन की पीढ़ी को रोकने के लिए महत्वपूर्ण हो जाता है। पावर स्टेज में 'राइट हाफ प्लेन जीरो' की अनुपस्थिति के कारण, CCM की तुलना में DCM मोड फ्लाईबैक के लिए लूप मुआवजे को कॉन्फ़िगर करना सरल हो सकता है और इस तरह किसी भी मुआवजे को नहीं बुलाया जाता है।

जैसा कि ऊपर दिए गए आंकड़े से स्पष्ट है कि आरसी (Rcomp, Ccomp) ज्यादातर लूप में अच्छी स्थिरता बनाए रखने के लिए पर्याप्त है। सामान्य रूप से Rcomp मूल्य 1K और 20K के बीच कुछ भी चुना जा सकता है, जबकि Ccomp 100nF और 470xF के दायरे में हो सकता है।

यह एक फ्लाईबैक कनवर्टर की डिजाइन और गणना करने के तरीके पर हमारी विस्तृत चर्चा का निष्कर्ष है, यदि आपके पास कोई सुझाव या प्रश्न हैं, तो आप उन्हें निम्नलिखित टिप्पणी बॉक्स में रख सकते हैं, आपके सवालों का जवाब ASAP द्वारा दिया जाएगा।

के सौजन्य से: Infineon