Flyback converter

Ο μετατροπέας flyback χρησιμοποιείται τόσο σε μετατροπή AC / DC όσο και DC / DC με γαλβανική απομόνωση μεταξύ της εισόδου και της ή των εξόδων. Ο μετατροπέας flyback είναι ένας μετατροπέας υποβιβασμού-ανύψωσης (buck-boost) όπου στη θέση του επαγωγού υπάρχει μετασχηματιστής. Ο μετασχηματιστής δίνει το πλεονέκτημα της απομόνωσης, ενώ ανάλογα με το λόγο των σπειρών του, αυξάνει ή μειώνει το λόγο εξόδου-εισόδου. Κατά την οδήγηση ενός λαμπτήρα πλάσματος ή ενός πολλαπλασιαστή τάσης, η δίοδος ανύψωσης του μετατροπέα ανύψωσης παραλείπεται οπότε η συσκευή ονομάζεται μετασχηματιστής flyback .

Σχήμα 1: Σχηματική παράσταση ενός μετατροπέα flyback

Δομή και αρχή λειτουργίας

Εικόνα 2: Οι δύο καταστάσεις λειτουργίας ενός μετατροπέα flyback: Στην κατάσταση αγωγής του διακοπτικού στοιχείου, η ενέργεια μεταφέρεται από την πηγή τάσης εισόδου στον μετασχηματιστή (ο πυκνωτής εξόδου παρέχει ενέργεια στο φορτίο εξόδου). Στην κατάσταση αποκοπής, η ενέργεια μεταφέρεται από το μετασχηματιστή στο φορτίο εξόδου (και στον πυκνωτή εξόδου).

Εικόνα 3: Κυματομορφή - χρησιμοποιώντας τεχνικές ανίχνευσης από την πλευρά του πρωτεύοντος τυλίγματος - που δείχνει το «σημείο γονάτου».

Η σχηματική παράσταση ενός μετατροπέα flyback μπορεί να φανεί στο σχήμα 1. Είναι ισοδύναμο με εκείνο ενός μετατροπέα buck-boost, με τον επαγωγέα να διαχωρίζεται για να σχηματίσει ένα μετασχηματιστή. Επομένως, η αρχή λειτουργίας και των δύο μετατροπέων είναι πολύ παρόμοια:

• Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός (κορυφή του Σχήματος 2), το πρωτεύον του μετασχηματιστή είναι απευθείας συνδεδεμένο με την πηγή τάσης εισόδου. Το ρεύμα πρωτεύοντος και η μαγνητική ροή στον μετασχηματιστή αυξάνονται, αποθηκεύοντας ενέργεια στον μετασχηματιστή. Η τάση που προκαλείται στη δευτερεύον τύλιγμα είναι αρνητική, οπότε η δίοδος είναι ανάστροφα πολωμένη (δηλαδή στην αποκοπή). Ο πυκνωτής εξόδου παρέχει ενέργεια στο φορτίο εξόδου.
• Όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός (κάτω μέρος του σχήματος 2), το ρεύμα πρωτεύοντος και η μαγνητική ροή μειώνονται. Η τάση στο δευτερεύον είναι θετική, πολώνοντας ορθά τη διόδο και επιτρέποντας στο ρεύμα να ρέει από τον μετασχηματιστή. Ως αποτέλεσμα, η ενέργεια από τον πυρήνα του μετασχηματιστή επαναφορτίζει τον πυκνωτή και τροφοδοτεί το φορτίο.

Ο μετατροπέας flyback αποθηκεύει την ενέργεια στον μετασχηματιστή πριν από τη μεταφορά της στην έξοδο του μετατροπέα. Αυτό δίνει τη δυνατότητα προσθήκης πολλαπλών εξόδων εύκολα και με λίγα πρόσθετα κυκλώματα, αν και οι τάσεις εξόδου πρέπει να ταιριάζουν μεταξύ τους μέσω του λόγου των σπειρών.