. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
3. listopadu 2010 - 9:30 | Robert Kollman | Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru | Komentářů: 0  

Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru

V minulém díle seriálu Power Tip jsme se zaměřili na tlumení napájecích obvodů a výběr správných komutačních prvků. Dnes na toto téma volně navážeme a zaměříme se na možnosti potlačení napěťových špiček, vznikajících na spínacím prvku konvertoru topologie SEPIC.

Na obrázku 1 je uveden výkonový stupeň a průběh napětí na spínacím tranzistoru regulátoru typu flyback. Jak jsme si již řekli v předchozích dílech seriálu, tento typ regulátoru pracuje způsobem akumulace energie v primárním vinutí indukčnosti transformátoru a následným převodem energie do sekundárního vinutí v době, kdy je tranzistor typu MOSFET vypnutý. V tuto chvíli se rovněž uplatňuje přepěťová ochrana obvodu, neboť vlivem rozepnutí tranzistoru se na pinech transformátoru (stejně jako elektrodě Drain) vytvoří přechodové napětí s opačnou polaritou (Vreset). Jelikož je jeho energie dostatečná na to, aby zapříčinila nevratné poškození tranzistoru, je v obvodu zařazen obvod složený z D1 a paralelního zapojení R24 a C6. Svorkové napětí na tomto obvodu stanovuje množství energie v jádře a ztrátový výkon rezistoru. Nižší hodnota rezistoru zajistí nižší svorkové napětí, ale zároveň povede ke zvýšení ztrátového výkonu.


Obr. 1: Rozptylová indukčnost je zdroje napěťových špiček na tranzistoru FET

Obrázek 2 ukazuje průběhy proudu na primární a sekundární straně transformátoru. Vlevo je uveden zjednodušený spínací obvod, jehož základem je tranzistor typu MOSFET. Po jeho sepnutí začne napájecí proud narůstat přibližně lineárně, což je zapříčiněno kombinací celé řady úniků a vzájemných indukčností. Na obrázku 2 vpravo je poté uveden zjednodušený obvod sekundárního vinutí transformátoru a jeho průběhy. Je jasné, že napětí na výstupních je přítomné pouze ve chvíli, kdy jsou diody orientovány v propustném směru. Všimněte si však, jak výstupní kondenzátor a dioda reagují na změnu v primárním obvodu transformátoru. Zpočátku, kdy se Q1 rozepne, je proud v obou sériově zapojených indukčnostech shodný. To však zároveň znamená, že krátce po vypnutí Q2 neteče diodou D2 žádný proud a celá energie transformátoru teče výhradně přes D1. Napětí na rozptylové indukčnosti je od svorkového (Vin) a reset (Vreset) odlišné a bude mít tendenci reagovat velice rychle. Jednoduchým výpočtem lze snadno zjistit velikost energie, tekoucí do komutačního obvodu. Snížením doby potřebné k vybití energie akumulované v jádře transformátoru je možné omezit energii napěťového pulsu. Toho je možné snadno dosáhnout například jednoduchým zvýšením svorkového napětí.


Obr. 2: Rozptylová indukčnost odsává výstupní energii

V případě potřeby je možné velice snadno vypočítat i rozdíl mezi svorkovým napětím na výstupu zdroje a komutačními ztrátami. Jak je uvedeno na obr. 2, výstupní energie se rovná průměrnému proudu diodou krát svorkové napětí (za předpokladu konstantního napětí). Přeskupením několika pojmů získáme vzorec ½ * F *L * I2, který se vztahuje k výstupnímu výkonu nespojitého flyback regulátoru. V tomto případě je indukčnost rovna rozptylové indukčnosti. Výraz je trochu překvapující v tom smyslu, že ztrátový výkon není ve skutečnosti tvořen pouze energií z rozptylové indukčnosti. Prakticky vždy je větší a závislý na svorkovém napětí. Na obrázku 3 je tento vztah uveden.

Graf na obr. 3 představuje velikost ztrát, převedených na energii z rozptylové indukčnosti versus poměr ztrát svorkového a zpětnovazebního napětí. Při vysokém svorkovém napětí se začínají v celé výši projevovat i ztráty, vznikající na komutačním obvodu. Vzhledem k tomu, že je zde svorkové napětí omezeno rezistorem, je část energie odvedena od hlavního výstupu a rozptýlena v komutačním obvodu. Při poměru Vclamp/Vreset = 1,5 je možné mluvit až o trojnásobném zvýšení celkových ztrát vlivem akumulace energie v rozptylové indukčnosti.


Obr. 3: Zvýšení poměru Vclamp napětí vede k omezení komutačních ztrát

Shodou okolností je rozptylová indukčnost obvykle pouze v řádu jednoho procenta magnetizační indukčnosti. Tím se však obrázek 3 stává ještě zajímavějším a to v tom směru, že nám poskytuje informaci o vlivu poklesu svorkového napětí na účinnost. V tom případě si na svislé ose stačí představit celkovou účinnost zdroje. Z toho vyplývá, že snížením poměru napětí z 2 na 1,5 povede k nárůstu účinnosti o jedno procento.

Na závěr si vše tedy ještě jednou shrňme. Rozptylová indukčnost transformátoru může být zdrojem neúnosně vysokého napětí na spínacím tranzistoru. Vhodným řešením je kombinace součástek RCD, která je schopna vznikající přepětí do značné míry potlačit. Nicméně je třeba mít stále na paměti vhodný kompromis mezi svorkovým napětím a ztrátami v obvodu.

V příštím pokračování seriálu Power Tip se podíváme na problémy s napěťovými děliči.

Pro více informací o tomto a dalších řešení napájení, navštivte adresu: www.ti.com/power-ca.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Nano SocketLAN
Miniaturní modul Nano SocketLAN určený ke snadnému připojení jakékoli aplikace do sítě 10/100BaseT Ethernet LAN.
Skladem od 887 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007