ניסיון של מומחה חומרה בתכנון החלפת ספק כוח
מיתוג ספקי כוח מחולקים לשתי צורות, מבודדים ולא מבודדים. כאן אנו מדברים בעיקר על הטופולוגיה של ספקי כוח מיתוג מבודדים. בהמשך, אלא אם צוין אחרת, כולם מתייחסים לספקי כוח מבודדים. על פי צורות מבניות שונות, ניתן לחלק ספקי כוח מבודדים לשתי קטגוריות: קדימה וטיסה לאחור. פירוש הדבר הוא שכאשר הצד הראשוני של השנאי מופעל, הצד המשני כבוי, והשנאי אוגר אנרגיה. כאשר הצד הראשוני מנותק, הצד המשני מופעל, והאנרגיה משתחררת למצב העבודה של העומס. בדרך כלל, לספק הכוח ה-Flyback הרגיל יש יותר צינורות בודדים, וצינורות כפולים אינם נפוצים. הסוג הקדמי אומר שכאשר הצד הראשוני של השנאי מופעל, הצד המשני משרה את המתח המתאים ומוציא אותו לעומס, והאנרגיה מועברת ישירות דרך השנאי. על פי המפרט, ניתן לחלק אותו לקדמה קונבנציונלית, כולל צינור בודד קדימה וכפול צינור קדימה. גם מעגלי חצי גשר וגם מעגלי גשר הם מעגלים קדימה.
למעגלים קדימה ו-Flyback יש מאפיינים משלהם, וניתן להשתמש בהם בצורה גמישה על מנת להשיג את ביצועי העלות הטובים ביותר בתהליך תכנון המעגל. בדרך כלל, ניתן להשתמש בסוג ה-flyback באירועים עם הספק נמוך. מעגל קצת יותר גדול יכול להשתמש במעגל צינור אחד קדימה, הספק בינוני יכול להשתמש במעגל צינור כפול או מעגל חצי גשר, ומעגל דחיפה-משיכה יכול לשמש למתח נמוך, שזהה ל- חצי גשר. לתפוקת הספק גבוהה, בדרך כלל משתמשים במעגל גשר, וניתן להשתמש במעגל דחיפה גם למתח נמוך.
בגלל המבנה הפשוט שלו, ספק הכוח ה-Flyback חוסך השראות שגודלה בערך כמו השנאי, ונמצא בשימוש נרחב בספקי כוח קטנים ובינוניים. בכמה מבואות מוזכר שהספק של ה-Flyback יכול להגיע רק לעשרות וואט, ואין יתרון אם הספק המוצא עולה על 100 וואט, וקשה לממשו. אני חושב שזה המצב באופן כללי, אבל אני לא יכול להכליל את זה. השבב TOP של חברת PI יכול להגיע ל-300 וואט. יש מאמרים שמציגים את ספק הכוח של flyback יכול להגיע לאלפי וואט, אבל לא ראיתי את הדבר האמיתי. הספק המוצא קשור לרמת מתח המוצא.
השראות הדליפה של שנאי אספקת הכוח ה-Flyback היא פרמטר קריטי מאוד. מאחר ואספקת החשמל של ה-Flyback צריכה את השנאי כדי לאגור אנרגיה, כדי לעשות שימוש מלא בליבת הברזל של השנאי, נדרש בדרך כלל פער אוויר במעגל המגנטי. המטרה היא לשנות את ההיסטרזיס של ליבת הברזל שיפוע הלולאה מאפשר לשנאי לעמוד בפני פגיעת זרמי פולסים גדולים מבלי שליבת הברזל תיכנס למצב לא ליניארי רווי. פער האוויר במעגל המגנטי נמצא במצב חוסר רצון גבוה, וזליגת השטף המגנטי במעגל המגנטי גדולה בהרבה מזו שבמעגל מגנטי סגור לחלוטין. .
הצימוד בין הקטבים הראשוניים של השנאי הוא גם גורם מפתח בקביעת השראות הדליפה. כדי להפוך את סלילי הקוטב הראשוניים קרובים ככל האפשר, ניתן להשתמש בשיטת סלילת הסנדוויץ', אך זה יגדיל את הקיבול המבוזר של השנאי. בחר את ליבת הברזל עם חלון ארוך יחסית ככל האפשר כדי להפחית את השראות הדליפה. לדוגמה, ההשפעה של שימוש בליבות מגנטיות מסוג EE, EF, EER ו-PQ טובה יותר מזו של סוג EI.
לגבי מחזור העבודה של ספק כוח ה-Flyback, באופן עקרוני מחזור העבודה המרבי של ספק ה-Flyback צריך להיות פחות מ-{{0}}.5, אחרת לא קל לפצות את הלולאה ועלולה להיות לא יציבה, אבל יש כמה יוצאי דופן, כמו שבבי סדרת TOP שהשיקה חברת PI האמריקאית הם זה יכול לעבוד בתנאי שמחזור העבודה גדול מ-0.5. מחזור העבודה נקבע על ידי יחס הסיבובים של הצדדים הראשוניים והמשניים של השנאי. דעתי על ביצוע flyback היא קודם כל לקבוע את המתח המשתקף (מתח המוצא משתקף לערך המתח של הצד הראשוני דרך הצימוד של השנאי), והמתח המשתקף עולה בטווח מתח מסוים. מחזור העבודה גדל, ואובדן צינור המיתוג מצטמצם. ככל שהמתח המשתקף יורד, מחזור העבודה יורד, ואובדן צינור המיתוג גדל. כמובן שגם לזה יש תנאי מוקדם. כאשר מחזור העבודה גדל, זה אומר שזמן ההולכה של דיודת המוצא מתקצר. על מנת לשמור על יציבות הפלט, זה יהיה מובטח על ידי זרם הפריקה של קבל המוצא לעתים קרובות יותר, וקבל המוצא יעמוד בתדר גבוה יותר. זרם האדווה גולף וגורם לו להתחמם, דבר שאסור בתנאים רבים. הגדלת מחזור העבודה ושינוי יחס הסיבובים של השנאי יגדילו את השראות הדליפה של השנאי וישנו את הביצועים הכוללים שלו. כאשר אנרגיית השראות הדליפה גדולה מספיק במידה מסוימת, היא יכולה לקזז במלואה את ההפסד הנמוך שנגרם על ידי החובה הגדולה של צינור המתג. אין טעם להגדיל את מחזור העבודה, והוא עלול אפילו לשבור את צינור המתג עקב מתח שיא הפוך גבוה של השראות הדליפה. בשל השראות הדליפה הגדולה, אדוות המוצא וכמה מחוונים אלקטרומגנטיים אחרים עשויים להידרדר. כאשר מחזור העבודה קטן, הערך האפקטיבי של זרם צינור המתג גבוה, והערך האפקטיבי של הזרם הראשוני של השנאי גדול, מה שמפחית את היעילות של הממיר, אך יכול לשפר את תנאי העבודה של קבל המוצא. ולהפחית את יצירת החום.
כיצד לקבוע מתח מוחזר של שנאי (כלומר מחזור עבודה)
חלק מהמשתמשים ברשת הזכירו את הגדרת הפרמטר וניתוח מצב העבודה של לולאת המשוב של ספק הכוח המיתוג. בגלל שהייתי גרועה במתמטיקה מתקדמת כשהייתי בבית הספר, כמעט נאלצתי לגשת למבחן האיפור של "עקרונות הבקרה האוטומטית". אני עדיין מפחד מהנושא הזה, ואני לא יכול לכתוב במלואו את פונקציית ההעברה של מערכת הלולאה הסגורה עד עכשיו. אני מרגיש לגבי הרעיון של אפס וקוטב של המערכת. זה מאוד מעורפל, והסתכלות על דיאגרמת Bode יכולה רק לדעת באופן גס אם הוא מתפצל או מתכנס, אז אני לא מעז לדבר שטויות על פיצוי משוב, אבל יש לי כמה הצעות. אם יש לך כמה כישורים מתמטיים וקצת זמן לימוד, אתה יכול לברר את ספר הלימוד של האוניברסיטה "עקרונות בקרה אוטומטית" ולעכל אותו בקפידה, ולשלב אותו עם מעגל אספקת החשמל הממיתוג בפועל כדי לנתח אותו בהתאם למצב העבודה. בהחלט יהיה מה להרוויח. יש פוסט בפורום "תכנון והתאמה של לולאת משוב ללימודים ולמידה", בו CMG ענה טוב מאוד, ולדעתי הוא יכול לשמש כאסמכתא.
היום אדבר על מחזור העבודה של ספק הכוח של ה-Flyback (אני שם לב למתח המשתקף, התואם את מחזור העבודה). מחזור העבודה קשור גם למתח העמידות של צינור המתג שנבחר. חלק מהספקי הכוח המוקדם של פלייבק משתמשים במתגי מתח עמידה נמוכה יחסית. צינורות, כגון 600V או 650V כצינורות מיתוג עבור מתח קלט AC 220V, עשויים להיות קשורים לתהליך הייצור באותו זמן. צינורות מתח עמידים גבוהים אינם קלים לייצור, או לצינורות מתח עמידה נמוכה יש מאפייני אובדן הולכה ומיתוג סבירים יותר, כמו קו זה המתח המשתקף לא צריך להיות גבוה מדי, אחרת, על מנת לגרום לצינור המיתוג לעבוד בטווח בטוח , ההספק שאבד על ידי מעגל הקליטה הוא גם ניכר. התרגול הוכיח שהמתח המשתקף של שפופרת 600V לא יעלה על 100V, והמתח המשתקף של שפופרת 650V לא יעלה על 120V. כאשר ערך שיא המתח של השראות הדליפה מהודק ב-50V, לצינור עדיין יש מרווח עבודה של 50V. כעת, עקב השיפור ברמת תהליך הייצור של צינורות MOS, אספקת הכוח הכללית של ה-Flyback מאמצת צינורות מיתוג של 700V או 750V או אפילו 800-900V. כמו סוג זה של מעגלים, ניתן להגדיל את מתח ההשתקפות של כמה שנאי מיתוג בעלי יכולת אנטי-מתח יתר חזקה יותר. מתח ההשתקפות המרבי מתאים יותר ב-150V, וניתן להשיג ביצועים כלליים טובים יותר. השבב TOP של חברת PI ממליץ להשתמש בדיודה לדיכוי מתח חולף כדי להדק עבור 135V. עם זאת, ללוח ההערכה שלו יש בדרך כלל מתח משתקף נמוך מערך זה בסביבות 110V. לשני הסוגים יש יתרונות וחסרונות:
הקטגוריה הראשונה: יכולת חלשה נגד מתח יתר, מחזור עבודה קטן וזרם דופק ראשוני גדול של השנאי. יתרונות: השראות דליפת שנאי קטנה, קרינה אלקטרומגנטית נמוכה, אינדקס אדווה גבוה, אובדן צינור מיתוג קטן, יעילות ההמרה אינה בהכרח נמוכה מהסוג השני.
הקטגוריה השנייה: חסרונות אובדן צינור המיתוג גדול יותר, השראות הדליפה של השנאי גדולה יותר והאדווה גרועה יותר. יתרונות: התנגדות מתח יתר חזקה יותר, מחזור עבודה גדול יותר, אובדן שנאי נמוך יותר ויעילות גבוהה יותר.
