Efektyvios maitinimo grandinės projektavimas yra ne mažesnis iššūkis. Tie, kurie jau dirbo su SMPS grandinėmis, lengvai sutiktų, kad „ flyback“ transformatoriaus konstrukcija vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį kuriant efektyvią maitinimo grandinę. Dažniausiai šie transformatoriai nėra prieinami lentynoje pagal tą patį parametrą, kuris tinka mūsų dizainui. Taigi šioje transformatorių projektavimo pamokojemes išmoksime pastatyti savo transformatorių, kaip to reikalauja mūsų grandinės projektas. Atkreipkite dėmesį, kad ši pamoka apima tik teoriją, pagal kurią vėliau kitoje pamokoje sukursime 5V 2A SMPS grandinę su rankų darbo transformatoriumi, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje, kad būtų galima praktiškai eksponuoti. Jei dar visiškai nesinaudojote transformatoriumi, perskaitykite straipsnį „Transformatoriaus pagrindai“, kad geriau suprastumėte procesą.
SMPS transformatoriaus dalys
SMPS transformatorius dizainas turi skirtingus transformatorių dalių, kurios yra tiesiogiai atsakingas už transformatoriaus efektyvumą. Į dalys pristatyti transformatoriaus yra paaiškinta toliau, mes išmokti iš kiekvienos dalies svarbą ir kaip ji turėtų būti parenkama pagal jūsų transformatorius dizainas. Šios dalys daugeliu atvejų sutampa ir su kitų tipų transformatoriais.
Šerdis
SMPS reiškia jungiklio režimo maitinimo bloką. SMPS transformatoriaus savybės labai priklauso nuo jų veikimo dažnio. Didelis perjungimo dažnis atveria galimybes pasirinkti mažesnius SMPS transformatorius, tokius aukšto dažnio, SMPS transformatoriai naudoja ferito šerdis.
Transformatorių šerdis dizainas yra svarbiausia nurodytame SMPS transformatorius statybą. Šerdis turi skirtingą A L tipą (neapsaugoto šerdies induktyvumo koeficientas), priklausomai nuo šerdies medžiagos, šerdies dydžio ir šerdies tipo. Populiarus pagrindinės medžiagos tipas yra N67, N87, N27, N26, PC47, PC95 ir kt. Be to, ferito šerdžių gamintojas duomenų lape pateikia išsamius parametrus, kurie bus naudingi renkantis transformatoriaus šerdį
Pavyzdžiui, čia yra populiaraus pagrindinio EE25 duomenų lapas.
Aukščiau pateiktas paveikslėlis yra plačiai populiaraus branduolio gamintojo TDK EE25 šerdies iš PC47 medžiagos duomenų lapas. Transformatorių statybai reikės kiekvienos informacijos. Tačiau branduoliai turi tiesioginį išėjimo galios ryšį, todėl norint skirtingo SMPS galingumo, reikia skirtingos formos ir dydžio branduolių.
Čia yra šerdžių sąrašas, atsižvelgiant į galią. Sąrašas yra pagrįstas 0–100 W konstrukcija. Sąrašo šaltinis paimtas iš „ Power Integration“ dokumentacijos. Ši lentelė bus naudinga norint pasirinkti tinkamą transformatoriaus šerdį, atsižvelgiant į jo galingumą.
| Maksimali išėjimo galia | Ferito šerdys TIW statybai | Ferrito šerdys, skirtos pakraščio žaizdų statybai |
| 0-10W |
EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19 |
EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25 |
| 10-20W |
EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22 |
EEL19, EPC25, EFD25, EF25 |
| 20-30W | EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28 |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
| 30-50W |
EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EI30, ETD29, EER28,
EER28L, EER35 |
| 50-70W |
EER28L, ETD34, EI35, EER35 |
EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70-100W |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EER35, ETD39, EER40, E21 |
Čia terminas TIW reiškia trigubos izoliuotos vielos konstrukciją. E šerdys yra populiariausios ir plačiai naudojamos SMPS transformatoriuose. Tačiau E šerdys turi keletą atvejų, tokių kaip EE, EI, EFD, ER ir kt. Jie visi atrodo kaip raidė „E“, tačiau kiekvienos medžiagos centrinė dalis yra skirtinga. Toliau vaizdų pagalba pavaizduoti įprasti E branduolių tipai.
EE šerdis
EI šerdis
ER branduolys
EFD šerdis
Bobbin
Špagatas yra šerdžių ir apvijų korpusas. Svorio efektyvusis plotis yra būtinas norint apskaičiuoti vielos skersmenį ir transformatoriaus konstrukciją. Maža to, transformatoriaus ritė taip pat turi punktyrinį ženklą, kuris pateikia pirminių apvijų informaciją. Žemiau parodytas dažniausiai naudojamas transformatoriaus EE16 ritė
Pirminė apvija
SMPS transformatorius apvijos turės pirminė apvija ir apie vieną antrinės apvijos minimalus, remiantis projektavimo ji gali hav daugiau antrinės apvijos arba pagalbinė apvija. Pirminė apvija yra pirmoji ir vidinė transformatoriaus apvija. Jis yra tiesiogiai sujungtas su pagrindine SMPS puse. Paprastai apvijų skaičius pirminėje pusėje yra didesnis nei kitų transformatoriaus apvijų. Transformatoriuje lengva surasti pirminę apviją; tereikia patikrinti, ar transformatoriaus taškinėje pusėje nėra pirminės apvijos. Paprastai jis yra per aukštos įtampos musfeto pusę.
SMPS schemoje galite pastebėti aukštos įtampos nuolatinę įtampą iš aukštos įtampos kondensatoriaus, sujungto su pagrindine transformatoriaus puse, o kitas galas sujungtas su maitinimo tvarkykle (vidinis „mosfet“ nutekėjimo kaištis) arba atskiru aukštos įtampos MOSFET išleidimo kaiščiu..
Antrinė apvija
Antrinė apvija paverčia įtampą, taip pat srovę pagrindinėje pusėje į reikiamą vertę. Antrinės išvesties nustatymas yra šiek tiek sudėtingas, nes kai kuriuose SMPS projektuose transformatorius paprastai turi kelis antrinius išėjimus. Tačiau SMPS grandinės išvestis arba žemos įtampos pusė paprastai yra prijungta prie antrinės apvijos. Viena antrinės apvijos pusė yra nuolatinė srovė, GND, o kita pusė yra sujungta per išėjimo diodą.
Kaip aptarta, SMPS transformatorius gali turėti kelis išėjimus. Todėl SMPS transformatorius taip pat gali turėti kelias antrines apvijas.
Pagalbinės apvijos
Yra įvairių tipų SMPS projektavimas, kai vairuotojo grandinei reikalingas papildomas įtampos šaltinis, kad maitintų vairuotojo IC. Papildoma įtampa naudojama vairuotojo grandinei tiekti pagalbinę apviją. Pvz., Jei jūsų tvarkyklės IC veikia 12 V įtampoje, tada SMPS transformatoriuje bus pagalbinė išėjimo apvija, kuri gali būti naudojama šiam IC maitinti.
Izoliacinė juosta
Transformatoriai neturi elektros jungties tarp skirtingų apvijų. Todėl prieš apvyniojant skirtingas apvijas, norint jas atskirti, reikia apvynioti izoliacines juostas. Tipiniai poliesterio barjeras juostos yra naudojami su įvairaus pločio skirtingų tipų ritės. Norint užtikrinti izoliaciją, juostų storis turi būti 1-2mil.
Transformatoriaus projektavimo žingsniai:
Dabar, kai žinome pagrindinius transformatoriaus elementus, galime atlikti toliau nurodytus veiksmus, norėdami sukurti savo transformatorių
1 žingsnis : raskite reikiamą norimo išvesties šerdį. Pasirinkite tinkamus šerdis, išvardytus ankstesniame skyriuje.
2 žingsnis : sužinokite pagrindinius ir antrinius posūkius.
Pirminis ir antrinis posūkiai yra tarpusavyje susiję ir priklauso nuo kitų parametrų. Transformatorius dizainas formulė apskaičiuoti pirminiai ir antriniai posūkiai yra-
Kur
N p yra pagrindiniai posūkiai, N s yra antriniai posūkiai, Vmin yra mažiausia įėjimo įtampa, Vds yra „Power Mosfet“ šaltinio įtampos nutekėjimas, Vo yra išėjimo įtampa
Vd yra išėjimo diodų įtampos kritimas
O Dmax yra maksimalus darbo ciklas.
Todėl pirminiai ir antriniai posūkiai yra tarpusavyje susiję ir turi posūkių santykį. Remiantis aukščiau pateiktu skaičiavimu, santykį galima nustatyti ir, pasirinkus antrinius posūkius, galima sužinoti pirminius posūkius. Geroji praktika yra naudoti 1 apsisukimą ant antrinės apvijos išėjimo įtampos.
3 žingsnis: Kitas etapas yra išsiaiškinti transformatorių pirminį induktyvumą. Tai galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
Kur, P 0 yra išėjimo galia, z yra nuostolių paskirstymo koeficientas, n yra efektyvumas, f s yra perjungimo dažnis, I p yra didžiausia pirminė srovė, K RP yra bangų srovės ir smailės santykis.
4 žingsnis: Kitas etapas yra išsiaiškinti efektyvų norimos tarpinės šerdies induktyvumą.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kas yra spraga. Atotrūkis yra būdas sumažinti branduolių pirminio induktyvumo vertę iki norimos vertės. Pagrindiniai gamintojai pateikia norimą „A“ LG reitingą. Jei vertės nėra, tarp šerdžių galima pridėti tarpiklius arba sumalti, kad gautumėte norimą vertę.
5 žingsnis: Kitas žingsnis yra išsiaiškinti pirminių ir antrinių laidų skersmenį. Pirminių laidų skersmuo milimetrais yra
Kur, BW E yra faktinis ritės plotis, o N p - pirminių posūkių skaičius.
Antrinių laidų skersmuo milimetrais is-
BW E yra faktinis ritės plotis, N S yra antrinių posūkių skaičius, o M - abiejų pusių paraštė. Laidai turi būti konvertuojami pagal AWG arba SWG standartą.
Antriniam laidininkui didesnis nei 26 AWG neleidžiamas dėl padidėjusio odos efekto. Tokiu atveju galima pastatyti lygiagrečius laidus. Lygiagrečiai vielos vyniojimas reiškia, kad kai antrinei pusei reikia suvynioti daugiau nei du laidus, kiekvienos vielos skersmuo gali atitikti faktinę vieno laido vertę, kad būtų lengviau vynioti per antrinę transformatoriaus pusę. Štai kodėl kai kuriuose transformatoriuose yra dvigubi laidai vienoje ritėje.
Tai viskas apie SMPS transformatoriaus projektavimą. Dėl kritinio su projektu susijusio sudėtingumo, SMPS projektavimo programinė įranga, pvz., „PI Expert“ energijos integravimui ar „Viper“ iš ST, teikia įrankius ir tobulina SMPS transformatoriaus keitimą ir konfigūravimą, jei reikia. Norėdami gauti praktiškesnę ekspoziciją, galite patikrinti šią 5V 2A SMPS projektavimo pamoką, kurioje naudojome PI Expert, kad sukurtume savo transformatorių, naudodamiesi iki šiol aptartais klausimais.
Tikiuosi, kad supratote pamoką ir jums patiko išmokti ką nors naujo, jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje arba paskelbkite forumuose, kad galėtumėte greičiau reaguoti.