מרבית מוצרי החשמל הנמכרים כיום, דורשים פתרונות המרה ועיבוד הספק מתוחכמים וטופולוגיות שונות ומשונות של ספקי כוח. אחת הטופולוגיות הנפוצות בהמרת מתחי אספקה, היא ה- FLYBACK.
טופולוגיית ה- FLYBACK מאפשרת המרה של מתח כניסה למספר מתחי מוצא (נמוכים יותר), בהספק בינוני של מספר עשרות WATT, תוך יצירת בידוד גלווני בין הכניסה למוצא (כולל בידוד בין מתח גבוה של מאות וולטים למתח נמוך של וולטים בודדים).
בליבה של טופולוגיית ה- FLYBACK נמצא השנאי (TRASFORMER) אשר יחס הכריכות שלו בשילוב בקר ה- PWM מממש את יחס ההמרה של המתחים. תכנון נכון של שנאי ה- FLYBACK יבטיח פעולה תקינה של המעגל לאורך זמן וביצועים טובים.
ה- Flyback Transformer
שנאי ה- FLYBACK מורכב בד"כ ממסגרת פלסטיק (BUBIN) עליה מלופפות הכריכות השונות – ראשוני ומשני. יצרן השנאים משתמש בחומרי בידוד שונים לבידוד חוטי הליפוף וכן מחיצות בין השכבות.
ישנן גם שיטות ליפוף שונות – כל זאת כדי לייצר בידוד גלווני בין הכניסה למוצא ללא פגיעה משמעותית בביצועי השנאי.
במרכז המסגרת (BUBIN) מורכב לרוב חומר פררומגנטי (CORE) אשר מרכז את השדה המגנטי ויוצר צימוד חזק בין השכבות להעברת אנרגיה אופטימאלית מהכניסה למוצא.
יתרונות וחסרונות של טופולוגיית ה-FLYBACK
טופולוגיית ה- FLYBACK מביאה איתה יתרונות של:
- פשטות תכן (בדומה ל- BUCK)
- מספר מוצאים של מתח
- בידוד גלווני בין כניסה למוצא ספק הכוח
החסרונות העיקריים הם:
- נצילות נמוכה יותר מ ה- BUCK עקב השימוש בשנאי עם הפסדי ליבה והפסדים אוהמיים
- זמני תגובה נמוכים יחסית (1-5Khz רוחב סרט)
- דיוק מתח נמוך משל ה- BUCK במיוחד במוצאים שאינם מקבלים FEEDBACK.
חסרון נוסף
חייבים להשתמש בעומס מינימום, אחרת מתח המוצא עולה לרמות גבוהות מדי ועלול לפגוע בקבלי המוצא (ממומש בד"כ ע"י נגדי עומס – מוריד נצילות)
מכיוון שמשקל היתרונות גדול יותר, ובעיקר עקב פשטות המימוש והמחיר, טופולוגיית ה-FLYBACK מאד נפוצה בתעשייה.
עקרונות תכנון של שנאי FLYBACK
שנאי ה- FLYBACK מתאפיין במספר תכונות עיקריות אשר ייצור איכותי ושימת דגש עליהן, תבטיח ביצועים טובים של של ספק הכוח (נצילות, דיוק במתחים, זמני תגובה טובים, מעט קרינת EMC).
היצרן יצרף לרוב לדפי הנתונים של הרכיב המוזמן (בד"כ ייצור לפי הזמנה), תוצאות מדידה ואפיון מלא של הפרמטרים הללו.
נצילות
מניחים נצילות 70% – 85% והגדרת הספק המוצא ומכאן מגדירים הספק כניסה.
זרם Ripple
בהינתן מגבלת Ripple זרם בכניסה והנחת Duty-Cycle maximum 45% תוגדר השראות הכניסה. לפי השראות הכניסה, תדר המיתוג והנצילות הנדרשת ייבחר ה- CORE.
השראות פרזיטית – Leakage inductance
תצומצם למינימום (1-10 או 1-20 מהשראות הכניסה) כדי לצמצם ככל האפשר בזבוז הספק ושימוש ב- SNUBBER מינימאלי לצמצום ה- RINGING במהלך T-OFF (חצי המחזור בו ה- SWITC מנותק).
זרם כניסה
לאחר חישוב זרם כניסה מקסימאלי נחשב מספר כריכות Np בראשוני (Primer) מינימאלי בכניסה כדי למנוע רוויה מגנטית ב- CORE שבחרנו.
בהינתן מספר הכריכות – Np בראשוני (Primer) של ה- FLYBACK, יוגדרו מספר הכריכות – Ns לכל המוצאים (secondaries), לפי יחס המתחים ו- Duty Cycle 45%.
חוטי הליפוף
עובי החוטים בליפופים המשניים, יבחרו לפי זרם המוצא המקסימלי, הפחתת SKIN EFFECT (מספר כריכות במקביל של חוט דק יותר) וכן לפי חלון הליפוף העומד לרשותנו.
- נדרוש מהיצרן להרחיק את ליפופי הראשוני והמשני זה מזה כדי להקטין קיבול פרזיטי.
בידוד בין השכבות HI-POT
נדרוש מהיצרן רמות בידוד ומתחי פריצה לפי המפרט של המוצר שלנו \ תקן נדרש.
- HI-POT למשל: 2500V AC , 60Hz , 3mA, 2sec ,לפעמים נדרש גם בידוד למתח DC = חוזק דיאלקטרי.
תנאי סביבה
נדרוש מהיצרן חומרים ותכן אשר יאפשר עמידה בתנאי סביבה שונים, כנדרש במפרט המוצר שלנו.
שימוש ב- Flyback transformer – סיכום
אנו רואים ששימוש ב- Flyback transformer מתאים ומתוכנן היטב יבטיח ביצועים טובים של המעגל, יחד עם יציבות פרמטרים בטמפרטורה ובתנאי סביבה משתנים.
חברת Ronicon Engineering מייצגת חברות ותיקות בעלות ניסיון רב בתכנון שנאי FLYBACK ואלה יודעים להתאים את שנאי ה- FLYBACK לדרישות הלקוח והתקן.
כמו כן אנחנו נותנים, בעזרת המהנדסים של יצרני המגנטיקה, יעוץ לתכנון מיטבי של המעגל האלקטרוני. ניתן לפנות אלינו דרך האתר שלנו ואנחנו נפנה אתכם במהירות למהנדסים לקבלת תמיכה ויעוץ.